本文來源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察
據(jù)DigiTimes報道，對于未來的iPhone、iPad和MacBook，蘋果計劃使用更小的內(nèi)部組件，以增加設(shè)備電池的尺寸。因此，該公司將大幅提高IPD（集成無源器件）的采用。
蘋果的這一波操作，很可能會進(jìn)一步加速IPD的普及。
IPD應(yīng)運而生
電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢是輕、薄、短。半導(dǎo)體制程能力的提升，大大增加了相同體積內(nèi)有源器件的數(shù)量，相應(yīng)地，配套的無源器件數(shù)量也在大幅增加，這就需要更多的空間來放置這些無源器件。因此，整個封裝器件的體積勢必會增加，這與市場發(fā)展趨勢大相徑庭。
從成本來看，總成本與無源器件的數(shù)量成正比。因此，在大量使用無源器件的情況下，如何降低其成本和空間，同時提高無源器件的性能，是最重要的課題之一。
作為減少電路制造過程中組裝步驟總數(shù)的一種方式，IPD這種形式越來越受歡迎，因為它降低了整體制造成本并解決了各種 SWaP 問題。
IPD由電阻器、電感器和電容器等無源元件組成，通常使用標(biāo)準(zhǔn)制造技術(shù)，例如薄膜晶片來實現(xiàn)低成本、減小尺寸的緊湊器件。集成的無源器件可以通過堆疊、封裝和裸片實現(xiàn)。IPD制造包括厚膜和薄膜技術(shù)，以及各種集成電路處理步驟或?qū)λ鼈兊男薷?。IPD可作為標(biāo)準(zhǔn)組件或作為定制設(shè)計的器件提供。
近年來，IPD技術(shù)已經(jīng)成為實現(xiàn)系統(tǒng)級封裝（SIP）的重要方式，可減少后者的尺寸和組裝成本，IPD 將不同的無源器件 (R、L、C) 組合在一個子元件中，通過表面貼裝器件 (SMD) 或倒裝芯片等標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)組裝。另外，可將IPD技術(shù)引入PCB加工，通過IPD技術(shù)的集成優(yōu)勢，可以彌合封裝技術(shù)與PCB技術(shù)之間不斷擴大的差距。
分類
按照不同的方法，IPD可以被劃分為很多種類型。
如按襯底材料，可分為硅和非硅；按產(chǎn)品類型，IPD可分為巴倫和耦合器、諧波濾波器和雙工器等；按應(yīng)用類型，可分為ESD、EMI、RF-IPD、RFI濾波、LED照明和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等。
下面重點看一下按材料劃分的市場情況。
硅基IPD利用硅襯底上的代工工藝，通過光刻技術(shù)蝕刻不同的圖形，形成不同的器件，從而實現(xiàn)各種無源器件，如電阻、電容、電感、濾波器、耦合器等的高密度集成。這種IPD技術(shù)可以為電子系統(tǒng)帶來以下好處：節(jié)省電路板空間；更好的電氣性能；更低的成本；更好的產(chǎn)品鏈供應(yīng)和可靠性。
目前，先進(jìn)的硅基IPD技術(shù)主要掌握在日本、歐美公司手中。全球領(lǐng)先的公司包括 ST、Qorvo、Broadcom、Murata、AVX、Skyworks、ON Semiconductor、Johanson Technology、Onchip Devices、Xpeedic。中國及其他地區(qū)的生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模較小，技術(shù)研發(fā)相對薄弱。大多數(shù)公司沒有自己的核心技術(shù)，一般采用低成本營銷來獲得市場份額。
硅基IPD的主要銷售區(qū)域是亞太和北美，合計約占全球市場份額的84%。得益于日本、中國和印度的快速增長，亞太市場在推動全球市場發(fā)展方面也發(fā)揮著重要作用。
硅基 IPD 的生命周期短，制造后難以修改。此外，這些IPD需要大規(guī)模集成和先進(jìn)封裝，增加了整體制造成本。然而，市場參與者正在使用玻璃材料作為傳統(tǒng)硅材料的替代品的新型 IPD，這樣可以克服設(shè)計的復(fù)雜性。
預(yù)計基于玻璃的IPD市場將以8%的復(fù)合年增長率增長?；诓ＡУ腎PD具有高電阻率、低射頻耦合和高能效的特點。此外，玻璃基材料可提供必要的絕緣和更小的熱系數(shù)，可確保 IPD的平穩(wěn)性能。
應(yīng)用市場
IPD的獨特之處在于其增強的兼容性和成本效益，這使其能夠用于無線物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，IPD可在個人電腦和移動電話中實現(xiàn)噪聲抑制。它適用于各種電子產(chǎn)品，如智能手機、PDA、智能手表等。IPD主要用于通信、汽車、航空航天和國防、醫(yī)療保健和生命科學(xué)。
耐用消費品中越來越多地采用 IPD，這極大地推動了市場需求。白色家電是 IPD 技術(shù)的最大應(yīng)用市場。IPD在消費電子領(lǐng)域具有強大的滲透力，其中包括智能手機、平板電腦、便攜式媒體播放器、機頂盒等。對具有成本效益和緊湊尺寸的電子產(chǎn)品不斷增長的需求預(yù)計將推動其增長。新材料和先進(jìn)集成技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了組件的小型化，使系統(tǒng)更加可靠和緊湊。汽車信息娛樂系統(tǒng)的普及以及可穿戴行業(yè)中IPD用量的增加將積極推動其全球市場增長。
