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5G推動螢幕下指紋辨識走向晶圓級製程 台封測廠角色轉吃重

  • 何致中

5G世代螢幕下指紋辨識晶片將走向WLO方案,台系半導體封測業者角色重新浮現, 8吋晶圓代工產能也將成為關鍵。李建樑攝

現行螢幕下光學指紋辨識方案幾乎沒有半導體封裝的角色,但接下來的5G世代,螢幕下光學式指紋辨識晶片走向晶圓級(Wafer-Level)製程,台系半導體封測廠的重要性將重新凌駕於手機模組廠之上;另一個關鍵則是需要確保晶圓代工廠的8吋產能。

5G通信世代已經成為2020年智慧手機換機最主要推動力,而因應5G手機勢必帶來更大的能耗,手機業者將設法增大電池容量提升續航力,也將使得相關晶片必須更輕薄短小。

IC設計業者坦言,因應5G需求所衍生出來的新一代超薄螢幕下光學指紋辨識晶片,須更考量Wafer-Level製程的晶圓級光學鏡頭(WLO)方案,IC封測供應鏈傳出,除了台積電體系的精材、采鈺頻頻被市場點名外,真正具有完善量產能力也包括專業委外封測代工(OSAT)龍頭日月光投控。

業者指出,透過半導體封裝製程有機會使晶片減少約50%的厚度,這更代表5G世代螢幕下光學指紋辨識晶片封測廠的重要性將重新凌駕於手機模組廠上,而隨著die size略為增加,如何確保充足的8吋晶圓代工產能亦是關鍵。

光學相關封裝業者坦言,誠如IC設計公司如匯頂、神盾現行採用的既有螢幕下光學指紋辨識方案,主係直接以一對一的方式把鏡頭貼合在CMOS影像感測器上,辨識原理就像是一組超短焦的照相機,該貼合製程大多是交由手機模組廠操刀。

此一做法當初被業界視為是相當具有成本競爭力的「怪招」,也一舉使得手握三星電子(Samsung Electronics)大單的神盾、及拿下陸系手機品牌廠訂單的匯頂,雙雙大啖螢幕下指紋辨識商機,與3D臉部辨識陣營分庭抗禮。

不過,現行光學指紋辨識方案幾乎沒有半導體封裝的角色,台系封測業者透露,基本上委外封測代工廠大多僅能爭取晶圓測試(CP)商機,甚至連後段成品測試(FT)都被模組廠拿下。

而超薄型WLO方案將是封測廠重要性大舉提升的領域,誠如神盾也坦言,超薄型螢幕下光學式指紋辨識方案的成本將介於高通(Qualcomm)領軍的超音波指紋辨識,與低成本的傳統光學式指紋辨識方案之間,晶片製造上將相當偏向於半導體製程,技術難度並非太大問題,更要進一步確保如台積電等晶圓代工廠的8吋產能。

半導體封測業者直言,事實上,日月光半導體早在數年前與美系晶片業者成功量產Wafer-Level製程混搭打線(WB)封裝,納入光準直器(collimator)的光學指紋辨識晶片方案。

雖然美系業者後續選擇淡出該市場,不過因應5G智慧手機更為耗電,為了加大電池容量,並且得放入更多5G通訊元件,手機內其餘相關晶片必須要更輕薄短小,台系IC設計業者以及大陸手機品牌業者近期重新回頭考慮WLO方案,封測業者坦言,這將特別適用於2020年以後將爆發的5G手機,粗估晶片厚度減少幾乎快50%。

不過相對來說,採取超薄型WLO指紋辨識晶片的die size相對以往較大,這也是IC設計業者必須儘快確保充足的8吋晶圓代工產能主因,神盾則在公開法說會中表示,也須多方考慮台積電以外的來源,這也是匯頂、甚至大陸IC設計如思立微電子等業者2020年的重點戰略。

因應5G所帶來的產業革命將全方位發酵,螢幕下指紋辨識晶片也更需輕薄短小,WLO則將使得封測廠角色轉趨吃重,WLO主係在晶圓上透過多層的矽材料塗布,將感測器及光學顯像整合在一起,再進行切割,晶圓級製程則是台積電體系、日月光投控等布局多年的強項。

據了解,市場雖然頻頻點名台積電旗下精材、采鈺,不過除了神盾公開指出尚未交給精材操刀,而僅表示後段封裝委託「台積電大聯盟」外,業界人士則相對看好采鈺與手握兩岸IC設計主力封測大單的日月光投控。

相關業者甚至認為在光學、微機電(MEMS)封裝領域,日月光技術與量產經驗並不遜於台積電轉投資封測業者,目前也傳出已接獲台系IC設計業者訂單。

半導體業者指出,未來的生物辨識將是各方案「共存」世代,對比蘋果(Apple)iOS陣營的結構光3D感測、Android陸續開始採用的時差測距(ToF)感測,而螢幕下指紋辨識仍會佔去另一大片江山。

目前以高通的超音波方案為首拿下品牌旗艦手機訂單,光學式指紋辨識滲透率則將在中階以下機種更為提升,而新竄出的WLO方案,供應鏈則看好大陸手機廠為了全力擁抱5G內需市場,可望積極導入,台系半導體供應鏈2020年將出現初步成果。