夜雨聆风
关注光模块及CoWoP中mSAP工艺的应用及设备机会(附下载)
随着集成电路封装向着高密度、高精度方向发展，封装基板、PCB的线路越来越精细化，例如在光模块PCB、CoWoP封装工艺中，尤其在CoWoP工艺中，PCB要承担部分载板的功能，在线宽线距≤40μm的情况下，传统高多层、HDI加工工艺使用的减成法难以满足要求，而作为精细线路制作的主流工艺之一的改良型半加成工艺应用也越来越广泛。
核心逻辑：“薄铜层+图形电镀+差分蚀刻工艺+光刻工艺升级”。
相比减成法全板镀铜，mSAP采用加成法，图形电镀方式，更节省材料且铜层均匀性更好，且在蚀刻阶段，mSAP工艺由于拥有更薄的起始铜层，并采用的差分蚀刻，其侧蚀量远小于减成法工艺。
用途：1）光模块PCB：1.6T光模块采用8×224Gbps PAM4通道设计，奈奎斯特频率高达56GHz，信号对插损、回波损耗、串扰及阻抗波动极度敏感，且OSFP-XD封装尺寸受限，需在有限空间内集成16-20层线路，最小线宽/线距需缩小至15μm/15μm，布线密度较800G提升50%-100%。传统减成法，主要适用于≥50μm线宽线距新路设计，蚀刻精度低、线路侧壁不规则，无法实现细线路和高阻抗稳定性。而mSAP通过超薄种子铜层、图形电镀、闪蚀等流程，可实现陡直的线路侧壁和±1-2μm的线宽公差，有效降低高频信号损耗，适配高密度互联需求。
2）CoWoP工艺：核心理念是中介层直接贴装于高端先进PCB，信号传输路径最短。ABF或BT基板从堆叠结构中消失，为了实现这一点，PCB必须变得更像基板（载板）。这需要线宽/间距在15-20μm范围内的超高密度互连（Ultra-HDI）板，需要多次层压工艺，以及精心设计的材料来控制翘曲和热膨胀系数（CTE）。这与目前主流的服务器主板相比还有很大的提升空间，需要使用mSAP工艺。传统PCB以及HDI板的线宽和线距尺寸大于30/30μm，而IC载板的线宽和线距通常小至15/15μm。因此，将L/S达到小于30/30 μm的HDI板称为SLP。IC载板与PCB的生产工艺技术是相同的,只是载板生产需要更高水平的设备，IC载板一般需要SAP/mSAP工艺，因此类载板（SLP)的生产也需要相比传统PCB更高端的设备。
对设备的要求：1）钻孔设备:需实现60-80μm的微孔加工和±3μm的孔位精度，避免钻孔碳化影响信号传输，超快激光钻孔有望受益；2）激光直接成像（LDI）设备:需实现±0.5μm的成像精度和±1.5μm的对位精度，确保细线路图形的精准呈现；3）脉冲电镀设备：需控制铜厚均匀性在±5%以内，保证线路分布均匀、无凹陷；4）多层压合与对位：多序压合与对位：分序压合+光学对位系统，层间对位精度≤25μm，控制翘曲<0.5%；5）AOI/3DAOI检测设备：需精准识别15μm线宽的缺陷，为工艺良率提供保障，全套精密设备的投入也提升了工艺门槛。另据iPCB，在其生产光模块PCB过程中，每序压合后进行X-ray空洞检测，激光钻孔后100% AOI检查，确保隐蔽缺陷零遗漏。
1.1 mSAP工艺的挑战
然而，mSAP也并非完美。其挑战主要体现在以下几个方面： 1.工艺控制难度大：mSAP要求在铜沉积、图形形成和蚀刻步骤中实现极高的一致性，对生产设备、制程参 数与材料稳定性要求极高。 2.良率控制压力大：线宽线距越小，工艺容错率越低。微小瑕疵都可能导致开路、短路或信号干扰，增加 良率控制成本。 3.成本偏高：相比传统SAP工艺，mSAP在设备、材料与检测环节投入更大，目前多用于高端载板与高频高 速应用，尚未大规模普及至中低端领域。 相较而言，SAP工艺因其稳定性较强、良率较高，目前在多数高端智能手机和消费类电子中仍是主力工艺。 SAP更适合量产和成本敏感型产品；而mSAP则以其极限微细线路优势，在高端IC载板、AI芯片封装、服务 器主板等领域展现出强劲潜力。 mSAP与SAP并不是非此即彼的关系，而是两种处于不同发展阶段、适应不同需求的先进制程。随着材料技 术进步与制程设备精度提升，mSAP有望逐步降低成本、提升良率，迈向更广泛的产业应用。对于追求极致 性能的电子产品来说，mSAP无疑代表了HDI发展的重要方向。
2 mSAP的应用：1）1.6T光模块：最小线宽/线距缩小至15μm，mSAP成为必选项
