環(huán)旭電子分享車用模組微小化的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

近日，NEPCON ASIA2024半導(dǎo)體技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新大會在深圳國際會展中心隆重開幕，眾多半導(dǎo)體行業(yè)專家及業(yè)界人士齊聚一堂，共同探討最新行業(yè)趨勢，分享前沿研究成果與創(chuàng)新理念。11月7日，“SiP及先進(jìn)半導(dǎo)體封測技術(shù)”論壇上，環(huán)旭電子微小化創(chuàng)新研發(fā)中心(Miniaturization Competence Center)研發(fā)處資深處長沈里正博士發(fā)表了精采演講，為與會者帶來了深刻的行業(yè)洞見。

車用模組微小化的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

沈處長演講伊始簡要介紹了環(huán)旭的相關(guān)背景，環(huán)旭隸屬于日月光旗下，日月光提供從芯片前端封裝到模組系統(tǒng)、次系統(tǒng)及軟件服務(wù)的一站式解決方案，這一優(yōu)勢使公司能夠深度理解客戶在系統(tǒng)端和芯片端的需求和挑戰(zhàn)。隨后，沈處長以“車用模組微小化的機(jī)遇與挑戰(zhàn)”為主題，深入探討了車用模組封裝趨勢、微小化的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，并提出產(chǎn)業(yè)競合與建議。

沈處長指出，汽車行業(yè)正面臨自動(dòng)駕駛、純電、車聯(lián)網(wǎng)以及安全性提升四大未來趨勢。隨著這些新興技術(shù)的日益成熟，如何在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多功能成為一大挑戰(zhàn)，模組的微小化與集成化因此顯得尤為重要。功能的持續(xù)增加要求從芯片、封裝到模組層面均要實(shí)現(xiàn)更為精準(zhǔn)的整合與優(yōu)化。同時(shí)，模組封裝過程中還需應(yīng)對電、熱、力等多方面的挑戰(zhàn)。特別是隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，車輛行駛時(shí)間的延長，對模組的散熱性能與可靠度提出了更高的要求。在此背景下，創(chuàng)新不僅體現(xiàn)在技術(shù)層面，更體現(xiàn)在成本管理上。成本控制不應(yīng)成為創(chuàng)新的桎梏，而是推動(dòng)創(chuàng)新的重要?jiǎng)恿?。在滿足性能要求的同時(shí)，如何降低成本、快速響應(yīng)市場變化，已成為企業(yè)競爭的關(guān)鍵所在。在技術(shù)開發(fā)方面，Advanced Packages System in Package，Thermally enhanced solutions， High power density packages和 Robust packages，也將成為推動(dòng)汽車領(lǐng)域發(fā)展的一大方向。

沈處長進(jìn)一步闡述，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，Vehicle Electrical Architecture正經(jīng)歷從Distributed向Domain再向Central的轉(zhuǎn)變。這一轉(zhuǎn)變將對系統(tǒng)整合、零件選擇、模組設(shè)計(jì)等方面產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。過去，汽車多采用分散式電控架構(gòu)，各功能域(如安全控制、動(dòng)態(tài)控制等)由獨(dú)立的控制器負(fù)責(zé)，導(dǎo)致車內(nèi)布線復(fù)雜且不利于系統(tǒng)高效整合。而今，隨著算力的不斷提升，集中式電控架構(gòu)逐漸成為主流。在此架構(gòu)中，各功能域的控制器被整合到少數(shù)幾個(gè)甚至一個(gè)中央控制器中。而考慮到電、熱、力以及信號完整性等多個(gè)因素，設(shè)計(jì)過程也變得異常復(fù)雜。因此，模塊化設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生，通過合理劃分模塊，實(shí)現(xiàn)成本的最優(yōu)化，同時(shí)便于設(shè)計(jì)、測試和驗(yàn)證，有助于縮短研發(fā)周期并提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

以CPU為例，沈處長展示了從最簡單的CPU到更復(fù)雜的模組化設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變過程。這種轉(zhuǎn)變主要出于速度上的考慮。如今，通過將CPU與其他組件(如機(jī)體、電源控制和信息網(wǎng)等)進(jìn)行模塊化整合，可以顯著提高整體效率。這種模塊化設(shè)計(jì)不僅適用于汽車領(lǐng)域，同樣也可應(yīng)用于通訊領(lǐng)域。值得注意的是，無論是汽車還是通訊領(lǐng)域，都離不開先進(jìn)制程技術(shù)的支持。無論是在IC端還是封裝端進(jìn)行作業(yè)實(shí)現(xiàn)，都需要綜合考慮電、熱、力等多方面因素。

