cube|台积电、英特尔、三星都进军先进封装,如何超越摩尔定律

台积电、英特尔与三星在先进制程激战之际,也同步积极布局并卡位先进封装业务,究竟先进封装有什么魔力,能吸引大厂争相跨入?业界以“芯片高级的乐高游戏”来形容先进封装,并预期能借此不断超越摩尔定律限制,推动先进制程。
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先进封装吸引大厂争相投入,特别是晶圆代工大厂背后最大关键原因是来自客户成本考量、市场需求的推动。国际半导体产业协会(SEMI)全球行销长曹世纶指出,后摩尔定律时代,先进封装能协助芯片在面积不变下, 拥有更高的效率。
晶圆代工结合先进封装能提升晶圆设计效率,同时减少客户成本负担,台积电、三星、英特尔,都已发展专属先进封装的专利与代号。
业界分析,过去芯片技术的运算提升多半运用制程升级,如今芯片运算效能提升与创新,可以结合先进封装,IC设计客户可用更多元的组合选配设计产品,也就能在微调下加速设计、更快速上市,因为不用大幅变更制程,生产成本也相对可负担。
台积电已将先进封装相关技术整合为3DFabric平台,可让客户自由选配,前段技术包含整合芯片系统(SoIC),后段组装测试相关技术包含整合型扇出(InFO)及CoWoS系列家族。
【 cube|台积电、英特尔、三星都进军先进封装,如何超越摩尔定律】英特尔多年前力推EMIB先进封装技术,并大举添购设备,据了解,英特尔由美国厂区支援先进封装对应生产,就近支援当地所需。
三星先前已陆续更新异质封装技术,最早在2018年推出首款I-Cube2方案,后续在2020年推出X-Cube方案的3D堆叠设计。
三星本身在存储技术发展相对有优势,今年已更新I-Cube第四代方案,瞄准高速运算、人工智慧与数据中心等应用。三星计划运用相关2.5/3D封装技术协助客户降低设计成本,三星的先进封装产能规模也稳定扩充,主要跟随韩国当地如平泽厂区晶圆代工产能扩充。
值得一提的是,台积电身为全球晶圆代工龙头,早在十年前就已开始耕耘先进封装,结合自身实力,快速拉开和对手的差距,同时大举扩充先进封装产能。
台积电先进封装目前有五座厂,包含位于新竹1厂、台南2B与2C厂、龙潭3厂与台中5厂,建设中的竹南AP6厂采全自动化设计,专攻SoIC的相关设计生产,竹南AP6厂今年SoIC部分目标设备移入,Info相关部分目标明年到位,整体将在2022年底量产。
谈到台积电先进封装的能量,台积电营运暨先进封装技术暨服务副总经理廖德堆透露,在全制程的晶圆制造过程中,结合公司30年经验,随着制程推进3nm、2nm制程,更要仰赖先进封装技术,如果能在一个工厂就能提供客户完整生产服务,将能维持领先地位。
随着制程推进到3nm、2nm,廖德堆强调,对应的先进封装SoIC能力也成为必备,包含SoIC今年推进7/6nm对应设计,2022年至2024年逐步对应至3nm制程。
就技术最新进展来看,台积电卓越科技院士暨研发副总余振华指出,台积的3D Fabric平台已建立且率先进入新阶段,已从异质整合系统整合到现在的系统微缩。
余振华认为,系统微缩类似SoC的微缩,讲究效能耗能与尺寸微缩;系统微缩新阶段则追求更高系统效能、更低耗能,以及更紧密尺寸变成体积上的精进。
先进封装整在台积电从倡议到开花结果变成新潮流,已为半导体提供更多价值。
余振华认为,不论前段或后段产业都期待半导体发展,系统微缩类似SoC已从PPA升级追求PPV,不仅追求面积,更是追求V字代表的体积微缩。
来源:上海锦町新材料科技整理自网络