从IC封装横跨光学领域的IP巨人:Tessera

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  专访Tessera影像暨光学部门执行副总裁 Michael Bereziuk,Tessera互连、组件与材料(ICM)部门资深副总裁 Craig Mitchell
  
  在半导体封装技术发展史上, 1990年成立的Tessera以其授权的封装技术(CSP封装到最新的3D IC封装)成功居于领导地位。为了拓展业务成长的空间,该公司在2005年间切入手机相机模块市场,藉并购技术独到的光学封装与软件厂商,状大在光学技术领域的发展地位。为能了解Tessera何以由奠基的IC封装业跨足光学领域,该公司如何运筹帷握产品策略的成功,透过本次专访两大部门主管,相信能有清楚的轮廓。
  


  
  Q:可否请您介绍Tessera的公司背景,特别是Tessera如何从IC封装厂商成为技术授权厂商?为何之后Tessera决定进入光学领域?
  
  A:自1990年成立起,Tessera便以自家研发的芯片级封装(CSP,Chip-scale Packaging)技术,也就是所谓的Tessera Compliant Chip (TCC)技术,坐稳IC封装领导厂商的地位。由于此项创新技术能让芯片在封装前后尺寸几乎没有差别,因此广泛获得全球半导体厂商的采用。上述背景让Tessera了解其核心价值是开发先进技术,并将其广泛地商业化,于是自1994年起,Tessera开始授权其封装技术,并与半导体制造领导厂商合作,以外包方式生产新一代创新电子产品。
  为了进一步的技术延伸及业绩增长,Tessera决定进军高产量且增长快速的影像与光学市场,让我们有机会发展并为电子产业领导厂商提供具突破性的技术。这些厂商中,有的已经获得TCC技术的授权。2005年12月,我们开始一项以并购与发展核心互补科技为基础的策略,目标锁定高产量的手机相机模块市场,提供“一次购足”的影像及光学解决方案。
  
  Q:Tessera过去在封装领域的专业知识是否能应用于光学领域?如何应用?
  
  A:答案是肯定的。为因应业界对电子产品更小、更快、更多功能的需求,Tessera建构了包括材料特性、电气学、温度、机械建模与仿真、封装、模块与系统设计、原型与测试、组件与产品可靠度,及失效分析在内的完整工程能力,以确保能持续为客户提供解决方案。这几年来,我们充分运用以上能力来增进我们核心的TCC技术,以创造更多元的创新封装技术,而这些能力也非常适用于满足影像领域的需求,例如为晶圆级光学制造厂商,设计新的光学透明可回焊材料,并加以优化;或将我们最新的智能型影像或光学技术,
  
  紧密整合至手机的晶圆级相机模块中。
  
  此外,我们从在半导体封装领域的多年经验中,累积了许多重要的学习,包括开发可大量生产的商业化技术,并配合制造相关的基础建设,以及如何成功地将这些技术授权给高量产的厂商。我们将这些能力运用在影像与光学市场上。在OEM厂商利润下降与客户研发预算缩减的大环境里,身为一个无所不在的授权厂商(意思是我们几乎授权给每个人),意味着我们的客户与获得授权的厂商,不必冒投资风险就能运用到最新的技术。事实上,我们的市场相当广泛,因为我们无所不在,且不局限于扮演单一企业内部的供货商。这代表我们能够在特定领域投资更多,因为潜在利润更高。过去4年里,我们透过一连串的策略并购与发展,为这个市场带来突破性的先进技术。
  


  
  Q:随着移动装置的功能越来越多元化,厂商面临整合不同组件的挑战。从Tessera在产业链的位置上来看,您认为Tessera能提供什么技术来解决这项需求?
  
  A:我们将电子装置微型化视为Tessera的核心能力,并发展了大量的技术方案与能力,以满足业界对电子产品在效能、功能,与外型持续增长的需求。我们最初的芯片级封装技术,又称TCC技术,一直以来都在手机微型化领域扮演关键的角色。此项技术平台让手机从90年代初期的低功能“砖块”电话,转变为现今的超威型、高效能智慧手机。
  TCC技术能将Flash、SRAM、DRAM、基频处理器、应用处理器和电源管理芯片等许多组件同时封装在手机里。多年来,我们架构了这个核心封装平台,并设计了许多创新的商业化封装解决方案,例如:能够有效率地将3D多芯片整合至单一封装里的uZ多芯片封装技术、新一代的uPILR封装平台技术,以及具备实体晶圆级封装能力的Shellcase MVP技术。目前市面上超过35%手机中的影像传感器,都是采用Shellcase MVP技术。
  


