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臺積電領銜臺企抱團發(fā)展先進封裝生態(tài)

臺積電CoWoS產(chǎn)能將提升4倍
2024-09-06
來源:芯智訊

9月4日,在SEMICON Taiwan 2024展會上,臺積電營運/先進封裝技術暨服務副總何軍在展會期間舉辦的“3D IC/CoWoS驅動AI芯片創(chuàng)新論壇——異質整合國際論壇系列活動論壇”上指出,為應對強勁的客戶需求,臺積電正火速擴充先進封裝產(chǎn)能,預期CoWoS產(chǎn)能到2026年都會持續(xù)高速擴產(chǎn),在2022年至2026年產(chǎn)能年復合成長率將達50%以上,也就是說4年間產(chǎn)能將提升至2022年的5倍,實際增長約4倍。

由于先進封裝產(chǎn)能嚴重供不應求,他秀出簡報數(shù)據(jù)時幽默提到:“現(xiàn)在簡報都不敢放(先進封裝產(chǎn)能)數(shù)字,因為客人都一直說(產(chǎn)能)不夠,所以干脆不放具體數(shù)字了”。為應對強勁的客戶需求,臺積電到2026年都會持續(xù)高速擴充先進封裝產(chǎn)能,建廠速度也會加速,以CoWoS產(chǎn)能來說,從過往3至5年建一個廠,現(xiàn)在已縮短到2年內(nèi)、1年半就要建好。

將轉向CoWoS-L

從技術角度來看,CoWoS已經(jīng)擴展到提供三種不同的轉接板技術(CoWoS中的“晶圓”):CoWoS-S采用硅中介層,基于現(xiàn)有硅片光刻和再分布層的加工;CoWoS-R使用有機轉接板以降低成本;CoWoS-L使用插入有機轉接板中的小硅“橋”,用于相鄰芯片邊緣之間的高密度互連(0.4um/0.4um L/S 間距)。

在前一日的專題演講上,臺積電高效能封裝整合處處長侯上勇表示,作為能滿足所有條件的最佳解決方案,臺積電的先進封裝重點會從CoWoS-S 逐步轉移至CoWoS-L,并稱CoWoS-L 是未來藍圖關鍵技術。

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侯上勇指出,臺積電過去有三場關于先進封裝的重要演講,包括2012 年發(fā)布3D-IC 模組、TSV、微凸塊(micro bond)和臨時載板制程;2016 年第二次研究,重點是HBM 邏輯整合;2020 年第三場則確定硅中介層可擴展三倍光罩尺寸;現(xiàn)在則是第四個演講的最佳時機。

侯上勇認為,由于頂部晶片(Top Die)成本非常高,CoWoS-L 是比CoWoS-R、CoWoS-S 更能滿足所有條件的最佳解決方案,且因為具有靈活性,可在其中介層實現(xiàn)異質整合,會有其專精的尺寸與功能。CoWoS-L 可兼容于各式各樣的高效能頂級芯片,例如先進邏輯、SoIC 和HBM。

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此外,臺積電也根據(jù)整體系統(tǒng)散熱方案開發(fā)各種散熱解決方案,而共同封裝光學(CPO)開發(fā)工作也在進行中。侯上勇指出,在CoWoS 封裝中使用光學引擎(COUPE)的CPO,將使每瓦效能達到新里程碑。

侯上勇還提到系統(tǒng)級晶圓(System-on-Wafer,SoW)技術,表示過去已經(jīng)用于特斯拉,臺積電也在利用該技術幫晶圓級AI芯片廠商Cerebras 代工的wafer level chip。

不過,臺積電目前的SoW是借助臺積電成熟的InFO技術來擴展新一代數(shù)據(jù)中心所需的算力,而基于CoWoS的SoW將計劃在2027年推出,它將集成先進的SoC或SoIC、HBM及其他元件。將會帶來相比第一代SoIC技術超過40倍的性能提升。

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組建生態(tài)聯(lián)盟

需要指出的是,目前先進封裝的龐大需求主要來自于小芯片(Chiplet)的趨勢,主要目的是通過小芯片設計來降低綜合成本,提升性能表現(xiàn)。

臺積電營運/先進封裝技術暨服務副總何軍也表示,先進封裝強勁需求背后來自于小芯片設計的降低成本需求,小芯片要成功也依賴于先進封裝,臺積電也因而積極推動3DFabric聯(lián)盟,希望加速3D IC生態(tài)系統(tǒng)的創(chuàng)新及完備。而生態(tài)系統(tǒng)成功的要素包含設備自動與標準化、制造系統(tǒng)到位使零組件良率穩(wěn)定避免堆疊后良率不佳、流程管控與穩(wěn)定等。

日月光資深副總洪松井在論壇上,也非常認可何軍的觀點。他說,如同何軍提到中國臺灣半導體生態(tài)系統(tǒng)強,若回頭看2.5D封裝在2013年量產(chǎn)迄今,產(chǎn)業(yè)學習過程若以生態(tài)角度來看可少走冤枉路,日后如果能在設備或材料進一步標準化,更有利于產(chǎn)業(yè)加速創(chuàng)新。

洪松井還以面板級封裝為例提到,相關技術有優(yōu)點也有缺點,雖然好處是若從圓形轉為方形,可讓每單位芯片生產(chǎn)更有效率,但在機臺、材料等領域也充滿挑戰(zhàn)。洪松井還指出,從過去經(jīng)驗來看,聯(lián)盟生態(tài)圈很重要,也需要很早開始準備。

何軍也補充提到,先進封裝材料特性及HBM伙伴也要努力,才能共同推進先進封裝。

PCB龍頭臻鼎董事暨營運長李定轉則建議,隨著產(chǎn)業(yè)推進,為應對先進封裝載板對應朝向高層、大面積、平面、精準設計趨勢,載板廠商也勢必強化廠區(qū)智慧制造,才能應對半導體等級銜接的需求。

從事液晶面板和半導體產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)設備研發(fā)和制造的均豪集團董事長陳政興則表示,臺積電今、明年CoWoS產(chǎn)能有望連續(xù)翻倍成長,伴隨日月光投控也積極拓展先進封裝產(chǎn)能,均豪將通吃兩大半導體廠擴產(chǎn)訂單。

陳政興預估,即便2026年CoWoS產(chǎn)能吃緊狀況緩解,將由扇出型面板級封裝(FOPLP)接手CoWoS,成為擴產(chǎn)新契機,因此看好未來十年將是中國臺灣“黃金十年”,為志圣與均豪及均華組成的“G2C聯(lián)盟”帶來強勁的成長動能。G2C目前將聚焦在封裝制程,攜手芯片大廠Foundry 2.0,深化先進制程與量產(chǎn)支持。

另一家半導體設備供應商志圣集團也指出,先進封裝將成為百年一遇的第四次工業(yè)革命浪潮,該公司會積極把握趨勢,并結合聯(lián)盟伙伴與先進封裝生態(tài)系相關主要大廠,展開更大范圍合作,共同推動產(chǎn)業(yè)升級與創(chuàng)新。


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