在半導體封裝技術發展史上,1990年成立的Tessera以其授權的封裝技術(CSP封裝到最新的3D IC封裝)成功居於領導地位。為了拓展業務成長的空間,該公司在2005年間切入手機相機模組市場,藉併購技術獨到的光學封裝與軟體廠商,狀大在光學技術領域的發展地位。為能瞭解Tessera何以由奠基的IC封裝業跨足光學領域,該公司如何運籌帷握產品策略的成功,透過本次專訪兩大部門主管,相信能有清楚的輪廓。
照片人物:Tessera影像暨光學部門執行副總裁Michael Bereziuk
Q:可否請您介紹Tessera的公司背景,特別是Tessera如何從IC封裝廠商成為技術授權廠商?為何之後Tessera決定進入光學領域?
A:自1990年成立起,Tessera便以自家研發的晶片級封裝(CSP,Chip-scale Packaging)技術,也就是所謂的Tessera Compliant Chip (TCC)技術,坐穩IC封裝領導廠商的地位。由於此項創新技術能讓晶片在封裝前後尺寸幾乎沒有差別,因此廣泛獲得全球半導體廠商的採用。上述背景讓Tessera了解其核心價值是開發先進技術,並將其廣泛地商業化,於是自1994年起,Tessera開始授權其封裝技術,並與半導體製造領導廠商合作,以外包方式生產新一代創新電子產品。
為了進一步的技術延伸及業績成長,Tessera決定進軍高產量且成長快速的影像與光學市場,讓我們有機會發展並為電子產業領導廠商提供具突破性的技術。這些廠商中,有的已經獲得TCC技術的授權。2005年12月,我們開始一項以併購與發展核心互補科技為基礎的策略,目標鎖定高產量的手機相機模組市場,提供「一次購足」的影像及光學解決方案。
Q:Tessera過去在封裝領域的專業知識是否能應用於光學領域?如何應用?
答案是肯定的。為因應業界對電子產品更小、更快、更多功能的需求,Tessera建構了包括材料特性、電氣學、溫度、機械建模與模擬、封裝、模組與系統設計、原型與測試、元件與產品可靠度,及失效分析在內的完整工程能力,以確保能持續為客戶提供解決方案。這幾年來,我們充分運用以上能力來增進我們核心的TCC技術,以創造更多元的創新封裝技術,而這些能力也非常適用於滿足影像領域的需求,例如為晶圓級光學製造廠商,設計新的光學透明可回焊材料,並加以最佳化;或將我們最新的智慧型影像或光學技術,
緊密整合至手機的晶圓級相機模組中。
此外,我們從在半導體封裝領域的多年經驗中,累積了許多重要的學習,包括開發可大量生產的商業化技術,並配合製造相關的基礎建設,以及如何成功地將這些技術授權給高量產的廠商。我們將這些能力運用在影像與光學市場上。在OEM廠商利潤下降與客戶研發預算縮減的大環境裡,身為一個無所不在的授權廠商(意思是我們幾乎授權給每個人),意味著我們的客戶與獲得授權的廠商,不必冒投資風險就能運用到最新的技術。事實上,我們的市場相當廣泛,因為我們無所不在,且不侷限於扮演單一企業內部的供應商。這代表我們能夠在特定領域投資更多,因為潛在利潤更高。過去四年裡,我們透過一連串的策略併購與發展,為這個市場帶來突破性的先進技術。
Q:隨著行動裝置的功能越來越多元化,廠商面臨整合不同元件的挑戰。從Tessera在產業鏈的位置上來看,您認為Tessera能提供什麼技術來解決這項需求?
