電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）當前，摩爾定律失速已經(jīng)成為不爭的事實，不過我們看到高端計算芯片的性能提升并不慢，尤其是像英偉達通用算力GPU這樣的產(chǎn)品，以及AMD、英特爾等公司推出的高端計算芯片，每一代更新都有巨大的提升。其中，先進封裝發(fā)揮了重要的價值。

先進封裝是封裝技術(shù)向小型化、多引腳、高集成目標持續(xù)演進的產(chǎn)物。傳統(tǒng)封裝主要是以單芯片為主體進行封裝，包括DIP、SOP、SOT、TO、QFP、QFN等不同的封裝類型。先進封裝包括FC、FIWLP、FOWLP、TSV、SIP等方式，其中TSV主要是以2.5D或者3D的方式，將多芯片進行堆疊封裝的工藝——2.5D封裝一般是通過中介層將裸片(die)連接在一起，3D封裝則是直接將不同的die直接堆疊在一起。

通過堆疊的方式，先進封裝讓高性能計算芯片在相同的單位面積上迸發(fā)出更高的性能。

晶圓代工和IDM巨頭引領(lǐng)先進封裝

先進封裝提升了芯片產(chǎn)品的集成密度和互聯(lián)速度，是超越摩爾定律的有效手段，因此得到了市場的廣泛關(guān)注。根據(jù)市場調(diào)研機構(gòu)Yole的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2021年全球先進封裝市場規(guī)模374億美元，到2027年有望達到650億美元，2021年至2027年復(fù)合年均增長率為9.6%。

另有行業(yè)分析數(shù)據(jù)指出，目前晶圓代工廠和封測大廠在先進封裝領(lǐng)域擁有明顯的市場領(lǐng)導(dǎo)地位，其中臺積電、英特爾、日月光、安靠、長電科技和三星六家廠商在該領(lǐng)域的合計市占比超過了80%。其中，臺積電更是憑借其先進的制造工藝和出色的品質(zhì)控制，已經(jīng)從2021年的市場第三上升到了市場首位。

2009年，臺積電重新請回了蔣尚義，出發(fā)點是為了在28nm這一先進制程實現(xiàn)領(lǐng)先。不過，蔣尚義的回歸也帶來一套先進封裝的技術(shù)理念。臺積電正是從2009年開始大張旗鼓布局先進封裝。

目前，臺積電已經(jīng)擁有2.5D和3D的先進封裝能力。2.5D也就是當前大火的CoWoS封裝技術(shù)，臺積電于2011年正式推出了自己的CoWoS封裝技術(shù)，目前已經(jīng)成為該公司除先進制程之外的另一大殺手锏，英偉達的A100和H100芯片都是受益于這項強大的封裝技術(shù)。

CoWoS由CoW和oS組合而來：CoW表示Chip on Wafer，指裸片在晶圓上被拼裝的過程；oS表示on Substrate，指在基板上被封裝的過程。2011年，臺積電在與賽靈思合作推出Virtex-7 HT系列FPGA的過程中，系統(tǒng)性地開發(fā)了TSV、μBump及RDL技術(shù)，這些便是CoWoS技術(shù)中的核心技術(shù)，代替了傳統(tǒng)引線鍵合用于裸片間連接，大大提高了互聯(lián)密度以及數(shù)據(jù)傳輸帶寬。


不過，發(fā)展初期，只有賽靈思這樣的高端FPGA產(chǎn)品才用得起CoWoS技術(shù)，原因就是成本太高了。為了能夠把蘋果等公司也拉入到CoWoS技術(shù)的客戶名單里，臺積電又開發(fā)了一個廉價版的CoWoS技術(shù)——InFO技術(shù)。其相較于傳統(tǒng)封裝，降低了芯片面積，并具有CoWoS技術(shù)一定的優(yōu)勢。

CoWoS技術(shù)是將處理器、內(nèi)存和其他功能器件排布在硅中介層上，先經(jīng)由硅中介層上方的μBump連接，讓硅中介板之內(nèi)金屬線可連接不同芯片的電訊號，然后再通過TSV穿孔來連結(jié)下方的μBump，最后通過導(dǎo)線板連接外部的μBump。由于使用了硅中介層，CoWoS技術(shù)雖然連接密度更高，但也確實價格不菲。于是臺積電把硅中介層換成了其他材料，犧牲了連接密度，卻換來了成本的大幅下降。

AI芯片讓CoWoS技術(shù)名稱大噪，從英偉達推出的首款采用CoWoS封裝的GPU芯片GP100，到現(xiàn)在的A100和H100，臺積電的CoWoS技術(shù)越來越受到行業(yè)的認可。

