直击CSP市场:渗透式变革即将到来?
第59期 2017-04-24

直击CSP市场:渗透式变革即将到来?

在芯片和封装领域,这几年讨论最多的技术非“CSP”莫属,“革命”封装,“爆发”年等耸人听闻的字眼屡屡抢占头条。而事实上,市面上尤其在国内关于CSP规模化应用的案例却寥寥无几。但近期三星面板和苹果手机闪光灯对CSP的应用,让国内厂商嗅到了强大的商机,同时,在汽车照明,道路照明等高端照明领域的应用也悄然兴起,那么,CSP渗透式变革是否即将到来?

市场窥探 CSP即将破局?

 在芯片和封装领域,这几年讨论最多的技术非“CSP”莫属,“革命”封装,“爆发”年等耸人听闻的字眼屡屡抢占头条。而事实上,市面上尤其在国内关于CSP规模化应用的案例却寥寥无几。但近期三星面板和苹果手机闪光灯对CSP的应用,让国内厂商嗅到了强大的商机,同时,在汽车照明,道路照明等高端应用领域似乎也有破局之势。

那么目前CSP应用状况如何?还有哪些瓶颈?阿拉丁新闻中心记者采访了业内CSP企业代表和资深专家,共同探讨CSP的技术发展和应用现状。

现实:CSP现阶段发展状况如何?

用李世玮教授话来说,大部分的LED封装技术都是从IC封装引进的,IC的CSP封装从开始发展到最后大规模应用大概花了将近10年的时间,LED的CSP封装算是搭了便车,时间可能可以短一点,但要花个6-7年也应属正常。

在晶瑞CTO赵汉民博士看来,目前CSP的应用仍然处于初步阶段。他指出,CSP目前应用比较大的主要有两个方面:一是手机闪光灯。由于CSP具有光强高,电流大,体积小等优点,正适合闪光灯手机的应用需求;比如苹果手机在两年前iPhone6就全部换成了CSP,鉴于CSP体积小、散热好,iPhone7更是采用4颗CSP做的全光谱闪光灯。二是电视背光。CSP在电视背光的应用可谓比较成熟了,就如三星的电视背光在2016年50%以上采用CSP,在2017年三星直下式背光将全部采用CSP。“现在只是市场的体验阶段,但我们可以看到,CSP的量很快就会起来。而在汽车照明,手电以及商业照明领域,也逐步在应用。”赵汉民博士如是分析。

对此,群创光电科技有限公司顾问叶国光直言不讳:“CSP是倒装的一种封装形式,倒装跟正装相比,性价比较差,所以倒装还是应用于一些特殊应用产品,也是单价较高的产品,但在一般的照明或者市场化的产品方面,倒装的机会少一点。”

“SP技术已经提出好几年了,CSP产品中游封装厂和上游芯片厂均有推出产品,但尚未大规模的应用。目前多种工艺技术路线并存,孰优孰劣,众说纷纭。主要有三种工艺路线:一种是荧光粉硅胶/荧光膜压合,覆盖倒装芯片顶部和四周,五面出光;一种是倒装芯片四周白墙,顶部荧光粉硅胶/荧光膜压制,单面出光;还有一种是荧光粉保形涂覆覆盖芯片四周和顶部,再透明硅胶塑封,五面出光。”国星白光器件事业部副总经理谢志国博士表示。

“CSP基于倒装芯片,而倒装芯片的优势在于结构利于散热利于大电流驱动,结合CSP体积小的优势,主要在需要高密度光通量输出应用场合有所表现:直下式背光、手机闪光灯、汽车前大灯。尽管CSP在结构上节省了封装的材料,但是由于倒装芯片的性价比和CSP制程上配套设备不完善,现在CSP在性价比的表现上并不明显,无法和中高功率TOP LED在性价比竞争。”谢志国博士补充道。

揭秘:是什么原因限制CSP大规模应用?