沈處長強(qiáng)調(diào)，微縮化、封裝成本的降低、整合度的提升、電熱力處理的優(yōu)化以及可靠性的增強(qiáng)都離不開封裝領(lǐng)域的深耕細(xì)作。封裝不僅涉及材料和結(jié)構(gòu)的選擇，還包括所使用的設(shè)備以及驗(yàn)證方法的確立，這些都是推動(dòng)概念創(chuàng)新最終落地的關(guān)鍵因素。此外，誰能夠在縮短上市時(shí)間、保證產(chǎn)品品質(zhì)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體成本的最優(yōu)化，誰就能掌握市場的先機(jī)并獲得豐厚的回報(bào)。隨著汽車功能的日益增多，我們也看到了新的切入點(diǎn)。如Compute SoC，ADAS和Connected Car等，它們具有明確的技術(shù)和應(yīng)用需求。

然而，挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存。沈處長認(rèn)為，只要我們能夠找到方法證明其可行性，那么這些挑戰(zhàn)就會轉(zhuǎn)化為機(jī)會。在汽車領(lǐng)域，企業(yè)既想保持穩(wěn)健又想尋求創(chuàng)新。關(guān)鍵在于誰能填補(bǔ)保守與創(chuàng)新之間的鴻溝?這需要破壞性創(chuàng)新。所謂破壞性創(chuàng)新，就是尋找既優(yōu)秀又令人安心的方法，在系統(tǒng)端、封裝端都能表現(xiàn)出色，同時(shí)還要經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。未來我們的目標(biāo)是在硅、封裝、模組和系統(tǒng)方面找到最佳協(xié)同方案，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的串聯(lián)。根據(jù)不同的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和對于熱、電信、機(jī)械強(qiáng)度等要求，決定使用何種載板、結(jié)構(gòu)以及形成最終形態(tài)。

最后，沈處長總結(jié)了三個(gè)重點(diǎn)方向：首先，在微小化方面解決電、熱和力方面的問題;其次，要關(guān)注組裝的復(fù)雜度，確保新舊元件能夠順利整合;最后，要重視可靠性的要求，確保所有可能性都得到保護(hù)。隨著科技的飛速發(fā)展，汽車正逐漸從傳統(tǒng)的交通工具轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)集多種功能于一體的“移動(dòng)手機(jī)”。未來汽車的成本中，電子設(shè)備將占據(jù)。而自動(dòng)駕駛、安全性與連接性以及純電車是未來汽車發(fā)展的三大主流趨勢。在不增加車內(nèi)可用空間的情況下增加汽車電子設(shè)備的數(shù)量，并在現(xiàn)有硬件方案的基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)小型化。同時(shí)，安全性和可靠性以及成本效益也是不可忽視的關(guān)鍵因素。

產(chǎn)業(yè)對話

在隨后的產(chǎn)業(yè)對話環(huán)節(jié)中，主持人向沈處長及幾位來自知名半導(dǎo)體公司的嘉賓提出了問題。首先，主持人詢問行業(yè)面臨的主要問題。沈處長表示，成本常被視為創(chuàng)新的阻力，但實(shí)際上它更應(yīng)被視為推動(dòng)創(chuàng)新的重要力量。他通過實(shí)例闡述了這一觀點(diǎn)：有企業(yè)曾通過技術(shù)創(chuàng)新幫助客戶節(jié)省了一半的空間并簡化了系統(tǒng)管理流程，然而客戶并未因此愿意支付額外費(fèi)用。面對這一困境，沈處長呼吁行業(yè)應(yīng)從根本上改變對成本的看法。他認(rèn)為，成本考量不應(yīng)僅局限于眼前利益，而應(yīng)從整個(gè)產(chǎn)品生命周期出發(fā)全面評估創(chuàng)新帶來的實(shí)際價(jià)值。只有這樣，才能真正激發(fā)創(chuàng)新活力并推動(dòng)行業(yè)持續(xù)發(fā)展。

接著，主持人請嘉賓探討行業(yè)未來的發(fā)展方向，沈處長表示，“系統(tǒng)封裝化，封裝系統(tǒng)化”(System in a Package, Packaging a System)已成為技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。從Single Chip到Multi - Chip，再到如今備受矚目的Chiplet，這一演變彰顯了技術(shù)發(fā)展的系統(tǒng)化趨勢。隨著異質(zhì)整合(Heterogeneous )技術(shù)的不斷突破，在系統(tǒng)封裝化的浪潮中微縮化成為了一個(gè)不可忽視的關(guān)鍵詞。我們必須將系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概念用封裝制程來實(shí)現(xiàn)從而實(shí)現(xiàn)突破性的創(chuàng)新，并將高階段的硅和封裝技術(shù)落地應(yīng)用。

結(jié)語

感謝沈里正處長的精彩分享，讓在場聽眾對車用模組封裝趨勢和未來發(fā)展方向有了更深入的了解。