被大陆打败的面板厂，转向FOPLP
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近几年来，面板产业波云诡谲，日韩由盛及衰，大陆强势崛起。众多老牌面板厂纷纷倒下，剩余的旧工厂也面临着低成本、低效率和产能闲置的困境。在这样的背景下，转型成为面板厂商的必由之路。
一些厂商开始布局新型高附加值产品，如OLED、Micro-LED等。2020年前后，韩国面板制造商三星和LG Display完全退出LCD电视面板的生产。此后，三星以及LG都将电视产品线拓展到了OLED、Micro LED、NEO QLED、Mini LED等高端液晶电视领域。
另外，就是探索高增长潜力的行业。扇出型面板级封装（Fan-out Panel Level Package, FOPLP）作为一种先进的封装技术，凭借其高集成度、低成本、高良率等优势，正成为面板厂商转型的热门选择。FOPLP有望在高性能计算、汽车芯片、5G和AI等领域发挥重要作用，为面板厂商进军半导体领域带来契机。
CoWoS之后，
FOPLP登上历史舞台
先进封装技术中最受市场关注的是CoWoS技术，这得益于英伟达GPU的推动，目前仍处于供不应求的状态。CoWoS可以拆分为两个部分：CoW（Chip-on-Wafer）指的是晶片堆叠，WoS（Wafer-on-Substrate）则是指将堆叠的晶片封装在基板上。根据排列的形式，CoWoS技术可以分为2.5D和3D封装。这种技术不仅可以减少晶片所需的空间，还能有效降低功耗，从而加速运算，同时保持成本在可控范围内。
由于台积电的CoWoS产能有限，随着英伟达推出包括GB200、B100和B200在内的全新B系列产品，预计将消耗更多的CoWoS封装产能，因此，业界认为面板级扇出型封装（FOPLP）可望是其替代方案。英伟达原计划于2026年引入FOPLP封装技术，不过目前的消息是，英伟达的Blackwell GB200可能会将时间表提前，这为面板级扇出型封装领域带来机遇。
扇出型封装主要有两个分支：晶圆级扇出型封装（FOWLP）和面板级扇出型封装（FOPLP）。目前，FOWLP仍然是主流的封装类型，而FOPLP则是FOWLP的一种先进变体。
两者的主要区别在于，FOWLP将切割的芯片重新组装在晶圆上，而FOPLP则将它们重新组装在更大的面板上。这一差异带来了显著的成本和效率优势。首先，FOPLP能够封装更多的芯片，从而降低每个芯片的封装成本。其次，面板边缘的芯片也可以被有效封装，提高了整体封装效率。
据台媒报道，目前英伟达和AMD都在跟封装厂商日月光洽谈FOPLP封装产能的支持。值得注意的是，扇出型面板级封装可以使用玻璃基板、PCB基板和密封基板。据悉，玻璃基板具有互连密度高、机械/物理/光学性能优越、耐高温等特点，具有良好的发展前景。
三大晶圆厂台积电、三星和英特尔都已经开始切入FOPLP相关技术的研究。三星是最积极的一家，也是第一家实现FOPLP量产的厂商。英特尔在布局玻璃基板，计划在2026年至2030年量产。除此之外，还有台湾厂商日月光、力成科技、群创，大陆方面华润微、奕斯伟等也切入面板级封装，韩国厂商Nepes。这些厂商都在积极推动板级封装技术的发展。
Yole Intelligence 在《扇出型封装 2023》报告中估计，2022年FOPLP市场规模约为4100万美元，预计未来五年将呈现32.5%的显着复合年增长率，到2028年将增长至2.21亿美元。
群创光电FOPLP转型有望成功？
早在2017年，群创光电（Innolux）就开始布局FOPLP技术，计划将一座3.5面板代工厂改造为生产面板级扇出型封装（FOPLP）产品，并与工研院合作开发 FOPLP 技术，成为全球首家部署FOPLP的面板制造商。该产线将采用业界最大的G3.5 FOPLP（620mm X 750mm）玻璃面板，其面积是300mm玻璃晶圆的7倍（如下图所示），利用率高达95%，将开发线宽从2μm到10μm的中高端半导体封装产品，该产线规划的月产能为15000片。
