由于閃光燈及背光領域持續導入CSP,加速了無封裝芯片的市場化。現在,CSP批量化生產的戰火已經從歐美日韓等地,燃燒到了國內。特別是中國臺灣地區,不少芯片大廠更是將擴大CSP布局視為優化產品結構、加速轉型升級的好品種。
同時,內地的企業也密切關注CSP的動向。然而,CSP正處于持續優化性價比的階段:一方面是量的提升,一方面是價格的下降,一旦這兩者交叉,市場將快速爆發。
國內外企業量產加速
2016年是CSP市場化元年。無論是市場出貨,還是企業布局,都顯示CSP正不斷主流化。CSP不斷增加的市場需求,也加速了企業量產的步伐。如今,一方面日亞化、科銳、Lumileds、首爾半導體、三星等國際大廠積極布局CSP產品;另一方面,晶元光電、新世紀、鴻利光電、德豪潤達、國星光電、易美芯光、晶科電子等國內海峽兩岸的企業都在大力推廣CSP產品。
2015年9月,Lumileds推出全新LUXEON系列白光倒裝芯片,帶來領先業界的光通密度和lm/$;同時,首爾半導體宣布開始量產CSP LED,公司稱之為PCB晶圓級集成芯片WICOP。專為普通照明設計新的LED被稱為WICOP2,用來區分固態照明(SSL)光源和早期已應用于背光、汽車和相機閃光燈領域的WICOP LED。
去年10月,日亞化的直接安裝芯片(DMC)也正式量產,過去這類產品以汽車市場為主,今年開始應用在背光產品上;同時,三星已提供CSP LED用于背光領域,公司表示年底會將此類產品用于普通照明領域。
國內臺灣方面,晶電去年已經將產品應用到品牌電視中,高階機種大量導入。晶電認為,雖然CSP出量的時間比預期晚,但今年市場明顯起飛,在TV廠、高階手機閃光燈相繼啟用CSP芯片的背景下,明年有機會躍居主流。今年下半年晶電合計CSP、FC芯片已經突破10%。
年初,新世紀光電已經開始在汽車頭燈、液晶電視背光源和照相機閃光燈應用的CSP芯片出貨,2016年3月CSP芯片的出貨顯著增加,年底CSP芯片的營收比例預計將上升40%-50%。
新世紀相關負責人表示:“新世紀光電具備多年CSP技術研發經驗,并于2015年10月開始CSP芯片出貨,主要為臺灣汽車頭燈制造商11月汽車后市場銷售供貨。同時,新世紀光電打算與歐洲汽車照明原始設備制造商(OEM)開展合作,成功打入汽車制造商供應鏈。”此外,新世紀光電已經斬獲日本、韓國和中國邊緣型和直接型背光液晶電視應用CSP芯片訂單,于2016年第二季度開始出貨。
此外,國星光電主導的陶瓷薄膜襯底CSP技術,順利推出NS-CSP系列器件;易美芯光也成功開發出1313及1111等系列CSP產品,將直下式電視中LED顆數減少一半;晶科電子推出APT CSP技術,并采用精準成熟的熒光粉涂覆技術,提供多元化的CSP產品。
易美芯光執行副總裁劉國旭博士表示:“CSP作為一種新的封裝技術,在下一代分立式中大功率LED應用中吸引行業關注,并在lm/$具有較大提升空間。隨著倒裝芯片良率的提升及產能規模的擴大,其價格優勢將體現出來。今天,CSP已經不只停留在研發階段,已經在一些應用中大批量生產,顯示其優勢與價值。”
背光、閃光燈帶CSP起飛
CSP LED憑借封裝體積小、可靠性高、散熱佳,被廣泛地應用在閃光燈、背光顯示領域。由于TV新機種、高階手機閃光燈大量導入CSP,使得CSP LED進入爆炸式增長期。
目前,很多廠商都采用CSP做直下式方案取代現在的3030直下式電視背光方案。雖然現在對比SMD方案,CSP只有微弱的性能價格優勢,但隨著倒裝芯片價格的降低、光電參數的優化,以及光學配套件更加成熟,其優勢將很快取代SMD方案。
晶電表示,今年新導入的TV機種幾乎100%采用CSP設計,CSP在側光式TV背光源仍有問題待解決,直下式背光則完全沒有問題,隨著各項瓶頸克服,今年的需求量明顯起飛。