不過，與分立元件相比，IPD 成本更高等因素將在一定程度上限制其需求。由于該市場的主要參與者正在努力將 IPD 的成本降至最低，因此從長遠(yuǎn)來看，這種影響估計很小。此外，缺乏開發(fā)先進(jìn) IPS 的技術(shù)人員、發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施和嚴(yán)格的政府規(guī)則是阻礙全球IPD市場增長的潛在限制。
市場規(guī)模及前景
根據(jù)市場研究公司Global Market Insights的統(tǒng)計，IPD市場的增長將受到多種相關(guān)因素影響，例如降低互連復(fù)雜性、提高性能、減少封裝尺寸、提高組件容差和輸出，以及更好的靈活性。這些先進(jìn)的特性將提高IPD在眾多智能消費類可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能設(shè)備，以及汽車信息娛樂和導(dǎo)航系統(tǒng)中的采用率。
據(jù)統(tǒng)計，到 2026 年，全球IPD市場估計將超過 20 億美元。
IPD系統(tǒng)的整合有助于汽車和消費電子設(shè)備制造商最大限度地降低總成本并獲得小尺寸封裝。
政府為發(fā)展汽車工業(yè)進(jìn)行的大量投資將促進(jìn) IPD在汽車零部件中的廣泛采用。根據(jù)歐盟委員會的規(guī)定，專門從事汽車金屬零部件開發(fā)和制造的西班牙跨國公司海斯坦普將獲得歐洲投資銀行 (EIB) 2 億歐元的貸款，以提升其生產(chǎn)研發(fā)能力。類似的投資將為汽車零部件和技術(shù)開發(fā)商提供更多機會。而IPD技術(shù)和產(chǎn)品正符合這種趨勢。
2019年，汽車應(yīng)用占IPD市場份額的17%，預(yù)計未來幾年的復(fù)合年增長率將超過 8%，這是由于汽車電子產(chǎn)品中出于無線通信目的而大量使用IPD。由于IPD具有很好的成本效益，使其在數(shù)字速度計、智能前燈和電子控制單元等汽車電子應(yīng)用中需求量很大。
目前，有越來越多的設(shè)備配備雙工器，而帶有濾波器和雙工器的IPD可用于頻帶和阻抗匹配的集總元件電路。雙工器主要用于 GPS、天線、2G、3G 和 LTE 等蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施、汽車遠(yuǎn)程信息處理、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和無線基站的前端模塊。
該器件具有穩(wěn)定可靠的溫度性能、高性能和低插入損耗。2019 年，雙工器細(xì)分市場占有IPD市場約15%的份額，預(yù)計未來將進(jìn)一步上升，這歸功于 5G 通信系統(tǒng)和電信行業(yè)越來越多地采用這些設(shè)備。
另外，ESD/EMI市場需求在不斷增長，在該領(lǐng)域，IPD技術(shù)有助于改善信號接收和阻止傳輸損耗，這使得它們在手機應(yīng)用中非常受歡迎。
從目前情況來看，5G將是IPD最具發(fā)展?jié)摿Φ膽?yīng)用市場，特別是5G射頻前端，前景廣闊。而新材料的發(fā)展，如玻璃基板，為IPD在5G射頻前端的應(yīng)用開辟出了新路。
玻璃基板正在成為實現(xiàn)毫米波技術(shù)的理想候選者。這主要是因為其損耗低，尺寸穩(wěn)定性好，形成細(xì)間距通孔的能力、對溫度和濕度的穩(wěn)定性、與器件匹配的熱膨脹系數(shù) (CTE) 以及大面積低成本面板的可用性。無源元件，例如濾波器、功率分配器、天線陣列和雙工器，可以受益于玻璃基板和精密重分布層 (RDL) 的上述優(yōu)勢，從而實現(xiàn)小型化。這些組件可以設(shè)計和制造以實現(xiàn)小于對應(yīng)于工作頻率的自由空間波長兩倍的尺寸，并且可以作為IPD集成在諸如射頻前端模塊之類的封裝中。
競爭企業(yè)
目前，擅長IPD技術(shù)，且有穩(wěn)定、成熟產(chǎn)品的企業(yè)主要包括：3D GLASS，3DIS TECHNOLOGIES，GLOBAL COMMUNICATION SEMICONDUCTORS，英飛凌，Johanson Technology，KOA SPEER ELECTRONICS，M/A-COM，安森美，Onchip Devices，Qorvo，STATS CHIPPAC PTE，意法半導(dǎo)體，Skyworks，Broadcom，TDK，Murata，VIKING TECHNOLOGES，WAVENICS，Xpeedic等。
結(jié)語
IPD的自身特點與當(dāng)下市場對各種設(shè)備和模塊高集成度的需求不謀而合，市場前景廣闊，再加上蘋果這樣的大企業(yè)助推，必定能使IPD的應(yīng)用更上一層樓，同時帶動產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)協(xié)同發(fā)展。如果蘋果大幅提高新iPhone和其它iOS產(chǎn)品對IPD的采用，將為制造伙伴臺積電和Amkor提供更多商業(yè)機會。據(jù)悉，蘋果已經(jīng)請求臺積電的第六代工藝為新iPhone和iPad大規(guī)模生產(chǎn)IPD。
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