G3.5 FOPLP玻璃面板生产区（图源：群创）
群创光电成立于2003年，2006年在台湾上市，2010年3月与奇美电子及统宝光电合并，为面板产业史上最大宗并购案。群创光电在台湾竹南及台南拥有14座TFT-LCD厂及3座触控面板厂，拥有G3.5、G4、G4.5、G5、G6、G7.5、G8.5至G8.6各世代产线。
据群创董事长洪进扬此前透露，群创近年来在面板级扇出型封装技术投入的资本支出已达20亿元。经过多年转型，群创在非显示领域营收贡献在2023年第四季度达到28%，公司2023年销售成本和毛利率分别同比提升9.5个百分点和4.6个百分点。
相比其他封测厂商，群创的优势在于，其在LCD产线上有不少设备是可以直接重复利用，例如掩模版对准机，这对于新玩家来说是一项昂贵的投资。据数位时代的报道，群创沿用了7成以上的设备。目前，群创代工厂相关折旧几乎都已告一段落，毛利率也已经不错。
技术方面，群创的FOPLP技术开发中的翘曲问题已被克服。凭借方形玻璃的高利用率，群创的发展方向是利用 "容纳更多的I/O"、"更小的尺寸"、"更强的性能"、"更低的功耗 "等优势，进一步提供更具竞争力的成本，创造更大的价值。
群创强调，公司的FOPLP技术已获得一线客户制程及可靠度认证，良率备受肯定，预计今年第三季将开始量产及出货。据悉，欧洲汽车芯片厂商恩智浦，已经吃下群创面板级扇出型封装产品线一期产能，今年准备启动第二期扩产计划，为2025年扩充产能投入量产做好准备。
夏普10代面板厂关闭，
日本大型面板制造宣告落幕
近日，日本夏普（SHARP）的一家液晶面板厂被盯上可能要改造为面板级封装厂。今年5月14日，夏普宣布，将在9月底之前停产旗下位于日本堺市的第10代面板厂营运公司 “ Sakai Display Product（SDP）” 生产的部分大型液晶面板产品，SDP转型为AI数据中心。而到了6月初，据日经新闻报导，英特尔和14家日本合作伙伴携手，计划租用夏普闲置的液晶面板厂作为先进半导体技术的研发中心，或将为研发面板级封装技术。
夏普的面板工厂（图左）
日本的面板厂还有一段兴衰史。
2000年代初期，日本的面板厂如日中天。日本面板厂商一度拿下全球94%的产能，代表性企业包括夏普、爱普生、日立、东芝、三菱、三洋和NEC等。但随着大陆和南韩面板厂崛起，如大陆的京东方和华星光电，韩国三星和LG，全球液晶面板市场竞争加剧，行业逐渐进入供应过剩阶段，而且价格战使得日本企业利润严重挤压，纷纷退出了市场。
2009年，NEC关掉了鹿儿岛的液晶面板工厂，2011年NEC将旗下专门生产中小型液晶面板的子公司70%的股份转卖给中国的天马公司，彻底退出液晶显示屏业务。2012年4月东芝、索尼、日立将旗下液晶面板制造设备相关事业整合成立日本显示公司（JDI），东芝和索尼退出液晶面板业务。2014年三菱电机退出液晶显示屏业务。2015年3月31日，三洋电机宣布倒闭。2016年松下宣布停止生产电视面板，转向生产工业显示器，2023年3月，松下彻底退出面板业务。在日本国内拥有电视面板工厂的只剩下夏普一家。
夏普，曾是日本电子产业的骄傲，日本国产第一台黑白电视、日本第一台家庭式微波炉、全球第一台计算机和液晶显示器，都是夏普的杰作，夏普还享有“液晶之父”的称号。全球第一条6代、8代、10代线均由夏普创造。比如此次宣布关闭的、位于日本堺市的第10代面板厂就是全球第一家10代面板厂。