  透过一连串并购与大量的研发投资,Tessera针对光学与影像领域,整合出包括硬件和影像增强技术在内、“一次购足”的相机模块技术。这是因为我们看到数字相机和手机整合的趋势,并以技术授权的方式实现这个趋势。我们的OptiML晶圆级相机技术可建构出外型最小、成本低廉的相机模块,范围涵盖从VGA到百万画素等级。同时使用可回焊材料,让相机模块表面黏着于手机印刷电路板,以代替昂贵的弯翘连接器。
  我们的OptiML Focus景深对焦技术、OptiML UFL和OptiML Zoom技术,能在不移动零件的前提下,提供自动对焦与变焦功能,为移动装置带来高可靠度、低成本与小型化的优势,并提供较佳的低光源拍摄效果,协助照相手机克服低光源拍摄的主要挑战。
  最后,我们原本针对数字相机开发的FotoNation影像增强技术,也以硬件、软件及混合等各种形式,满足照相手机在性能及功能上的需求。以往在数字相机才有的红眼与金眼侦测和修正、脸部追踪、微笑与眨眼侦测,以及脸部美化等高阶功能,现在也能运用在照相手机上。我们持续将上述技术优化,以达到移动装置在尺寸、功耗与简易操作的需求,同时又能维持数字相机的效能与质量。我们非常高兴透过整合Tessera的各项技术,我们已经可以达到上述需求,同时,我们也已推出包含脸部追踪和微笑侦测等功能的单片VGA芯片级相机。当相同的技术结合OptiML Focus时,还能提供网络视讯应用等更佳的效能。
  
  FotoNation FaceTools
  


  
  Q:请您介绍Tessera的CSP技术和POP技术。两者之间有何差异?能否请您介绍μPILR技术?
  
  A:在90年代初期,Tessera的创始者开发了TCC基础封装技术,该技术现在被广泛地运用于半导体产业。Tessera从系统层面着眼,针对电子产品微型化进行大规模研发,特别是紧密的组件互连,以及3 D先进基板封装技术的延伸运用。
  Tessera新一代的μPILR先进互连解决方案封装技术,克服了互连技术在间距、外型、效能与可靠度上的诸多限制。PILR解决方案使用低高型、针脚状接点来代替现今芯片级、多芯片和层迭封装所采用的焊球。特别的是,PILR层迭技术能满足对于增加堆栈式封装间链接的需求,而不需牺牲封装尺寸。堆栈式封装日益重要,能够满足移动装置持续对增加功能的需求。这是因为它能够减少焊球间距,或在μPILR层迭封装时,减少铜制针脚间距。缩小接触间距通常会对可靠性效能(特别是跌落测试),产生负面影响,降低组装良率,并使在层迭组装中,控制顶部与底部封装的间隔高度,变得更加困难。Tessera的μPILR层迭解决方案,能够巧妙地控制更细微间距间所需的距离,并同时提高可靠度,而不需底部填充。
  如先前所提,制造相关基础建设的设立,对新的封装技术能否被广泛采用而言,十分重要。在这方面,台湾地区的景硕科技最近获得Tessera μPILR基板技术的授权。我们正进行紧密合作,以协助我们的客户减少半导体封装尺寸,并增加效能与可靠度。这些都是μPILR封装技术所带来的优势。
  Tessera也正在研发采用μPILR技术的覆装式芯片方案,其焊垫间距低于100μm。具体而言,我们利用铜质针脚,作为封装基板与半导体芯片间的互连,代替传统覆装式芯片的焊锡凸块。这种方法能够解决在微间距覆装式芯片基板方面,越来越常遇到的焊垫良率问题。
  
  Q:请您介绍Tessera的晶圆级相机封装技术与应用领域。这项技术是否有其他发展空间?
  
  A:Tessera的OptiML晶圆级相机技术,在整体系统成本、尺寸及可靠度各方面,对传统相机模块产业造成很大的影响。但真正的商机来自于当这项技术与我们的诸多影像增强技术结合后,激荡出的各种“智能模块”解决方案。这个构想虽然尚为落实,但却能引发一连串具体的作为。智能模块包含一个晶圆级相机模块和各种影像增强解决方案,由于一次结合了许多功能与技术,该方案会比这些技术被单独运用时更具成本效益、效能更高,且尺寸更小。
  智能模块的应用实例不仅包括以影像撷取与终端显示为主的手机、网络视讯、笔记本电脑和汽车等传统应用,更可涵盖需要变焦、脸部追踪与微笑侦测、非机械自动对焦与变焦,以及较佳低光源效能等创新功能的电视遥控、智能广告、保全与家庭自动化、玩具与游戏等应用。智能模块为上述应用带来全新的性价比,大幅拓展它们的潜在市场。想象一个低于2美元、结合了脸部追踪、微笑侦测,和/或较佳低光源效能的相机模块吧!
  
