SK海力士(SK Hynix)正對噴霧式電磁波干擾(Electromagnetic Interference;EMI)遮蔽(Shielding)技術量產可能性進行評估,有望接手過去委外進行的EMI遮蔽工藝,著手研發噴霧式的EMI遮蔽技術,期望達成降低生產成本與提高產量的目標。而為了重新回到蘋果NAND Flash供應鏈,三星電子(Samsung Electronics)這邊在EMI遮蔽工藝研發也不甘落后,但似乎遇到了一些問題。
想做蘋果供應商,先學會這項技術
據韓媒ET News報導,SK海力士未來技術研究院首席李弼秀(音譯),日前于首爾出席ET News與韓國半導體研究協會共同主辦的“半導體尖端封裝技術研討會”,并在其間發表上述消息。
半導體芯片過去以屏蔽罩方式阻斷EMI,近來隨著半導體芯片性能提高,漸走向個別芯片均需EMI遮蔽處理,如此可預防芯片間電磁干擾引發的異常動作,電路板也可設計得更加精密,芯片間距縮小后多出來的空間,可用于擴充電池容量,延長產品待機時間,然而增加新工藝將會提高主要芯片生產成本。
蘋果(Apple)相當早就嘗試,從2012年9月推出的iPhone 5開始,就要求用于iPhone的NAND Flash封裝,必須要有防電磁波干擾遮蔽技術。他們試過將iPhone里搭載的個別半導體一一進行封裝后,試圖增加EMI遮蔽工藝。由于三星電子無法滿足蘋果的規格要求,之后蘋果便未采用三星電子生產的NAND Flash存儲器,如今三星有意重啟對蘋果供應NAND Flash,這項技術能否實現至關重要。
2016年上市的Google Pixel手機,其無線區域網路芯片據說也采用EMI屏蔽處理,李弼秀認為,將個別半導體芯片進行EMI遮蔽的需求將會持續增加。
濺鍍式和噴霧式有什么區別?
目前搭載于iPhone的NAND Flash封裝是采LGA(Land Grid Array)。LGA是封裝的底部有針腳的形式,因裝配到印刷電路板(PCB)時,針腳與電路板的插孔緊密貼合,因此在EMI遮蔽工藝只需在上半部進行。所以截至目前為止,EMI遮蔽多采濺鍍(Sputtering)方式,將超薄金屬遮蔽材料覆蓋表面。濺鍍機是將材料利用物理方式,在目標表面選擇性蒸鍍1層均勻薄膜,但濺鍍方式處理速度不快。
三星電子則認為,如果未來NAND Flash采用BGA(Ball Grid Array)形式封裝,底部會呈現球狀(Ball),若以濺鍍方式進行EMI遮蔽,會產生許多空隙,不容易完整包覆。以噴霧式(Spray)工藝進行EMI遮蔽,能順利將BGA的球狀部分完整覆蓋。由于內存多需大量供給,因此業者紛紛考慮改采噴霧式EMI遮蔽技術。
噴涂設備的優點是比濺鍍機便宜。一組濺鍍機的設備若要50億韓元(約438.20萬美元),噴涂設備只需7~8億韓元即可購得。不僅如此,用于噴涂的材料價格也較便宜,可節省制程費用。業界認為,就體積與重量而言,BGA也比LGA來得有利。不過噴霧式EMI遮蔽為臺灣日月光集團持有的核心專利,這也是三星電子、SK海力士考慮自行研發噴霧式EMI遮蔽技術的主因。
SK海力士與Ntrium、Duksan Hi-Metal共同開發液體(Ink)型態EMI遮蔽物質,目前正在實驗量產的可能性;另一方面,三星也從2016年初便開始與韓華化學(Hanwha Chemical)合作,開發液體型態EMI遮蔽物質,韓華則以銀與納米碳管(CNT)進行合成。若韓國記憶體業者有能力直接進行EMI遮蔽工藝,勢必將影響日月光EMI遮蔽工藝的工作量。
李弼秀最后表示,在記憶體領域中,EMI遮蔽需求雖然提高,但濺鍍方式也會隨著供給改變而有不同。SK海力士一旦結束實驗并且投入量產,勢必會盡量滿足市場的需求。
三星這邊似乎遇到了問題
據韓媒ET News報導,目前三星電子正與PROTEC、諾信(Nordon Asymtek)、韓松化學(Hansol Chemical)、Ntrium等多家點膠機(Dispense)業者,共同研發以噴涂(Spray)方式進行EMI遮蔽制程。其中,PROTEC與諾信負責研發設備;韓松化學與Ntrium負責研發液態遮蔽材料。研發完成后,三星電子就可在NAND Flash封裝覆蓋一層EMI遮蔽膜,并且對蘋果iPhone供貨。三星電子計劃在2017年達成這項目標。
然而報導指出,三星與韓華檢視液體型態EMI遮蔽物質工藝產出成果,發現銀與CNT仍無法均勻混和,不能做為噴霧使用,因此做出難以進入商用化的結論,導致自主研發噴霧方式的計劃無法如期進行。
由于韓華的研發進度受阻,三星重新將研發計劃外包給其他業者,如三星SDI(Samsung SDI)電子材料事業部、國外材料業者等,希望能趕上2017年下半的蘋果訂單。但三星評估時程恐有延遲,只好決定將2017年蘋果iPhone的NAND Flash記憶體EMI遮蔽工藝,委托臺廠先以濺鍍方式進行。
韓國業界消息指出,最近三星半導體事業部已與臺灣封裝業者達成協議,三星將委托臺廠進行NAND Flash芯片的EMI遮蔽作業。臺廠在取得三星已封裝完成的256GB NAND Flash后,以濺鍍方式進行EMI遮蔽。
韓國業界相關人士表示,三星開發液體EMI遮蔽物質受阻后,又由于濺鍍機臺價格下跌,三星內部傳出不同意見,質疑是否一定得用噴霧式工藝進行EMI遮蔽。但若三星決定導入濺鍍式EMI遮蔽,則可能會與委外的封裝業者發生專利糾紛。
目前三星雖然遭遇遮蔽原料問題,但就算成功開發出可用來噴霧的EMI遮蔽物質,噴霧式工藝良率不及干式工藝,用在大量生產時也會有良率問題。