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5G推动屏幕下指纹辨识走向晶圆级制程 台封测厂角色转吃重

  • 何致中

5G世代屏幕下指纹辨识芯片将走向WLO方案,台系半导体封测业者角色重新浮现, 8寸晶圆代工产能也将成为关键。李建梁摄

现行屏幕下光学指纹辨识方案几乎没有半导体封装的角色,但接下来的5G世代,屏幕下光学式指纹辨识芯片走向晶圆级(Wafer-Level)制程,台系半导体封测厂的重要性将重新凌驾于手机模块厂之上;另一个关键则是需要确保晶圆代工厂的8寸产能。

5G通信世代已经成为2020年智能手机换机最主要推动力,而因应5G手机势必带来更大的能耗,手机业者将设法增大电池容量提升续航力,也将使得相关芯片必须更轻薄短小。

IC设计业者坦言,因应5G需求所衍生出来的新一代超薄屏幕下光学指纹辨识芯片,须更考量Wafer-Level制程的晶圆级光学镜头(WLO)方案,IC封测供应链传出,除了台积电体系的精材、采钰频频被市场点名外,真正具有完善量产能力也包括专业委外封测代工(OSAT)龙头日月光投控。

业者指出,透过半导体封装制程有机会使芯片减少约50%的厚度,这更代表5G世代屏幕下光学指纹辨识芯片封测厂的重要性将重新凌驾于手机模块厂上,而随著die size略为增加,如何确保充足的8寸晶圆代工产能亦是关键。

光学相关封装业者坦言,诚如IC设计公司如汇顶、神盾现行采用的既有屏幕下光学指纹辨识方案,主系直接以一对一的方式把镜头贴合在CMOS影像传感器上,辨识原理就象是一组超短焦的照相机,该贴合制程大多是交由手机模块厂操刀。

此一做法当初被业界视为是相当具有成本竞争力的「怪招」,也一举使得手握三星电子(Samsung Electronics)大单的神盾、及拿下陆系手机品牌厂订单的汇顶,双双大啖屏幕下指纹辨识商机,与3D脸部辨识阵营分庭抗礼。

不过,现行光学指纹辨识方案几乎没有半导体封装的角色,台系封测业者透露,基本上委外封测代工厂大多仅能争取晶圆测试(CP)商机,甚至连后段成品测试(FT)都被模块厂拿下。

而超薄型WLO方案将是封测厂重要性大举提升的领域,诚如神盾也坦言,超薄型屏幕下光学式指纹辨识方案的成本将介于高通(Qualcomm)领军的超音波指纹辨识,与低成本的传统光学式指纹辨识方案之间,芯片制造上将相当偏向于半导体制程,技术难度并非太大问题,更要进一步确保如台积电等晶圆代工厂的8寸产能。

半导体封测业者直言,事实上,日月光半导体早在数年前与美系芯片业者成功量产Wafer-Level制程混搭打线(WB)封装,纳入光准直器(collimator)的光学指纹辨识芯片方案。

虽然美系业者后续选择淡出该市场,不过因应5G智能手机更为耗电,为了加大电池容量,并且得放入更多5G通讯元件,手机内其余相关芯片必须要更轻薄短小,台系IC设计业者以及大陆手机品牌业者近期重新回头考虑WLO方案,封测业者坦言,这将特别适用于2020年以后将爆发的5G手机,粗估芯片厚度减少几乎快50%。

不过相对来说,采取超薄型WLO指纹辨识芯片的die size相对以往较大,这也是IC设计业者必须尽快确保充足的8寸晶圆代工产能主因,神盾则在公开法说会中表示,也须多方考虑台积电以外的来源,这也是汇顶、甚至大陆IC设计如思立微电子等业者2020年的重点战略。

因应5G所带来的产业革命将全方位发酵,屏幕下指纹辨识芯片也更需轻薄短小,WLO则将使得封测厂角色转趋吃重,WLO主系在晶圆上透过多层的矽材料涂布,将传感器及光学显像集成在一起,再进行切割,晶圆级制程则是台积电体系、日月光投控等布局多年的强项。

据了解,市场虽然频频点名台积电旗下精材、采钰,不过除了神盾公开指出尚未交给精材操刀,而仅表示后段封装委托「台积电大联盟」外,业界人士则相对看好采钰与手握两岸IC设计主力封测大单的日月光投控。

相关业者甚至认为在光学、微机电(MEMS)封装领域,日月光技术与量产经验并不逊于台积电转投资封测业者,目前也传出已接获台系IC设计业者订单。

半导体业者指出,未来的生物辨识将是各方案「共存」世代,对比苹果(Apple)iOS阵营的结构光3D感测、Android陆续开始采用的时差测距(ToF)感测,而屏幕下指纹辨识仍会占去另一大片江山。

目前以高通的超音波方案为首拿下品牌旗舰手机订单,光学式指纹辨识渗透率则将在中阶以下机种更为提升,而新窜出的WLO方案,供应链则看好大陆手机厂为了全力拥抱5G内需市场,可望积极导入,台系半导体供应链2020年将出现初步成果。