  Q:在电子装置微型化的趋势中,Tessera不管是在IC或是光学领域都拥有满足市场需求的技术,可否请您谈谈这些技术在市场上的应用?
  
  A:手机应用是Tessera技术方案锁定的最大单一市场。目前,全球手机市场约有超过10亿台的市场规模,其中绝大部分都包含了至少一项Tessera技术,有可能是针对基频或应用处理器的芯片级封装技术,或是针对内存堆栈的多芯片封装技术,又或针对影像传感器的晶圆级封装技术。举例来说,现今超过1/3的手机相机模块,采用Tessera的晶圆级封装技术来封装影像传感器,以便拥有较低的模块封装成本。其他的手机相机模块目前虽然大多采用板上芯片(COB),但正逐渐转移至芯片级封装(CSP),这也为Tessera创造了大量增长机会。
  除封装外,Tessera能在一片8英寸晶圆上同时生产数千个镜片的能力,为镜片模块带来全新的规模经济,减少对半自动校准的需求,进而降低成本与尺寸,特别是某些能够堆栈数片晶圆的厂商,在结合Tessera的技术后,便可同时制作2或3个组件(4或6个表面)的镜片堆栈。上述技术可能被应用在各种前所未有的领域中,包括外型不断缩小的手机,现在被期待能具备许多数字相机的功能;监视摄影机能利用内建的脸部识别技术,来避免不必要的警报;玩具能够辨识小孩的脸或微笑,像变魔术一般做出适当响应。
  
  Q:Tessera在发展技术时,曾遭遇过哪些瓶颈?如何克服?
  
  A:我们授权的技术解决方案分为基础建设和快速导入设计(design-in)两类。
  在基础建设解决方案上,由于芯片级封装、晶圆级封装和晶圆级光学等硬件相关技术,在被广泛应用前必须持续投资大量的制造相关基础建设。因此,我们在说服客户授权之前,必须先充分展示此项技术的价值与量产实力。为了增加客户的兴趣,并缩短基础建设的建置时间,Tessera推出了“产品推出服务(Product Launch Service)”。透过生产原型或小量生产的方式,不仅让客户亲眼看见并亲身使用该项技术,更向潜在客户证明该技术是可行且能够被制造的。我们最近已将此项服务运用在我们的单片VGA晶圆级镜片上,并从2009年1月初开始制造。
  在基础建设成功的架设后,我们的OptiML Focus、OptiML Zoom、红眼与金眼侦测/修正、脸部追踪、微笑侦测等导入设计(design-win)解决方案,便能大量利用既有的基础建设与供应链,快速地被搭载。
  
  Q:可否讨论Tessera在2009年的市场规划及技术发展蓝图?
  
  A:Tessera持续研发新技术与必要的基础建设,以持续在市场上为客户提供支持。我们积极地将μPILR技术授权给基板厂商与封装组装厂,为层迭封装应用提供高量产的基础建设。同时,我们也针对微间距覆装式芯片应用,投入大量研发努力,来优化PILR技术。
  在影像和光学范畴,我们将持续为数字相机和手机市场,开发影像增强技术。像最近推出的脸部美化及OptiML Zoom技术,就结合了我们用在VGA及百万画素解决方案的产品推出服务,成为可供授权的VGA及百万画素晶圆级光学与晶圆级相机解决方案。
  此外,我们会将目标市场从数字相机与手机相机,往外拓展到网络视讯、笔记本电脑及电视应用,也会针对既有的平版与并行通讯市场和新应用,强调我们的高效能晶圆级光学。
  
  Q:Tessera在授权影像传感器模块封装技术上的崭获为何?
  
  A:Shellcase技术除了精材科技(Xintec)、中国WLCSP(China WLCSP)与Nemotek等既有的授权厂商外,我们最近也宣布Q Technology(Qtech)及韩国的AWLP(Advanced Wafer Level Packaging)成为最新一代的SHELLCASE MVP晶圆级封装技术的授权厂商。该技术为业界首款硅穿孔(TSV,Through Silicon Via)解决方案。Nemotek已获得Sellcase MVP与OptiML晶圆级相机技术,并已为晶圆级封装和晶圆级光学生产线做最后阶段的调整。迄今,搭载Tessera SHELLCASE技术之影像传感器已在全球市场销售超过10亿颗。
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