关键字:成本、性价比、良率、工艺、设备、光效

晶能光电CTO赵汉民博士:价格偏高+贴片精度高

一方面,在通用照明领域,普通封装产品的价格已经做到极低,而CSP产品采用的是倒装芯片,价格稍高;另一方面,CSP体积小,贴片需要较高的精度,所以在贴片环节还有一定的技术难度。

晶能光电CSP事业部总经理朴一雨:材料开发不够+价格偏高

目前CSP应用的最大问题在于应用于CSP的材料开发不够,且原材料价格较高导致CSP的价格也相对较高。但是随着CSP材料和技术的成熟,以及应用逐渐扩大,其价格下调的空间也非常大,所以未来CSP的应用前景是非常明朗的。

晶能光电研发经理肖伟民:良率低+贴片精度高+成本压力

1、因为封装体积小,对制作和工艺控制水准、配套的生产设备精度以及操控人员的水平要求都相对高,量产良率和成本考验较大,譬如在芯片与芯片距离控制、荧光粉均匀性和厚度的一致性、胶水的密封性、产品结构的坚固性等问题上,有一定的挑战;

2、CSP完全可以由芯片厂商设计并制造,但如果芯片厂商增加固定资产和人员,势必会影响现有的产业布局,封装公司也有类似顾虑--为CSP产品投资新设备,则现有设备可能会被搁置,转型时不免担心是否会成为“小白鼠”;

3、在应用上配套的贴片设备、光电套件和基板不够完善,相对于已经成熟的SMDLED作业,CSP的SMT作业对作业精度和配套部件如吸嘴等的要求更高,这就要求应用厂商投资以升级设备;同时,对基板导热系数的要求和线路设计的考量,在一定程度上提高了应用门槛;另外,客户面临的二次光学的透镜定制问题同样阻碍了CSP的快速应用;

4、价格偏高,CSP是基于倒装芯片的封装器件,超80%的器件成本来自倒装芯片,而当前倒装芯片市场占有率相对较低,整个体量不大,成本上无法与正装芯片“正面厮杀”,并且基于正装芯片的SMDLED在价格上已经是“血海茫茫”,CSP在价格竞争上更“压力山大”。

佛山市香港科技大学LED-FPD工程技术研究开发中心李世玮教授:观望心态+设备限制

从芯片封装的层面来看,其实技术都已经存在(主要的技术在芯片制作),但由于目前主流的LED封装设备并不能直接转做CSP,所以这牵涉到新的设备投资,大家会先心存观望,需要时间让那些资本家去建立信心;从板级组装的层面来看,现有的表面贴装的设备,可能很多都还达不到CSP的要求,也就是说即便你有CSP元器件,但你目前的SMT设备(也包含作业员的素质和训练)可能还无法顺利地进行CSP贴装。这些都还需要时间渐次达到成熟。

群创光电科技有限公司顾问叶国光:工艺成本高+设备投资大

CSP是倒装的其一形式,只不过简化了倒装的封装形式,基本上没有支架,而是直接做成芯片,再贴上荧光粉,把SMT贴片于澳门电子游戏或者支架上。所以理论上这个技术可降低成本,因为不用支架也不用焊线,但最大问题是它的工艺复杂,工艺成本较高,尤其是CSP的工艺成本非常高,设备投资也较大,这是造成他的性价比落后于正装及一般SMD的原因,所以目前还是局限于特殊的照明领域。

国星白光器件事业部副总经理谢志国博士:技术/工艺路线/配套设备不成熟

CSP大规模应用的瓶颈在于适合于CSP应用特点的倒装芯片技术不成熟,工艺路线的不成熟,CSP制程上配套设备不成熟。

深圳市瑞丰光电子股份有限公司CTO裴小明:性价比低

CSP技术理论上是将封装这一环节最大限度的压缩,减少封装的物料,制程工序,甚至可以直接跳过封装;但是CSP是基于倒装芯片产品,目前倒装芯片性价比与正装芯片的水准还有一定的距离,CSP的封装结构天生的原因,光效比SMDLED封装光效低超过10%,所以在一般追求性价比,光效的照明应用,CSP还有较远的距离要走;主要倒装芯片性价比较低。