随着光模块速率从800G向1.6T跨越，信号传输带宽、线路密度、尺寸约束等核心指标迎来质的突破，传统PCB减成法工艺难以满足其严苛要求，改良半加成法（mSAP）成 为1.6T光模块量产的核心工艺选择。 线宽/线距：1.6T光模块采用8×224Gbps PAM4通道设计，奈奎斯特频率高达56GHz，信号对插损、回波损耗、串扰及阻抗波动极度敏感，且OSFP-XD封装尺寸受限，需在 有限空间内集成16-20层线路（单通道速率提升近一倍，每通道配套均衡、FEC、时钟、模拟驱动、电源、监控引脚同步增多，总 I/O 引脚数量提升），线宽/线距需缩 小至15μm/15μm（尤其DSP焊球投影内层区域，布线通道狭窄，仅mSAP可实现15μm 扇出线路），布线密度较800G提升50%-100%。传统减成法，主要适用于≥50μm线宽 线距新路设计，蚀刻精度低、线路侧壁不规则，无法实现细线路和高阻抗稳定性。而mSAP通过超薄种子铜层、图形电镀、闪蚀等流程，可实现陡直的线路侧壁和±1 2μm的线宽公差，有效降低高频信号损耗，适配高密度互联需求。 基材：1.6T光模块需采用超薄超低轮廓铜箔，厚度需控制在2μm以下，表面粗糙度Rz≤1.2-1.8μm，以此降低高频趋肤效应带来的信号损耗，且铜箔需具备高附着力、 低针孔率和可剥离特性，目前国内此类铜箔仍高度依赖进口。同时，基材需选用超低介电常数（Dk<3.5）、超低介质损耗（Df<0.003）的高速材料，且需满足高耐热 （Tg>260℃）、低吸湿、低Z轴膨胀率的要求，确保在高频传输和复杂环境下的性能稳定。
2 mSAP的应用：2）CoWoP封装：类载板SLP的应用，MSAP工艺成为必选项
整体封装技术呈现两大分流：一条是以CoWoS、CoPoS、FOPLP为主的“面板化路线”，另一条则是 以CoWoP为代表的“载板／PCB延伸路线”。前者着重尺寸放大与产能提升，后者则试图重塑封装产 业分工结构，试图由载板或PCB厂直接承接部分封装功能。但也有市场观点认为，PCB厂专精于电路 板制造，而封测厂如日月光则掌握高度复杂的封装制程，两者技术体系差异甚大。
在四种方案中，芯片封装在晶圆上并置于平台PCB上（CoWoP）是最具颠覆性的。与将硅中介层或扇出组件安装在有机封装基板上不同，CoWoP 将整个结构直接连接到高 密度印刷电路板上。ABF或BT基板从堆叠结构中消失，为了实现这一点，PCB必须变得更像基板（载板）。这需要线宽/间距在15-20μm范围内的超高密度互连（Ultra HDI）板，需要多次层压工艺，以及精心设计的材料来控制翘曲和热膨胀系数（CTE）。这与目前主流的服务器主板相比还有很大的提升空间，但随着PCB技术的进步， 这并非遥不可及。如果CoWoP技术能够在直接安装到电路板上的大型中介层或扇出组件上实现稳定的良率，那么它将带来显而易见的优势：更少的层数、更少的组装步 骤，以及更短的从芯片到系统的路径。此外，它还能将更多的价值和创新机会转移到PCB制造商手中，从而有可能改变先进封装供应链的结构。CoWoP的挑战在于——精 细PCB制造、大尺寸电路板的平整度、大电流供电以及先进的检测技术——压缩到一个单一且高度集成的解决方案中。 SLP（Substrate Like PCB，类载板）是具有接近于IC载板特征尺寸的PCB，SLP 的命名来源是其主要特征线宽和线距（L/S） 尺寸界于常规PCB和IC载板之间。传统PCB 以及HDI板的线宽和线距尺寸大于30/30μm，而IC载板的线宽和线距通常小至15/15μm。因此，将L/S达到小于30/30 μm的HDI板称为SLP。 普通PCB、HDI、UHDI、SLP、IC载板等电路板的共性是含有盲孔和/或埋孔，且都是采用积层法工艺的多层板。PCB的HDI及UHDI发展为PCB带来了新的市场机遇，HDI及 UHDI过渡到SLP，为IC载板技术打下了基础；IC载板为PCB开拓了新途径，达到更高境界。现在，IC载板和HDI工艺趋于融合、相互依赖、相互促进。IC 载板与PCB的生 产工艺技术是相同的，IC的超高集成度设计和先进封装工艺，使PCB做得更小，推进HDI板、UHDI板、 类载板和IC载板向高密度发展,只是载板生产需要更高水平的设备， 如直接成像、激光钻孔、差分蚀刻、微孔电镀、高分辨力自动化光学检测（AOI）等，还需要精密计量和测试装置以及洁净生产环境。
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（报告来源：方正证券。本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
