火爆背后的尷尬
應用領域廣泛,也曾火爆,但沒有實質性的產品很好地體現,為什么?我認為有如下原因:
1、首先是價值,價值決定價格。如果用CSP來取代現在最便宜的2835和3030,那么的它的價值就是和SMD接近,價格也就接近。但是目前SMD LED已經是價格血海茫茫,用CSP去取代低附加值的產品,尚待時日。但是目前倒裝芯片價格與水平結構的芯片越來越接近。而且沒有了支架、金線和減少膠水用量、已經封裝程序大大減少了制造成本隨之大大減少,所以CSP取代SMD已經是趨勢,也是它的存在和發展的價值所在。我認為在以后的1年內CSP一定會快速發展,逐步取代現在的SMD LED。
2、CSP完全可以由芯片廠商設計生產制造,但芯片廠商會考慮是否會影響現有產業布局,增加固定資產和人員投入。而封裝公司也會有類似顧慮, 封裝大廠和應用大廠目前也在觀望,下級市場反饋不利,就導致上游市場沒有前進的動力。應用大廠一定是采購最成熟和最具有性價比的LED,不管SMD還是CSP。所以應用大廠一直默默地關注此事的發展,和封裝大廠一樣先做技術儲備與應用儲備,想方設法使價格下來和性能大幅度提成,并將信息反饋給芯片制造商和外延制造商,共同推動性價比的發展。
另外很多封裝大廠,購買了很多設備,如果全部CSP以后,很多設備就不用了,完全擱置和浪費了,這樣可能面臨產業轉型風險,或現倒閉潮。所以他們的現在的心情還是很矛盾的,但是擋不出市場發展的趨勢。CSP只是時間和契機問題。
3、配套設備和配套光電套件、結構條件還不完善。CSP的SMT作業,需要專門的封裝固晶機才能精確定位,否則應用工廠的SMT設備是達不到芯片級的SMT精確度的。但是封裝固晶機價格昂貴,現有SMT設備就會浪費,所以如何能解決這個工藝應用問題,就需要設備廠商發力了,能便宜精確的SMT設備應該是現在遇到的實際難題之一。同理,CSP配套的MCPCB,以及光學套件現在還需要豐富,要不客戶仍舊需要定制透鏡。所以這一步需要邊緣廠商共同推進。隨著市場的推動,我認為同樣只是時間早晚的問題。科技進步的太快,配套也需要快速發展。
4、CSP很多技術瓶頸尚待解決:
1)CSP制作精度要求非常高、工藝控制水準要求也是十分嚴苛、生產設備成本昂貴;體積小→生產工藝要求高→對生產設備的精度以及操控人員的水平要求隨之升高→生產設備價格的高低決定了精度的高低→量產良率和成本為最大考量。在整個CSP生產工藝流程中,每一個工藝步驟,對技術、設備、人才都有較高的要求,而以下幾個難點值得一提:A、芯片與芯片之間的距離控制;B、芯片與襯底之間的位置匹配度控制;C、外延芯片波長范圍的掌控;D、熒光粉厚度的均勻性控制;E、點膠控制技術;F、密封性。
2)CSP制作完成以后,我們發現光效與理論值相差甚遠。對比最廉價的水平結構封裝的3030或者2835在同功率下都不能表現出優勢。目前行業人士一直就倒裝芯片進行優化,現在光效越來越高(除了本身CSP電壓低以外,光通量一直在持續增長)。這個過程就像高亮度藍光芯片在市場推動下,對比前幾年出現了翻天覆地的變化。我認為這是一個新產品的必經之路。稍假時日,就會在各項參數上面表現出極大的優勢。
3)前面我們說CSP高可靠性等,其實就有一個前提,即確保CSP在應用的時候材料匹配、SMT工藝可靠性等應用技術細節必須是完美的。但是目前CSP與共晶焊料,還有下面的MCPCB在熱匹配上亟待加強:或者從芯片結構角度進行加強,或者從材料過度特性進行加強。否則就有可能在熱態和冷態交替時芯片裂開,或者出現芯片內部結構暗傷。另外就是對CSP進行貼片作業時,精度影響可靠性,輕微的移動就可能導致CSP出現虛焊等。還有CSP過完共晶焊接(低端的可能就是回流焊)芯片與下面MCPCB的連接是否存在空洞率,目前也是一個難點。高端產品通過X-RAY去檢測。低端產品可能成本制約,只能看運氣,做成燈具后老化進行初步檢測。所以這個環節,我們要保證期高可靠性,從材料和工藝上面,還有檢測手段上面進行優化。
4)最后就是專利問題。目前LED專利大戰已經爆發,日亞和億光相互廝殺,到處烽煙起。所以中國LED相關企業都比較謹慎,不敢大力推廣專利全新的領域,避免專利之戰殃及池魚。我覺得CSP有可能直接就繞過基于藍寶石的GaN、AG熒光粉等現在LED的核心專利。但是現在倒裝技術核心專利主要還是在lumileds以及另外一家韓國芯片廠。好在我們落后不算太晚,盡量快速布局中國以及發達國家的核心專利,爭取倒裝CSP能昂首挺胸走出國門。
尷尬背后的價值
雖然遇冷,但CSP有巨大的潛在市場和價值:
1、首先是一種趨勢。越小越亮越便宜,就是LED一種趨勢,誰也攔不住。從技術和產品演化角度來看,CSP就是一種終端,必然會取代朗伯型封裝和SMD封裝。CSP應運而生,是天意也是趨勢,是必然。
2、既然是最終趨勢,肯定是SMD LED和POWER LED全部的市場,那么這個市場就是如今的幾千億的LED市場份額。這個是半導體企業必須爭取的市場,CSP逐步成為霸主以及壟斷的角色。
3、CSP應用太廣闊了,幾乎可以囊括所有LED應用領域,其實其它封裝形式所不能達到的。所以越來越多的領域會逐步使用CSP,照明、背光、Flash、顯示等等。
4、CSP對于整個LED產業鏈都簡化了很多,比較適合規模化和自動化。首先對于外延和芯片來說,這個設備變化不大,不需要投入太多的資本。但是封裝這個產業鏈來說,設備投入少了一大截,所以我覺得封裝這個環節就如LED前幾年那么一樣,雨后春筍的林立起來。對于應用來說,越小越省材料和成本,更適合自動化生產,推動LED普及。
總之,技術一直在進步,成本一直在優化,而且發展速度極快,CSP的性能與價格優勢,在2016年以后就會逐步取代現有方案,成為主流中的一員。我們期待這一天的到來。