光创空间(深圳)技术有限公司首席工程师邓玉仓:技术尚不稳定+光效低

1、CSP器件的小型化对整体产业链工艺的挑战,需要等整个产业链的精度都能适应CSP产品时可大规模应用;

2、CSP器件自身可靠性和保护性能。无论是何种模式的CSP产品都有胶水和芯片剥离的风险,且防护等级不够(湿度防护和静电防护);

3、光效的提升,目前CSP产品有赖于PCB的反射。待这些问题都克服后可大批量生产。

未来:应用关口逐个打通 大规模应用只是时间问题

“纵观LED的发展史,越小越亮越便宜是一大趋势。”晶能光电研发经理肖伟民认为,“CSP从技术和产品演化角度来说就是一种终端,器件结构上偷工减料但性能上不打折扣,当其市场体量足够大时将正合趋势。加之CSP的应用可以涵盖所有的LED应用领域,有一些是其它封装形式达不到的,譬如要求小体积的手机闪光灯,超薄型的手机、电视背光应用以及可调色温的高密度模组等。设备在提升,技术在进步,成本在优化,相信设备供应商、CSP制造厂商、应用端客户磨合期完成后,CSP可顺势而为,在封装器件领域赢得一席之地甚至是满堂喝彩。”

作为国内最早使用倒装芯片的厂商之一,晶能光电目前在推动CSP的进展上也不遗余力,而2017年在大功率CSP上,如汽车照明、道路照明和调光调色商业照明上将会有比较大的进展。值得一提的是,2017年第一季度,晶能光电CSP的闪光灯和车灯客户均要求大量供货,甚至出现供不应求的现象。

不难看出,几年的遇冷之后,CSP已然开始预热。正如肖伟民所言“当前CSP技术趋于成熟,应用关口正逐个打通,投资布局更着眼长远,产品价值提升的同时价格同步下降,CSP产品的大规模应用只是时间问题。”我们亦相信,CSP延伸的配套原物料、设备和相关工艺等上下打通顺畅,这一两年将迎来全新的应用局面。…[详细]

单面发光CSP将率先突围高端应用市场?

受前不久芯片封装领域以及原材料价格上涨的推动,中上游环节出现回暖迹象,各厂商也变得较为活跃。近来封装领域厂商动作频繁,尤其是CSP封装,更可谓抢尽眼球。

高端市场需求放量

赵汉民博士表示,公司非常看好CSP,2017年将会是CSP于闪光灯和背光市场的爆发年。目前CSP已被广泛应用于电视背光方面,三星的电视背光在2016年50%以上采用CSP,在2017年三星直下式背光将100%换成CSP。闪光灯方面,作为手机标杆的苹果推出搭载4颗CSP做的全光谱闪光灯后,闪光灯市场的大门将会向CSP敞开,2017年闪光灯LED市场产值将会攀升至8.11亿美元(约合人民币54亿元)。晶能光电闪光灯产品在2016年实现了超300%的增长,2017年的增长势头依旧看好。

为了应对CSP高端市场的增量需求,晶能光电积极扩充产能,调整产品价格适应市场。此前赵汉民博士在接受媒体访问时表示,自2016年以来,LED行业内涨价风此起彼伏,LED企业应当理性看待,短时期的供应平衡变化是导致价格上涨的主要原因,应用市场继续扩大,而生产在短时间内没有赶上需求,同时原材料也有些上涨。就LED芯片市场而言,随着需求稳定增长与扩产力度的减弱,2017年供需关系将进一步改善。市场应用方面的增长和产业的产能扩大也基本得到平衡。倒装芯片将以高于整个市场增长率的速度增长,继续扩大市场占有率。

2017年第一季度,晶能光电CSP的闪光灯和车灯客户均要求大量供货,甚至出现供不应求的现象。几年的遇冷之后,CSP已然开始预热,接下来要做的便是增加设备投资,提高产能了。晶能光电会在未来两年继续以大功率LED为中心扩大产能,继续保持在国内大功率LED和陶瓷封装领域的领先地位。

