臺積電、英特爾與三星在先進制程激戰之際,也同步積極布局并卡位先進封裝業務,究竟先進封裝有什么魔力,能吸引大廠爭相跨入?業界以“芯片高級的樂高游戲”來形容先進封裝,并預期能借此不斷超越摩爾定律限制,推動先進制程。
先進封裝吸引大廠爭相投入,特別是晶圓代工大廠背后最大關鍵原因是來自客戶成本考量、市場需求的推動。國際半導體產業協會(SEMI)全球行銷長曹世綸指出,后摩爾定律時代,先進封裝能協助芯片在面積不變下, 擁有更高的效率。
晶圓代工結合先進封裝能提升晶圓設計效率,同時減少客戶成本負擔,臺積電、三星、英特爾,都已發展專屬先進封裝的專利與代號。
業界分析,過去芯片技術的運算提升多半運用制程升級,如今芯片運算效能提升與創新,可以結合先進封裝,IC設計客戶可用更多元的組合選配設計產品,也就能在微調下加速設計、更快速上市,因為不用大幅變更制程,生產成本也相對可負擔。
臺積電已將先進封裝相關技術整合為3DFabric平臺,可讓客戶自由選配,前段技術包含整合芯片系統(SoIC),后段組裝測試相關技術包含整合型扇出(InFO)及CoWoS系列家族。
英特爾多年前力推EMIB先進封裝技術,并大舉添購設備,據了解,英特爾由美國廠區支援先進封裝對應生產,就近支援當地所需。
三星先前已陸續更新異質封裝技術,最早在2018年推出首款I-Cube2方案,后續在2020年推出X-Cube方案的3D堆疊設計。
三星本身在存儲技術發展相對有優勢,今年已更新I-Cube第四代方案,瞄準高速運算、人工智慧與數據中心等應用。三星計劃運用相關2.5/3D封裝技術協助客戶降低設計成本,三星的先進封裝產能規模也穩定擴充,主要跟隨韓國當地如平澤廠區晶圓代工產能擴充。
值得一提的是,臺積電身為全球晶圓代工龍頭,早在十年前就已開始耕耘先進封裝,結合自身實力,快速拉開和對手的差距,同時大舉擴充先進封裝產能。
臺積電先進封裝目前有五座廠,包含位于新竹1廠、臺南2B與2C廠、龍潭3廠與臺中5廠,建設中的竹南AP6廠采全自動化設計,專攻SoIC的相關設計生產,竹南AP6廠今年SoIC部分目標設備移入,Info相關部分目標明年到位,整體將在2022年底量產。
談到臺積電先進封裝的能量,臺積電營運暨先進封裝技術暨服務副總經理廖德堆透露,在全制程的晶圓制造過程中,結合公司30年經驗,隨著制程推進3nm、2nm制程,更要仰賴先進封裝技術,如果能在一個工廠就能提供客戶完整生產服務,將能維持領先地位。
隨著制程推進到3nm、2nm,廖德堆強調,對應的先進封裝SoIC能力也成為必備,包含SoIC今年推進7/6nm對應設計,2022年至2024年逐步對應至3nm制程。
就技術最新進展來看,臺積電卓越科技院士暨研發副總余振華指出,臺積的3D Fabric平臺已建立且率先進入新階段,已從異質整合系統整合到現在的系統微縮。
余振華認為,系統微縮類似SoC的微縮,講究效能耗能與尺寸微縮;系統微縮新階段則追求更高系統效能、更低耗能,以及更緊密尺寸變成體積上的精進。
先進封裝整在臺積電從倡議到開花結果變成新潮流,已為半導體提供更多價值。
余振華認為,不論前段或后段產業都期待半導體發展,系統微縮類似SoC已從PPA升級追求PPV,不僅追求面積,更是追求V字代表的體積微縮。
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