我們將電子裝置微型化視為Tessera的核心能力,並發展了大量的技術方案與能力,以滿足業界對電子產品在效能、功能,與外型持續成長的需求。我們最初的晶片級封裝技術,又稱TCC技術,一直以來都在手機微型化領域扮演關鍵的角色。此項技術平台讓手機從90年代初期的低功能「磚塊」電話,轉變為現今的超微型、高效能智慧手機。
TCC技術能將Flash、SRAM、DRAM、基頻處理器、應用處理器和電源管理晶片等許多元件同時封裝在手機裡。多年來,我們架構了這個核心封裝平台,並設計了許多創新的商業化封裝解決方案,例如:能夠有效率地將3D多晶片整合至單一封裝裡的uZ多晶片封裝技術、新一代的uPILR封裝平台技術,以及具備實體晶圓級封裝能力的Shellcase MVP技術。目前市面上超過35%手機中的影像感測器,都是採用Shellcase MVP技術。
透過一連串併購與大量的研發投資,Tessera針對光學與影像領域,整合出包括硬體和影像增強技術在內、「一次購足」的相機模組技術。這是因為我們看到數位相機和手機整合的趨勢,並以技術授權的方式實現這個趨勢。我們的OptiML晶圓級相機技術可建構出外型最小、成本低廉的相機模組,範圍涵蓋從VGA到百萬畫素等級。同時使用可回焊材料,讓相機模組表面黏著於手機印刷電路板,以代替昂貴的彎翹連接器。
我們的OptiML Focus景深對焦技術、OptiML UFL和OptiML Zoom技術,能在不移動零件的前提下,提供自動對焦與變焦功能,為行動裝置帶來高可靠度、低成本與小型化的優勢,並提供較佳的低光源拍攝效果,協助照相手機克服低光源拍攝的主要挑戰。
最後,我們原本針對數位相機開發的FotoNation影像增強技術,也以硬體、軟體及混合等各種形式,滿足照相手機在性能及功能上的需求。以往在數位相機才有的紅眼與金眼偵測和修正、臉部追蹤、微笑與眨眼偵測,以及臉部美化等高階功能,現在也能運用在照相手機上。我們持續將上述技術最佳化,以達到行動裝置在尺寸、功耗與簡易操作的需求,同時又能維持數位相機的效能與品質。我們非常高興透過整合Tessera的各項技術,我們已經可以達到上述需求,同時,我們也已推出包含臉部追蹤和微笑偵測等功能的單片VGA晶片級相機。當相同的技術結合OptiML Focus時,還能提供網路視訊應用等更佳的效能。
Q:請您介紹Tessera的CSP技術和POP技術。兩者之間有何差異?能否請您介紹?PILR技術?
在90年代初期,Tessera的創始者開發了TCC基礎封裝技術,該技術現在被廣泛地運用於半導體產業。Tessera從系統層面著眼,針對電子產品微型化進行大規模研發,特別是緊密的元件互連,以及3D先進基板封裝技術的延伸運用。
Tessera新一代的PILR先進互連解決方案封裝技術,克服了互連技術在間距、外型、效能與可靠度上的諸多限制。PILR解決方案使用低高型、針腳狀接點來代替現今晶片級、多晶片和層疊封裝所採用的焊球。特別的是,PILR層疊技術能滿足對於增加堆疊式封裝間連結的需求,而不需犧牲封裝尺寸。堆疊式封裝日益重要,能夠滿足行動裝置持續對增加功能的需求。這是因為它能夠減少焊球間距,或在PILR層疊封裝時,減少銅製針腳間距。縮小接觸間距通常會對可靠性效能(特別是跌落測試),產生負面影響,降低組裝良率,並使在層疊組裝中,控制頂部與底部封裝的間隔高度,變得更加困難。Tessera的PILR層疊解決方案,能夠巧妙地控制更細微間距間所需的距離,並同時提高可靠度,而不需底部填充。
如先前所提,製造相關基礎建設的設立,對新的封裝技術能否被廣泛採用而言,十分重要。在這方面,台灣的景碩科技最近獲得Tessera PILR基板技術的授權。我們正進行緊密合作,以協助我們的客戶減少半導體封裝尺寸,並增加效能與可靠度。這些都是PILR封裝技術所帶來的優勢。
Tessera也正在研發採用PILR技術的覆裝式晶片方案,其焊墊間距低於100微米。具體而言,我們利用銅質針腳,作為封裝基板與半導體晶片間的互連,代替傳統覆裝式晶片的焊錫凸塊。這種方法能夠解決在微間距覆裝式晶片基板方面,越來越常遇到的焊墊良率問題。
Q:請您介紹Tessera的晶圓級相機封裝技術與應用領域。這項技術是否有其他發展空間?
Tessera的OptiML晶圓級相機技術,在整體系統成本、尺寸及可靠度各方面,對傳統相機模組產業造成很大的影響。但真正的商機來自於當這項技術與我們的諸多影像增強技術結合後,激盪出的各種「智慧模組」解決方案。這個構想雖然尚為落實,但卻能引發一連串具體的作為。智慧模組包含一個晶圓級相機模組和各種影像增強解決方案,由於一次結合了許多功能與技術,該方案會比這些技術被單獨運用時更具成本效益、效能更高,且尺寸更小。
智慧模組的應用實例不僅包括以影像擷取與終端顯示為主的手機、網路視訊、筆記型電腦和汽車等傳統應用,更可涵蓋需要變焦、臉部追蹤與微笑偵測、非機械自動對焦與變焦,以及較佳低光源效能等創新功能的電視遙控、智慧廣告、保全與家庭自動化、玩具與遊戲等應用。智慧模組為上述應用帶來全新的性價比,大幅拓展它們的潛在市場。想像一個低於2美元、結合了臉部追蹤、微笑偵測,和/或較佳低光源效能的相機模組吧!