虽说市场需求正逐步开启,但目前CSP多种工艺技术路线并存,封装成品,大致可分为单面发光与多面发光。

单面发光CSP更切合实际应用需求

虽说多面发光CSP在生产成本上有一定优势,但一个不可忽视的事实是,不管是多面发光CSP还是单面发光CSP,两者皆基于倒装工艺的一种封装形式。相比于目前市场上成熟的正装以及SMD,这种优势是微乎其微的——5%的CSP,95%的正装及SMD,这就是现在的应用现状。

虽然理论上倒装可以降低成本,但复杂的工艺,尤其是CSP工艺成本非常高,且设备投资也非常大,造成了CSP目前在实际应用中,性价比远低于正装及一般的SMD,不管是单面还是多面发光CSP。如果不能在技术上进一步突破以降低成本,CSP在通用照明领域就无法与正装及SMD抗衡。

赵汉民博士认为,从目前市场应用来看,CSP主要是走高毛利的高端应用市场,如手机闪光灯、汽车照明、工矿灯等产品,这类产品对于出光角度、光色均匀度等要求较高,单面发光CSP更能满足应用要求。Lumileds通过与苹果合作打开了手机闪光灯的市场渠道,iPhone 7推出搭载四颗LED的闪光灯模块,使得Flash LED的使用数量可能再倍增,这也让CSP厂商看到了单面光CSP在高端市场的潜力。

从市场应用角度来看,CSP毕竟属于一个细分市场,难与通用市场相抗衡,更适合走高毛利的高端市场,进行差异化的竞争,如手机闪光灯、汽车照明、背光显示等领域,而这些领域,单面发光明显比多面发光CSP更具有优势。…[详细]

全球LED巨头的CSP布局

高举“革封装的命”旗帜,2013年 CSP曾在LED行业风靡一时,但工艺、良率、成本等瓶颈问题使其陷入沉寂期,而去年年底开始CSP又再度走上舆论风口。

全球CSP市场的布局现状

纵观CSP的发展历史,它的外形随着应用端需求的变化开发出了不同的结构和形态特点,最初从传统单面发光的PLCC和QFN封装形态向五面发光CSP发展,而后为扩展功能结构,又出现了单面发光CSP形态。

据笔者了解,目前单面及多面CSP均有厂商在布局,但多面大多以支架型倒装制作,且出光角度较大,对PCB板要求较高,因此目前并未形成规模化应用。“单面发光CSP无论在发光角度,光效以及光色均匀性方面都比五面发光略胜一筹,同时其无粘料问题,在背光应用时更利于对应的透镜设计,因此目前日亚、三星等出货量较大的都是单面发光CSP。”晶能光电CSP事业部总经理朴一雨表示。

在国际上,单面CSP的三大生产厂商是三星、Lumileds和日亚。Lumileds近年通过与苹果手机的合作,打开了其手机闪光灯的市场渠道,去年推出的iPhone 7搭载四颗CSP全光谱闪光灯模块,使得Flash LED的需求量倍增。

三星由于有三星电视背光需求作为依托,其体量在100KK/月左右,2016年它的电视背光已50%以上采用CSP,今年三星直下式背光将100%换成CSP。实际上日韩系CSP在TV背光和闪光灯市场上已有较高市场渗透,在照明市场上也处于广泛推广阶段。

而在主推利基市场的台湾地区,晶电、亿光、新世纪等企业也在积极布局单面CSP,目前主攻背光领域。

大陆CSP市场仍是雷声大雨点小?

中国大陆由于设备、物料等相应配套发展的相对滞后,起步较晚,但目前已经陆续有不少厂商推出单面CSP产品,如晶能、瑞丰、鸿利、兆驰、国星等。但其发展受到质疑,大陆厂商在CSP的供应上,基本均处于产品小批量产、市场推广阶段,并未有一家实现大规模量产?这实则是雷声大雨点小的自嗨?

