ทำไม IC Packaging จึงสำคัญยิ่งกว่าเดิม
ในอดีต การพัฒนาชิปเซมิคอนดักเตอร์เน้นการทำให้ทรานซิสเตอร์มีขนาดเล็กลงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ แต่เมื่อขีดจำกัดทางฟิสิกส์ของการย่อขนาด (Moore’s Law) เริ่มปรากฏชัด การแข่งขันจึงหันมาเน้นที่ “วิธีการประกอบ” หรือ Packaging Technology มากขึ้น เพื่อเพิ่มสมรรถนะของชิปในระดับโมดูล
IC Packaging จึงไม่ใช่เพียง “การใส่ชิปในกล่อง” อีกต่อไป แต่คือศาสตร์ของการเชื่อมโยงไฟฟ้า ความร้อน และสัญญาณด้วยความแม่นยำระดับนาโนเมตร เพื่อรองรับอุปกรณ์ในยุค AI, 5G, EV และ Smart Devices
สำหรับประเทศไทยที่ต้องการก้าวสู่การเป็นฐานผลิตเทคโนโลยีขั้นสูง ความเข้าใจเชิงลึกในระบบ IC Packaging เช่น SiP (System in Package), Flip-Chip และ Fan-Out Packaging จึงกลายเป็นหัวข้อที่ไม่อาจหลีกเลี่ยง
SiP (System in Package) หลอมรวมหลายฟังก์ชันไว้ในแพ็กเกจเดียว
SiP หรือ System in Package คือเทคโนโลยีที่นำชิปหลายตัว เช่น CPU, Memory, Power IC, RF Module มาประกอบรวมอยู่ในแพ็กเกจเดียวกัน เพื่อทำงานร่วมกันเสมือนระบบขนาดเล็ก
ข้อดีของ SiP คือช่วยลดขนาดพื้นที่วงจร (Footprint), ลดระยะสัญญาณ (Signal Path Length) และเพิ่มความเร็วในการสื่อสารระหว่างชิปต่าง ๆ ซึ่งเป็นหัวใจของการออกแบบ Smartphone, IoT Device และ Wearable ในปัจจุบัน
ในเชิงเทคนิค โรงงานที่ผลิต SiP ต้องมีความสามารถในการจัดวางชิปหลายตัวใน Layer เดียวกันหรือหลายชั้น (3D Integration) โดยต้องควบคุมแรงบัดกรี ความต้านทานไฟฟ้า (Resistance) และการแพร่กระจายความร้อน (Thermal Dissipation) อย่างแม่นยำ การเลือกใช้ Substrate ก็มีความสำคัญสูง เช่น ต้องเลือกแผ่น ABF หรือ BT-based ที่รองรับความละเอียดสูงและมีเสถียรภาพต่อสัญญาณดิจิทัลความเร็วสูง
Flip-Chip พลิกชิปให้เร็วกว่าและเย็นกว่าเดิม
Flip-Chip เป็นเทคโนโลยี IC Packaging ที่มีการพลิกด้านชิป (Die) ให้คว่ำลง และเชื่อมต่อกับ Substrate ผ่าน Ball หรือ Pillar โดยตรง ต่างจาก Wire Bonding แบบเก่าที่ต้องลากเส้นลวดจากขอบ Die ไปยัง Substrate
การเชื่อมต่อด้วย Flip-Chip ช่วยลดระยะทางของสัญญาณไฟฟ้าอย่างมหาศาล ทำให้ได้ความเร็วในการส่งข้อมูลที่สูงขึ้น พร้อมลด Inductance และ Crosstalk อีกทั้งยังช่วยในการระบายความร้อนจากตัวชิปสู่ Substrate ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ในเชิงการผลิต Flip-Chip ต้องการเทคโนโลยีการบัดกรีด้วย Ball หรือ C4 (Controlled Collapse Chip Connection) ที่มีขนาดลูกบอลเล็กเพียง 80–120 μm และใช้การวัด Alignment แบบ Optical Inspection ความละเอียดสูงมาก เพื่อให้การเชื่อมต่อแต่ละจุดมีความแม่นยำภายใน ±5 μm