臺積電的腳步并沒有停下，而是又提出了真正的3D堆疊技術(shù)——SoIC技術(shù)，這項技術(shù)于2018年首次對外公開。目前，SoIC技術(shù)的進展也非常順利，根據(jù)供應(yīng)鏈人士透露，AMD和蘋果等公司都試產(chǎn)了基于臺積電SoIC技術(shù)的芯片。據(jù)悉，相關(guān)芯片也是SoIC技術(shù)和InFO技術(shù)混合使用，以實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化，搭載相關(guān)芯片的終端預(yù)計將會在2025年逐步推向市場。

在先進封裝領(lǐng)域，英特爾據(jù)悉目前是緊隨臺積電之后，擁有2.5D封裝工藝EMIB技術(shù)和3D封裝工藝Foveros技術(shù)、Co-EMIB技術(shù)。同時，英特爾提出自己的創(chuàng)新思路，該公司在自己的先進封裝藍圖中提出，計劃將傳統(tǒng)基板換成玻璃基板。英特爾表示，玻璃基板不僅能提高基板強度，還可以進一步降低功耗，提升能源利用率。此外，英特爾還計劃在芯片內(nèi)部逐步引入光學(xué)器件。

除了英特爾和臺積電，傳統(tǒng)封測廠也有自己的先進封裝計劃，安靠擁有2D封裝SWIFT技術(shù)和HDFO技術(shù)，3D封裝SLIM技術(shù)；長電科技擁有2D封裝FOECP技術(shù)和2.5D封裝XDFOI技術(shù)；日月光擁有2D封裝FOCOS技術(shù)和2.5D封裝FORB技術(shù)，等等。

可見，先進封裝已經(jīng)成為高端芯片市場不可或缺的一項技術(shù)，不過相對而言，傳統(tǒng)封測廠在這方面逐漸處于一定的落后位置。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2022年先進封裝在整體封裝市場的占比已經(jīng)接近三成，未來這一比例將持續(xù)擴大。當前，先進封裝增速高于整體封裝，2.5D/3D 封裝增速居先進封裝之首。

國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈在先進封裝中的機會

長期以來，封裝測試環(huán)節(jié)都是芯片產(chǎn)業(yè)鏈的底端，因此很早就從日韓向中國大陸轉(zhuǎn)移。因此，大陸擁有全球領(lǐng)先的封測大廠——長電科技、通富微電和華天科技。當然，這幾家廠商也都有自己的先進封裝規(guī)劃。

那么，除了封測環(huán)節(jié)，國內(nèi)廠商還能在先進封裝發(fā)展中捕捉到哪些機會呢？

這個核心命題是chiplet，無論是2.5D封裝還是3D封裝，die是其中的核心環(huán)節(jié)，那么國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈除了直接布局先進封裝工藝之外，也可以關(guān)注die本身和die to die之間的互聯(lián)技術(shù)。

目前，國產(chǎn)企業(yè)在核心芯片如計算芯片、內(nèi)存芯片方面還存在技術(shù)代差，不過可以積極擁抱UCIe的行業(yè)標準，在特色功能die上發(fā)力，借此打入AMD、英特爾、高通、三星、臺積電等大廠的供應(yīng)鏈。另外，先進封裝和AI芯片掛鉤更加明顯，AI芯片對于一般芯片的設(shè)計規(guī)模要求最高，且需整合高速I/O、高速網(wǎng)絡(luò)等功能單元，也是一個可以切入產(chǎn)業(yè)鏈的方向。

除了芯片本身，設(shè)備端也是國產(chǎn)公司打入先進封裝產(chǎn)業(yè)的一個有效渠道。晶圓級封裝需要的設(shè)備與前道晶圓制造類似，涉及***、涂膠顯影設(shè)備、薄膜設(shè)備、電鍍設(shè)備、刻蝕設(shè)備、清洗設(shè)備、量測設(shè)備等。國產(chǎn)廠商如北方華創(chuàng)、芯源微、盛美上海、中科飛測等都有借力的機會。

寫在最后

從臺積電先進封裝的發(fā)展來看，這個產(chǎn)業(yè)需要有超級甲方的帶領(lǐng)，比如臺積電客戶中早期的賽靈思，后來的蘋果，再后來的AMD和英偉達等，只要超級客戶能夠覆蓋先進封裝額外的高成本。在國內(nèi)，如果要主導(dǎo)自己的chiplet行業(yè)規(guī)則，也需要這樣的超級甲方。

目前，先進封裝處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。此前有行業(yè)信息稱，由于訂單旺盛，客戶要求臺積電擴充CoWoS產(chǎn)能，導(dǎo)致臺積電先進封裝CoWoS產(chǎn)能吃緊，缺口高達一至二成。也就是說，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈在這方面還有窗口期，要更好地把握住。