据了解瑞丰光电针对单面出光CSP产品结构进行改善,目前尝试应用于背光领域,但是效果还未能显现出来。兆驰节能开发出的高聚光性能单面CSP也尝试在背光领域进行小规模的使用。

作为国内最早使用倒装芯片的厂商之一,同时也是全球率先实现硅衬底LED量产的企业,晶能光电近年在推动CSP的进展上不遗余力,从技术、产品、专利、市场等方面进行了全面的布局,目前累积的技术优势已日渐显现。晶能光电的单面出光CSP与其他厂商相比,具有一个独特的、集成的复合缓冲层,方便客户使用,大大扩大了客户的贴片工艺窗口。朴一雨博士表示,“晶能的单面发光CSP目前取得了重大进展,除了在性能上可与其他国际大厂比肩,价格也更具优势。”

另外,CSP这一产品概念使芯片、封装的分界线更为模糊,只有两者携手共同优化创新,才能产生整合优势,提升性价比。晶能具备硅衬底芯片技术,并将此技术向下延伸到封装环节,掌握核心的封装技术,在传统的芯片及封装环节分开的国内市场,晶能具备垂直整合的优势。

据晶能光电CTO赵汉民博士介绍,晶能的CSP闪光灯产品在2016年实现了超300%的增长。2017年第一季度,晶能CSP的闪光灯和车灯客户均要求大量供货,甚至出现供不应求的现象,目前正在积极增加设备投资,不断提高产能以适应日益剧增的需求。

业内同行群创光电科技有限公司顾问叶国光对于晶能的发展战略较为认同,他表示,晶能光电一直在汽车车灯及闪光灯等蓝海领域布局,坚定不移走差异化的道路,如硅衬底技术、垂直结构封装、CSP等,这是他们虽然产能、体量不大,但在LED的洪流中仍坚韧不拔的重要原因。

磨合期后CSP将迎满堂喝彩

目前CSP的价格与普通照明市场产品相比还是较高,在用户接受上还比较困难。但其在背光市场的价格已经与现有产品基本持平,它在电视背光领域的应用毋庸置疑。

“与多面发光CSP不同,单面CSP指向性好,厂商可以向闪光灯及汽车照明两方面突破,因为这两个领域单价高,开发空间广,而且正装产品无法达到与之同等的效果,在市场价格上更有优势。”叶国光表示。但他也直言,如果工艺、及成本这些问题无法解决,谈论CSP的市场前景就如同“在沙堆里面盖建筑”。

另外,CSP在工矿灯或需要长距离照明的灯方面同样具有优势,因为这些市场对品质的要求比较严格,价格能被用户所接受。

赵汉民博士非常看好CSP的发展,“虽然国内起步时间点晚一些,不过2017年将会是CSP于闪光灯和背光市场的爆发年。同时,2017年在大功率CSP上,如汽车照明、道路照明和调光调色商业照明上将会有比较大的进展,在市场量最大的中小功率SDM封装领域,CSP取代会有一些困难,会是最后一个进入的市场。”

虽然CSP仍存在一些推广瓶颈,但它的结构及理念符合LED发展的未来趋势,更小更亮。同时CSP的应用可以涵盖所有的LED应用领域,有一些是其它封装形式达不到的。

厂商的加入、资金技术的投入使CSP的产业链迅速发展壮大,随着国内生产设备、晶片等物料的配套供应链的发展,芯片光效的不断提高,以及用户对于CSP的接受度越来越高,未来CSP的价格将会出现大幅下滑,性价比相应提升,CSP届时将迎来规模性的发展。

“经历一段时间的磨合期,CSP将顺势而为,在封装器件领域赢得一席之地甚至是满堂喝彩。”赵汉民博士表示。…[详细]

不难看出,经过几年遇冷之后,CSP已然开始预热。当前CSP技术和价格逐渐趋于成熟,应用关口正逐个打通,而高端应用领域,如手机闪光灯、汽车照明、背光显示等领域的应用态势已初见端倪。随着CSP的价格的大幅下滑,性价比提升,CSP在这一两年或将迎来全新的发展。

       

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