Q:在電子裝置微型化的趨勢中,Tessera不管是在IC或是光學領域都擁有滿足市場需求的技術,可否請您談談這些技術在市場上的應用?
手機應用是Tessera技術方案鎖定的最大單一市場。目前,全球手機市場約有超過十億台的市場規模,其中絕大部分都包含了至少一項Tessera技術,有可能是針對基頻或應用處理器的晶片級封裝技術,或是針對記憶體堆疊的多晶片封裝技術,又或針對影像感測器的晶圓級封裝技術。舉例來說,現今超過三分之一的手機相機模組,採用Tessera的晶圓級封裝技術來封裝影像感測器,以便擁有較低的模組封裝成本。其他的手機相機模組目前雖然大多採用板上晶片(COB),但正逐漸轉移至晶片級封裝(CSP),這也為Tessera創造了大量成長機會。
除封裝外,Tessera能在一片8吋晶圓上同時生產數千個鏡片的能力,為鏡片模組帶來全新的規模經濟,減少對半自動校準的需求,進而降低成本與尺寸,特別是某些能夠堆疊數片晶圓的廠商,在結合Tessera的技術後,便可同時製作2或3個元件(4或6個表面)的鏡片堆疊。上述技術可能被應用在各種前所未有的領域中,包括外型不斷縮小的手機,現在被期待能具備許多數位相機的功能;監視攝影機能利用內建的臉部識別技術,來避免不必要的警報;玩具能夠辨識小孩的臉或微笑,像變魔術一般做出適當回應。
Q:Tessera在發展技術時,曾遭遇過哪些瓶頸?如何克服?
我們授權的技術解決方案分為基礎建設和快速導入設計(design-in)兩類。
在基礎建設解決方案上,由於晶片級封裝、晶圓級封裝和晶圓級光學等硬體相關技術,在被廣泛應用前必須持續投資大量的製造相關基礎建設。因此,我們在說服客戶授權之前,必須先充分展示此項技術的價值與量產實力。為了增加客戶的興趣,並縮短基礎建設的建置時間,Tessera推出了「產品推出服務(Product Launch Service)」。透過生產原型或小量生產的方式,不僅讓客戶親眼看見並親身使用該項技術,更向潛在客戶證明該技術是可行且能夠被製造的。我們最近已將此項服務運用在我們的單片VGA晶圓級鏡片上,並從2009年1月初開始製造。
在基礎建設成功的架設後,我們的OptiML Focus、OptiML Zoom、紅眼與金眼偵測/修正、臉部追蹤、微笑偵測等導入設計(design-win)解決方案,便能大量利用既有的基礎建設與供應鏈,快速地被搭載。
Q:可否討論Tessera在2009年的市場規劃及技術發展藍圖?
Tessera持續研發新技術與必要的基礎建設,以持續在市場上為客戶提供支援。我們積極地將PILR技術授權給基板廠商與封裝組裝廠,為層疊封裝應用提供高量產的基礎建設。同時,我們也針對微間距覆裝式晶片應用,投入大量研發努力,來最佳化PILR技術。
在影像和光學範疇,我們將持續為數位相機和手機市場,開發影像增強技術。像最近推出的臉部美化及OptiML Zoom技術,就結合了我們用在VGA及百萬畫素解決方案的產品推出服務,成為可供授權的VGA及百萬畫素晶圓級光學與晶圓級相機解決方案。
此外,我們會將目標市場從數位相機與手機相機,往外拓展到網路視訊、筆記型電腦及電視應用,也會針對既有的平版與並行通訊市場和新應用,強調我們的高效能晶圓級光學。
Q:Tessera在授權影像感測器模組封裝技術上的嶄獲為何?
Shellcase技術除了精材科技(Xintec)、中國WLCSP(China WLCSP)與Nemotek等既有的授權廠商外,我們最近也宣布Q Technology(Qtech)及韓國的AWLP(Advanced Wafer Level Packaging)成為最新一代的SHELLCASE MVP晶圓級封裝技術的授權廠商。該技術為業界首款矽穿孔(TSV,Through Silicon Via)解決方案。Nemotek已獲得Sellcase MVP與OptiML晶圓級相機技術,並已為晶圓級封裝和晶圓級光學生產線做最後階段的調整。迄今,搭載Tessera SHELLCASE技術之影像感測器已在全球市場銷售超過10億顆。