2016年因为夏普经营不善被鸿海收购，为了救助夏普，鸿海一度收购了SDP的过半股份。但是经过8年的奋斗，在技术上的脱节、价格上与中国和韩国相比不具优势，导致夏普的面板市占率节节败退。自2022财年开始，夏普已经连续两年陷入亏损。2022年以第10代面板厂为中心，夏普在液晶相关领域出现1884亿日元的资产减值损失。2023年据统计，电视液晶屏幕的全球市占率，前三名由中国占据，夏普勉强挤进第五，但7.9%的市占已难以维持盈利。另一边，韩国企业已经转向了OLED面板。夏普再无力竞争，随着夏普第10代面板厂的关闭，日本大型面板制造也宣告落幕。
将面板厂转型为AI数据中心，显示了夏普向高附加值领域进军的决心。这种转型有助于夏普摆脱传统液晶面板市场的低利润困境，进入快速增长且前景广阔的AI市场。另一方面，通过在日本建立研发中心，英特尔及其合作伙伴不仅能够利用当地的技术资源和人才优势，还能加强与日本本地企业的合作。
面板厂进军FOPLP机遇和挑战
首先，面板厂商转型发展FOPLP具备以下优势：
制造工艺的相似性。面板厂商在生产过程中积累了丰富的薄膜沉积、光刻、蚀刻等工艺经验，这些技术在半导体制造中同样适用。FOPLP作为一种先进的封装技术，涉及到精密的制造和处理工艺，面板厂商可以利用其现有技术和设备，较为顺利地进入这一领域。
大尺寸基板处理。面板制造涉及大尺寸基板的处理，而FOPLP也使用大尺寸面板进行封装，相较于传统的晶圆级封装（WLP），FOPLP能够封装更多的芯片，降低成本，提高生产效率。面板厂商在大尺寸基板处理方面具有显著优势，可以借此切入半导体封装市场。
然而，FOPLP技术本身也面临着一些挑战，这不仅仅是对于面板厂而言，对于所有的先进晶圆代工厂、OSAT都面临着不小的挑战。
扇出式面板级封装（FOPLP）技术的一大革新在于其尺寸的显著增大，这同时也带来了诸多挑战。
首先是设备投资，从300mm圆形晶圆转换到最大650x650mm的矩形面板需要大量投资。这不仅涉及设备的采购，还包括对现有设施的改造和重新配置。此外，非圆形的大面积面板需要在金属沉积、电镀和蚀刻等工艺中保持一致性，这也对设备的设计和控制能力提出了更大的挑战。
其次，从技术上来看，随着面板尺寸的增大，翘曲问题变得更加严重。大面积面板的材料在不同温度下的膨胀和收缩不一致，导致在组装过程中易出现翘曲、材料收缩和芯片移位等问题。
下图展示了不同尺寸的晶圆和面板在翘曲方面的影响，可以看出，直径为200mm的圆形晶圆，翘曲情况较小且均匀；310x457mm的矩形面板，翘曲情况明显加剧，尤其在中间部分，翘曲幅度较大；457x610mm的矩形面板，翘曲更加严重，特别是受重力影响显著，翘曲分布非常不均匀。FOPLP工艺需要使用临时粘接材料进行芯片的固定和释放，粘接材料的选择直接影响到芯片移位和翘曲控制。
翘曲随基板尺寸的变化（来源：Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration IZM）
面板级封装的生产工艺也有所不同。面板级封装的工艺流程复杂，需要在更大面积上实现工艺的均匀性和一致性。例如，在电镀、电镀均匀性、光刻对准和图形控制方面，必须克服比300mm晶圆更大的挑战。
而且，目前用于消费品和可穿戴设备的生产工艺通常采用较宽的RDL间距和较少的层数。随着铜线/间距尺寸减小和RDL层数增加，光刻挑战也随之增加。与此同时，材料沉积的累积或薄膜工艺也带来了面板均匀性挑战。更为精细的面板工艺节点（例如更小的线宽/间距和更多的RDL层）仍在试验阶段，需要进一步优化。
综上，FOPLP技术的推广面临诸多技术挑战，从设备转换到生产工艺，再到材料选择和大面积面板带来的问题，未来，FOPLP是否能成功并成为新一代先进封装的利器，需要关注几个关键因素：芯片厂商的产品定位、由翘曲引发的良率问题，以及整体性能和价格是否能令客户感到物有所值。
结语
随着更多面板生产线的推出以及更高的良率带来更好的成本效益，FOPLP 有望在未来几年实现增长。
END
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