Fan-in- vs. Fan-out-WLP: die Unterschiede
Bei beiden Packages werden Umverdrahtungslagen (RDL) und Lotkugeln noch im Waferverbund gefertigt und erst danach vereinzelt. Fan-in-WLP wird direkt auf dem ursprünglichen Wafer aufgebaut, daher lassen sich Anschlüsse nur innerhalb der Chipfläche platzieren, und das Package ist praktisch so groß wie der Chip. Bei Fan-out-WLP werden vereinzelte, als gut getestete Chips mit Abstand angeordnet und in Harz eingebettet, sodass ein rekonstituierter Wafer entsteht; danach wird die Umverdrahtung über die Chipfläche hinaus erweitert. So lassen sich viele Anschlüsse unterbringen und auch mehrere Chips zusammenfassen, doch es kommen Prozessschritte hinzu, und Verzug sowie Positionsabweichungen der Chips werden zum Problem.
| Merkmal | Fan-in-WLP | Fan-out-WLP |
|---|---|---|
| Bereich der Umverdrahtung | Nur innerhalb der Chipfläche | Erweitert bis auf das Harz außerhalb des Chips |
| Package- und Chipfläche | Nahezu gleich (Chipgröße) | Das Package ist größer |
| Anschlusszahl (Richtwert) | Eher gering. Bestimmt durch Chipfläche und Kugelraster, einige bis einige hundert | Hoch. Da auch außerhalb des Chips Anschlüsse möglich sind, teils über tausend |
| Ausgangspunkt der Fertigung | Der ursprüngliche Bauelement-Wafer | Rekonstituierter Wafer aus guten Chips, die auf einem Träger angeordnet und mit Moldmasse eingebettet werden (auch Verfahren auf Panels) |
| Substrat | Keines | Meist keines. Die Umverdrahtungslagen übernehmen die Funktion des Substrats, daher sehr dünn (Hochleistungsprodukte werden teils zusätzlich auf ein Substrat gesetzt) |
| Mehrere Chips | Nur ein Chip | Mehrere Chips und passive Bauteile lassen sich in einem Package zusammenfassen |
| Hauptprobleme | Bei großen Chips verkürzt der Unterschied der Wärmeausdehnung gegenüber der Leiterplatte die Lebensdauer der Lötstellen | Verzug durch unterschiedliche Wärmeausdehnung von Silizium und Harz, Positionsabweichung der Chips beim Vergießen (Die Shift), feine Umverdrahtung auf dem Harz |
| Kosten | Günstig. Wenige Prozessschritte | Teurer als Fan-in. Zusätzliche Schritte für Chipplatzierung, Molding und Umverdrahtung auf dem Harz |
| Typische Anwendungen | Kleine Chips etwa für Smartphones. Power-Management-ICs, HF-Bauteile, Sensoren, Audio-ICs usw. | Anwendungsprozessoren für Smartphones, HF-Module, Integration mehrerer Chips und Verbindung leistungsfähiger Chiplets |
Die Zahlenwerte sind typische Größenordnungen und variieren je nach Prozessgeneration und Produkt.