集成无源设备市场持续活跃

 IPD取代了用于移动设备，物联网，可穿戴设备的分立器件，并在高级包装中获得越来越多的关注。

集成无源设备正在系统级封装技术和包括物联网在内的众多应用程序中得到越来越多的使用。这些微型设备正在进入汽车电子，消费电子和保健产品等领域。得益于英飞凌科技公司，意法半导体和村田集成无源解决方案（以前称为IPDiA）的产品，欧洲在IPD的供应方面处于地位。村田制作所于2016年10月通过其村田电子欧洲子公司收购了IPDiA。

Grand View Research估计，从现在到2025年，用于发光二极管照明的IPD的复合年增长率预计将超过14％。

除了LED照明外，Grand View还看到电磁敏感性/电磁干扰防护IPD，射频IPD和数字/混合信号IPD的增长。

MarketsandMarkets预测，IPD市场将在未来五年内以近9％的复合年增长率增长，从去年的7.301亿美元增长到2022年的13.7亿美元。Research and Markets对这一增长率更为乐观，预计复合年增长率约为在接下来的十年中，这一市场将增长17.9％，但是市场的收入将下降，到2025年将达到90.085亿美元。

这些设备的整体前景令人困惑。包装厂正在被更广泛地采用，但不一定是更高的产量。

ASE技术总监Jean-Marc Yannou表示，IPD是Advanced Semiconductor Engineering的小批量业务。“我们确实使用了一些IPD，并制造了其中一些。它已经发展为小批量类型的应用程序。它们在恶劣环境的电子产品，医疗电子产品以及硅光子学中都越来越受欢迎。尽管很难预测，但在未来几年中，它实际上可能与硅光子技术一起大大增加。”

什么是集成式无源设备？

IPD主要是电阻器，电感器和电容器。它们不是新的，但是对它们的兴趣来自新市场和现有市场中的新应用。

“集成的无源设备是专用工艺技术的集合，可以将多个无源设备集成在一块上。” Pandey解释说。“它们通常提供高集成度和良好的性能。对于薄膜IPD，它们主要在硅，玻璃或其他提供独特性能帮助的基板上制造。”

这使得它们对于系统级封装特别有吸引力。“使用IPD的系统级封装的驱动因素是XY系数，管芯收缩率以及Z高度的减小，” Pandey说。“为了提高性能，电气减少了功率损耗，高频响应，Q因子等。在硅上制作薄膜时，就Q因子而言，存在一些限制。而且，它具有良好的可靠性，就系统成本而言，它不仅减少了材料清单，而且还减少了XY。”

IPD制造有两种形式-厚膜IPD（厚膜电阻）和薄膜IPD（薄膜电阻）技术。基于薄膜的集成无源器件是基于硅的无源组件集成。这是一种经济有效的方式，可减少封装尺寸，降低互连复杂性，提高性能，组件容限，提高良率并提高可靠性。我们的应用包括RF模块，超宽带，WLAN，手持设备，蜂窝电话。

STATS ChipPAC产品技术营销总监Seung Wook（SW）Yoon表示，IPD非常适合移动应用，IoT和可穿戴设备。STATS从事这项技术已有十几年了。IPD尚不占公司收入的很大一部分，但预计它们将提供稳定的增长。

据Yoon称，一些SiP客户已经能够用两个或三个IPD替换100个分立组件。他说，更典型的是，一个IPD可以代替13个或14个分立设备。

Yoon指出，为了生产不平衡变压器和其他无源器件，STATS ChipPAC使用晶圆制造工艺进行关键尺寸控制。它提供了铜金属化工艺，可以在硅晶片上沉积8微米或更多的铜。他说，制造IPD通常只涉及一个氮化硅单电介质层，但是如果涉及电感器，客户正在IPD上寻找两层或更多层。他说，随着层数的增加，“成本会上升”。“总体而言，成本将下降。”

他指出，IPD可以在8英寸的硅晶圆上生产。它们通常以2 x 2或3 x 3格式排列。他补充说：“客户在使用IPD时正在寻找高Q因子，质量因子。”

其中它们适合的IPD可以与晶圆级封装结合在芯片装配和测试承包商来实现。

ASE的Yannou表示：“每当我们要设计匹配的11个或与天线附近的巴伦匹配时，就将其用于Wi-Fi连接和其他RF应用，” “我们主要在玻璃上设计和制造RFIP，但是硅制成的高密度电容器还有其他应用。例如，我们可以举出村田综合被动解决方案，它实际上是由IPDiA公司的收购构成的。”

据Yannou称，IPD在汽车电子和石油钻探以及其他恶劣环境中被发现。“通过使用常规的硅半导体技术（倒装芯片或引线键合连接），它们可以非常容易地组装在任何系统级封装中，在这种情况下，您无需在系统级封装基板上印刷焊料电容器或电感器的类型。”他说。

ASE在8英寸玻璃晶圆上制造IPD，而一些制造商则在使用6英寸硅基板。“通过升级到8英寸甚至12英寸，他们将受益于有趣的扩展工作，规模经济。现在，他们使用硅中的深沟槽技术，并且实际上它们已经深入硅中，因此可能会出现一些翘曲问题，从而转移到更大的晶圆上。当需求量很大时，我认为大多数IPD生产商将转向更大尺寸的晶圆。但今天并不需要。” Yannou说道。

他指出，IPD“是一种平面的”。“您可以在硅和玻璃上制造非常小的组件。我们可以利用玻璃上硅的细间距功能来制造平面电感器。对于某些模拟应用，不能选择IPD。对于电源应用，这不是一个选择。尽管如此，IPD的发展可能比分立的无源器件更快。公司非常积极，非常聪明，并且会找到解决模拟和电源较低频率的方法。将来可能会改变。”

为什么现在？

IPD技术已经存在了一段时间。十多年来，它一直是会议上讨论的话题，并且大多数公司都认为该技术的发展速度将比以往快得多。

现在的问题是，新包装和新应用是否会使其从小批量生产转向更高的批量生产，从而实现规模经济。

“问题在于何时，尤其是在无线环境中，” Yannou说。“总有人要求实现小型化，而小型化不仅是占地面积，不仅是XY轴，而且还与厚度有关。在这里可以有所作为。作为OSAT公司，组装承包商公司，ASE对任何形式的IPD（我们自己设计和制造的IPD）都感兴趣。我告诉您的玻璃上的RFIP属于其他供应商的IPD解决方案，我们可以将其集成到客户的包装中，尤其是系统级包装以及一个或多个IC。”

Yannou说，由于成本高昂，IPD尚未在无线行业广泛采用。“每活性价值，每纳亨或每纳法拉的价格仍然比离散商品（这种商品几乎免费）昂贵得多。但是我相信IPD技术及其潜力。我不知道什么时候才能取得成功。我相信它们可以提供很多方面的可靠性，低厚度，性能，沿温度的性能，沿电压的性能。因此，它比我们几十年来一直使用的分立无源器件要优越得多，但它仍然太昂贵了。”

结论

集成无源器件仍在等待大批量生产和采用的时刻。目前，他们正在与价格较低的分立元件竞争。随着汽车和工业等新市场的兴起，以及包装量的持续增长，这一因素在不久的将来可能会改变。