车载芯片成品制造的挑战与机遇

长电科技首席执行官、董事郑力在SEMICON China 2021的盛会上介绍了车载芯片成品制造的挑战与机遇。在郑力看来，当前缺产能是在集成电路比较正常的循环，但是现在全球整车厂开始缺芯了，这就要引起足够的重视，上一次汽车缺芯是1999年。那么，从制造的角度，这是什么原因造成的呢？

郑力讲到，其实汽车行业超过九成的创新基于芯片。1885年卡尔奔驰制造了第一辆汽车，当时不含任何电子元器件，全球每年因汽车事故丧生人数不过百。到2019年特殊了生产的Model S新能源汽车其车载启辰半导体价值总计超过1000美元，但如今全球每年超过135万人因汽车事故丧生。

那当汽车芯片来到制造环节，是怎样的情况呢？首先让我们来看下全球汽车芯片成品制造市场的基本情况：2020年OSAT市场总量为43亿美元，市场从2020年第三季度开始反弹，诸如WB/FC引线框、基板及TO封装开始提上需求。新能源、无人驾驶、车载娱乐等新的增长驱动力出现。

郑力分析到，当前车载芯片成品的应用分类主要包括四大类：ADAS处理器及微系统、车载信息娱乐与车辆安全、车载传感器及安全控制以及新能源及驱动系统。

拿ADAS芯片来说，其中包括各种毫米波雷达、激光雷达、超声波（倒车）雷达等的高需求；车载信息娱乐要求高频应用、高度集成化，而且不断压低成本的市场属性使得车载娱乐与消费电子异曲同工；车载传感器则要求开腔体塑模SOIC封装，可湿焊封装（如下图），MEMS传感器的需求越来越多；车载功率芯片也发生了大的封装创新，如新能源汽车及充电桩需要高能量密度的IGBT和SiC封装。

比较典型的，现在QFP与BGA已成为车载MCU的主流封装。2021年全球车载MCU销量预计65亿美元，而超过90%的8-16位车载MCU均采用WB QFP封装。在这方面，长电科技累计已出货了千亿颗QFP。再者，ADAS等更多I/O应用所需额的32位车载MCU大多采用WB或FC的BGA封装实现。

郑力还介绍到，车规级倒装产品也在走向大规模量产。芯片倒装技术使用与AECQ100 Grade-1/2认证的高精密封装MCU/ADAS。长电科技已量产倒装芯片的Line/Space达10微米；Bump Pitch小至70微米。

而系统级封装（SIP）适用于AECQ100 Grade-2认证的多功能、高度集成的ADAS、车载娱乐、传感器等融合应用。由于新能源汽车对热处理、能量密度及效率等要求趋严，所以DBC/DBA逐渐成为功率半导体封装的主角。 与此同时，封装线材价格逐渐上扬，常见的封装线材包括钯、银、铜再到金，价格差距较大。如今车规铜线QFN/BGA产品开始崭露头角，这是因为铜线成本低，这成为汽车半导体打线新品的首选，而且铜线较硬，其键合性比金线低，易损伤Pad，对制程控制的要求较高。

所有这些都要求车载芯片成品制造工艺走向精益化。郑力讲到，车载芯片成品制造的四大关键要素包括技术、制程、质量和意识。而且需要明确的一点是，车载与消费类芯片成品制造大不相同。

郑力还强调，今后，设计及仿真服务成为芯片成品集成的关键，跨越整个产品生命周期的上下游协同设计、协同设定标准等模式至关重要。

最后，郑力总结道：此次汽车缺芯只是在表面上给了我们提示，汽车产业和芯片产业已不仅仅是上下游的关系。后疫情时代车载芯片制造供应链将开启大规模重组模式并引发全新机遇。再者，车载芯片高集成高性能化推动成品制造技术创新并促进产研生态成长。创新车载芯片成品制造重在工程质控管理经验和系统设计流程的制定。

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