โรงงานไทยที่ต้องการเข้าสู่สายงาน Flip-Chip ต้องพัฒนาเครื่อง Bonding ที่สามารถรองรับการ Align และการเชื่อมต่อระดับ Sub-micron ได้ รวมถึงมีระบบตรวจสอบคุณภาพ Joint เช่น X-ray Inspection และ Electrical Continuity Test เพื่อป้องกันการเกิด Defect อย่าง Open หรือ Cold Solder
Fan-Out Packaging บรรจุชิปโดยไม่ใช้ Substrate
Fan-Out คือแนวคิดการบรรจุชิปโดยขยายพื้นที่เชื่อมต่อจากตัว Die ออกไปโดยตรง บนวัสดุ Mold หรือ Resin-based Layer แทนที่จะเชื่อมกับ Substrate แบบดั้งเดิม
การเชื่อมต่อสัญญาณใน Fan-Out เกิดจากการวางลายวงจร (Redistribution Layer หรือ RDL) บน Mold ทำให้สามารถลดความหนาของแพ็กเกจและขยายพื้นที่สัญญาณออกนอกตัวชิปได้
ข้อได้เปรียบของ Fan-Out คือ สามารถทำแพ็กเกจให้บางมาก (Ultra-thin Package) มี Thermal Performance ที่ดี และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ที่ต้องการประสิทธิภาพสูงในพื้นที่จำกัด เช่น Smartphone Processor, AI Accelerator, หรือ Sensor ที่ต้องการน้ำหนักเบา
ในเชิงกระบวนการผลิต Fan-Out ต้องใช้เทคนิคเช่น Wafer Level Packaging (WLP), Panel Level Packaging (PLP), และ RDL Lithography ที่มีความละเอียดสูงสุดถึงระดับ 2–5 μm ซึ่งเป็นความละเอียดที่เครื่องจักรทั่วไปของโรงงานไทยในปัจจุบันยังไม่สามารถทำได้เต็มรูปแบบ ต้องมีการลงทุนในระบบ Molding, Redistribution, และ Laser Dicing ขั้นสูง
โอกาสและความท้าทายของโรงงานไทยในตลาด IC Packaging
ในภาพรวม โรงงานไทยมีโอกาสในการเข้าสู่ Value Chain ของ IC Packaging ได้มากขึ้น เพราะ Demand ของตลาดโลกกำลังสูงขึ้นอย่างรวดเร็วจากการเติบโตของตลาด AI, EV และ 5G
อย่างไรก็ตาม ความท้าทายหลักยังอยู่ที่การลงทุนด้านเครื่องจักร ความสามารถในการควบคุมคุณภาพในระดับ Sub-micron และการพัฒนาทักษะของบุคลากรที่เข้าใจมาตรฐานด้าน Assembly & Packaging เช่น JEDEC, IPC-7095 หรือ IPC-610E ในระดับลึก
การเลือกโฟกัสไปที่การเป็นผู้ผลิต SiP หรือ Packaging Support (Module Assembly, Underfill, Thermal Interface Material, RDL Inspection) จะเป็นจุดเริ่มต้นที่เหมาะสมสำหรับโรงงานไทย ก่อนจะก้าวไปสู่การผลิต Full Advanced Packaging ในอนาคต
IC Packaging คือเส้นทางใหม่สู่การผลิตมูลค่าสูง
IC Packaging ได้กลายเป็นอีกหนึ่งสนามแข่งขันที่สำคัญของอุตสาหกรรมเทคโนโลยีระดับโลก โรงงานไทยที่เข้าใจและสามารถรองรับเทคโนโลยีอย่าง SiP, Flip-Chip และ Fan-Out ได้ ก็อาจกลายเป็นพันธมิตรสำคัญในห่วงโซ่อุปทานของอุตสาหกรรมเหล่านี้ ไม่ว่าจะเป็น AI, EV หรือ MedTech