如今,晶電CSP的出貨量從每月500萬顆攀升至2.3億顆,成長幅度高達45倍。上半年晶電已經擴充后段螢光粉產能達50%,產能還是吃緊,接下來將執行擴產計劃,擴產幅度上看3倍。同時,晶電、新世紀等晶片廠,均看好明年CSP在TV背光上的需求將更上層樓。
據相關數據顯示,直下式背光滲透率大幅提高,由2014年的57%進步到2015年的59.5%,2019年還將進一步增加至68.5%,CSP在背光領域仍將有很大的發展空間。
除了TV背光的需求之外,手機閃光燈也是帶動CSP成長的主要動能,高階手機閃光燈需要更多顆晶片,也更要求輕薄,CSP成為第一選項,CSP以及覆晶封裝明年或成為TV、手機閃光燈的雙主流。
特別是繼2013年導入的雙色溫LED閃光燈后,蘋果公司近期推出的iPhone 7/7 Plus搭載四顆LED的閃光燈模塊,有望讓其他品牌的智能手機跟進這一規格,為CSP 市場發展添加動力。
目前,蘋果、三星、魅族的手機閃光燈都是使用CSP無封裝芯片。現階段,不僅僅是蘋果手機添加了閃光燈,OPPO、三星、小米等都增加了應用在手機上LED閃光燈的數量,魅族PRO 6更是用了多達10顆LED雙色溫環形閃光燈。
有數據顯示,LED閃光燈市場產值于2016年將達7.44億美元(約合人民幣49.54億元),年成長9%,2017年閃光燈LED市場產值將會攀升至8.11億美元(約合人民幣54億元)。
雖然LED閃光燈市場潛力大,但進入門坎高。以往蘋果的LED閃光燈供貨商,都以Lumileds為主,而隨著晶電,新世紀等廠商紛紛推出CSP LED晶片之后,中國臺灣的LED封裝廠商如億光、光寶也能夠在智慧型手機的供應鏈當中與國際LED大廠一爭高下。目前國內晶科、聚飛光電也憑借CSP技術成功在LED閃光燈市場當中擁有一席之地。
照明普及CSP
提高良率是關鍵
由于CSP封裝尺寸大大減小,可使燈具設計更加靈活,結構更加緊湊簡潔,適應了目前LED照明應用微型化、更亮的發展趨勢。理論上講,CSP比SMD更具有性能優勢,但是應用端更看重成熟度和性價比。
目前,積極推動CSP市場化的主要是芯片企業,換而言之,CSP屬于芯片環節的技術更新,封裝未能及時跟上。在CSP封裝環節最大的問題是良率低,據現階段眾多CSP工廠的良率粗略估計在70%左右。
CSP良率低主要體現在廠家貼片精度上。由于CSP的體積小,對生產設備和生產工藝的精度要求更高,如果要滿足其封裝需要必須更換現有設備。如CSP的SMT作業,需要專門的封裝固晶機才能精確定位,否則應用工廠的SMT設備是達不到芯片級SMT的精確度。
然而,專門CSP的封裝固晶機價格昂貴。一條CSP封裝線究竟值多少錢?“目前,國產CSP設備還不成熟,CSP設備還只能依賴于進口。一條(韓國)100KK月產能的CSP產線,報價超過2000萬人民幣。按照當前的市場情況,投資跟回報完全不成正比。”新廣聯總經理吳永勝告訴記者。
在背光和閃光燈市場被大企業瓜分完成,而照明市場又未完全起來的時間節點,很多大中型封裝廠家還是采取持續觀望狀態。除非國產設備廠商發力,生產出便宜精確的SMT設備,以更好地能解決上述工藝應用問題,使CSP性價比持續優化。所以有業內人士稱,在CSP產品的良率和成本問題未解決之前,SMD這一性價比極高的技術仍將是最主流的封裝形式。
如果良率提高,批量生產增多,價格優勢明顯,CSP將成為大功率點光源主流。SMD 在散光應用有優勢,但在點射燈及模組上不及CSP 3W-5W優勢, CSP未來3W的價格會落到0.8元的價格區間。
在性價比為先的當下,尤其是近年來隨著芯片行業毛利率持續大幅下滑,一些基礎材料幾乎接近極限,采用CSP封裝,其BOM成本中芯片占了8成以上, 未來價格優勢尤為明顯,將為下游客戶提供更有競爭力光源的技術方向。接下來,CSP的發展仍需要芯片外延、封裝、配套、設備及應用端企業共同推進,不斷提高產品的良率,優化性價比。