【独家干货重磅来袭!】指纹识别芯片深度剖析第三波——半导体制造及封装(附最低成本大曝光)

假设封装工艺不采用Trench和TSV,那么封装成本就在0.3美金左右,加上芯片成本最后就是0.53美金左右。如果采用最便宜的coating方案,在不带金属环的情况下,后段加工经过coating、SMT+FPC等组装,最终指纹模组的成本价格大概在0.88美金左右。
   在前两篇文章中我们详细了解了指纹识别芯片的核心技术路线与算法的相关问题,我们知道了走纯电容式技术路线的指纹识别芯片成本较低(单芯片),采用自有算法的小尺寸(96×96,128×64)指纹传感器成本较低。今天,我们就详细分析下影响指纹芯片成本价格的第三个关键因素——半导体制造及封装。

  目前,指纹识别传感器普遍采用8英寸晶圆0.18μm工艺,也有部分厂商采用0.35μm或0.5μm工艺。苹果则更极端一些,采用了12英寸晶圆55纳米的工艺。由此可以看出,目前市场上主要占用的是8英寸晶圆0.18μm工艺的产能。

  据《手机报》统计,2015年国内市场指纹手机销量约为1~1.25亿部,指纹识别渗透率在20%左右,有近60款一二线新机型搭载指纹识别。而在2016年,业界普遍预计指纹识别渗透率将上升至50%左右,市场规模翻一番,对指纹模组的产能需求也成倍增长。因此,今年市场对8英寸晶圆0.18μm工艺产能的需求会十分迫切。半导体厂对单片芯片晶圆成本的优化以及在产能和价格方面的支持将会极大影响到指纹芯片厂商的竞争力。

  目前,国内具备8英寸晶圆生产工艺的半导体厂主要有联电、中芯国际、华虹宏力、台积电、海力士、英特尔等厂商。

  而现阶段占据大半安卓指纹识别市场的FPC就是与中芯国际展开合作。据市场研究机构IHS统计,2015年指纹识别芯片出货量约达4.99亿颗,FPC占有26%左右的市场份额,指纹识别芯片出货量约为1.3亿颗。FPC采用中芯国际8英寸晶圆0.18μm工艺,其产能达到3万片/月。由于FPC的量非常大,它拿到了中芯国际最低的价格,一层光罩19美金,光刻层数为23层。

  据业内人士透露,除FPC外,思立微和迈瑞微同样选择与中芯国际合作,并且也采用了和FPC相同的工艺。但是,思立微与迈瑞微能够拿到的价格与产能就无法与FPC相提并论。不过该人士猜测,思立微也有可能以格科微的名义拿到接近FPC的价格。而国内另一家指纹识别芯片大厂汇顶,则是与德国的X-FAB展开合作,但该人士估计其价格应该比国内晶圆厂要贵。

  另外,国内指纹识别芯片厂商中有一家具有中国第二大晶圆厂华虹宏力背景,它就是费恩格尔。费恩格尔自然采用华虹宏力的8英寸晶圆0.18μm工艺,该工艺只需要17层光罩。至于价格与产能供应方面,虽然相关人士并未透露,但相信有华虹宏力背景在,应该会有一定优势。

  至于台系指纹识别芯片厂商,则主要是与台积电、联电,以及格罗方德合作。这三家晶圆厂给台系企业的价格与给大陆企业的价格体系不一样,因此无法直接比较,暂时未知。不过据业内人士透露,这三家晶圆厂给台系企业的价格应该不贵,因为有些台系芯片厂商甚至直接拿着晶圆在大陆卖。

  虽然台系指纹识别芯片厂商从晶圆厂拿到的成本价格不会太贵,但据业内人士分析,应该不会比费恩格尔从华虹宏力拿到的价格还低,“FPC从中芯国际拿到的一层光罩19美金的价格已经是非常低了,然而据了解,费恩格尔从华虹宏力拿到的价格比这还低,而且它只需要17层光罩,整体成本价格比FPC还要低很多。”

  至于封装方面,2015年,封装技术得到了长足发展,国内的长电与华天两大巨头也积极展开布局,提升自己的技术实力。尤其是借助资本市场完成了几笔重要收购,打入高端市场。

  目前,封装方面的节点还是在于是否采用Trench和TSV的封装工艺。

  虽然Trench和TSV封装工艺能提升性能,但由于Trench和TSV产能属于稀缺资源,在高端指纹识别封装领域,国内仅有长电、华天等少数几家封装厂能生产,对于想要大量出货的指纹芯片厂商和终端品牌厂商来说,这都是一个不稳定因素。据业内人士透露,这就导致了目前许多指纹识别芯片厂商想方设法摆脱Trench和TSV封装工艺。如果顺利摆脱Trench和TSV封装工艺的话,那么各家指纹识别芯片厂商的封装成本就基本趋于一致,包括价格和良率。

  该人士还表示,据不完全统计,目前还未摆脱Trench和TSV封装工艺的指纹识别芯片厂商主要就是FPC。如果大家都摆脱了Trench和TSV封装工艺,这就降低了对封装厂的技术要求,提升封装良率,单颗芯片的封装成本将会统一降到0.3美金左右。

  至此,我们已经总结出了核心技术、算法、和半导体制造及封装工艺对指纹识别传感器成本价格产生的影响。让我们来简单计算一下指纹识别传感器最低成本价格:

  假设该传感器是纯电容式技术的单芯片结构,采用自有算法,传感器面积为96×96,采用8英寸晶圆0.18μm工艺,光罩17层,一层光罩价格假设为18美金(低于FPC的已知最低价19美金),良率为99%,π=3.14。

  那么我们算得,一块8英寸晶圆大概能切割出1333颗芯片。一块8英寸晶圆的价格最少在306美金,得出一颗芯片成本在0.23美金左右。

  假设封装工艺不采用Trench和TSV,那么封装成本就在0.3美金左右,加上芯片成本最后就是0.53美金左右。如果采用最便宜的coating方案,在不带金属环的情况下,后段加工经过coating、SMT+FPC等组装,最终指纹模组的成本价格大概在0.88美金左右。

  这就是目前理论上接近最低值的指纹模组成本价格。
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