電子發(fā)燒友網報道(文/黃山明)隨著芯片制程工藝向更先進節(jié)點推進,如從7nm邁向5nm,再到3nm,物理層面的技術瓶頸愈發(fā)凸顯,這使得行業(yè)在2025年中期將目光更多地投向先進封裝技術,以維持芯片性能的提升。在此背景下,無論是深耕行業(yè)多年的老牌企業(yè),還是新入局的創(chuàng)新力量,都積極推出基于先進封裝理念的產品與方案,以此作為提升計算能力的關鍵路徑。
今年6月華為憑借Ascend910D這款基于芯粒的AI處理器設計引發(fā)全球關注。華為為這款四核芯粒的AI芯片申請專利,其目標十分明確,即在AI芯片領域,借助先進封裝技術,繞開因美國制裁導致的尖端光刻技術受限困境,進而與行業(yè)領軍者英偉達的頂級GPU一較高下。
據TrendForce分析,Ascend910D創(chuàng)新性地將四個相同的芯粒整合于同一封裝內,這一架構設計與英偉達的多芯片RubinGPU架構有著異曲同工之妙。從內部連接方式來看,華為采用橋接式互連技術,類似于臺積電的CoWoS-L或者英特爾的EMIB/Foveros方案,摒棄了傳統(tǒng)大型硅中介層的設計。
這種設計如果能夠成功實現量產與商用,將幫助華為巧妙規(guī)避部分美國制裁措施,通過整合多個技術成熟但并非最先進制程的芯片,構建出性能強大的計算模塊。不過,該設計也面臨諸多挑戰(zhàn),分析師指出,若將四個計算芯粒與16層堆疊的HBM納入考量,Ascend910D的總硅面積預計將超過4000平方毫米,這幾乎達到單個極紫外光罩面積的五倍,對當前先進封裝技術的尺寸限制與集成度提出了極高要求。但這一嘗試也充分展現出中國企業(yè)在半導體領域面對外部壓力時,利用先進封裝技術實現彎道超車的決心與實力。
以關鍵的芯片鍵合設備供應商Besi為例,其相關報告指出,隨著數據中心、人工智能等以數據為核心的應用場景快速增長,加之傳統(tǒng)摩爾定律逐漸觸及物理極限,“基于2.5D和3D芯粒的晶圓級結構應用正加速普及”。Besi首席執(zhí)行官強調,無論是邏輯芯片領域的客戶,還是存儲器芯片制造商,都在積極轉向芯粒架構設計,這一轉變直接帶動了對高密度凸點、混合鍵合以及晶圓堆疊等先進封裝解決方案的強勁需求。
受此趨勢影響,Besi對其長期銷售業(yè)績預測進行了大幅上調,彰顯出對先進封裝市場未來發(fā)展的高度樂觀態(tài)度。實際上,AMD、英特爾等行業(yè)巨頭早已推出內置多個芯片的產品,比如高端PCCPU中集成計算芯粒與I/O芯粒;而臺積電和三星等晶圓代工龍頭,也憑借CoWoS、InFO、X-Cube、I-Cube等復雜封裝服務,為HBM存儲器與AI加速器芯粒的集成提供技術支撐,進一步推動了先進封裝技術在行業(yè)內的落地應用。
在中國,先進封裝產業(yè)鏈上下游企業(yè)正積極開展協(xié)同創(chuàng)新。4月,光力科技半導體裝備板塊全資子公司光力瑞弘電子科技有限公司(ADT)與銳杰微科技(鄭州)有限公司(RMT)簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議,雙方圍繞先進封裝的磨切領域進行深度合作,搭建起“需求牽引、技術攻堅、產業(yè)驗證”的協(xié)同創(chuàng)新聯盟框架,致力于打造國產全自動化先進封裝研發(fā)生產平臺,推動從材料表征、設備優(yōu)化、工藝驗證到應用閉環(huán)的全流程創(chuàng)新。
3月,西交利物浦大學與深圳市華芯邦科技有限公司達成合作,共同成立西交利物浦大學——華芯先進半導體校企聯合研究院,聚焦后摩爾時代先進微電子領域的多個核心方向,包括人工智能芯片感存算一體材料器件架構及電路、高精度高性能傳感芯片材料與核心工藝等,其中面向AI計算與物聯網的異構集成先進封裝技術成為重點攻關領域之一。通過整合高校的科研優(yōu)勢與企業(yè)的市場、產業(yè)經驗,加速科研成果轉化,助力中國半導體產業(yè)突破卡脖子技術瓶頸。
在國際上,英特爾為推動其代工業(yè)務發(fā)展,積極攜手EDA和IP伙伴,確保相關異構設計工具、流程、方法及可重復使用的IP塊針對其EMIB(嵌入式多芯片互連橋接)先進封裝技術完成啟用與資格認證。Ansys、Cadence、Siemens和Synopsys等行業(yè)知名企業(yè)已宣布為英特爾EMIB技術提供參考流程,涵蓋熱完整性、電源完整性、機械可靠性驗證,以及數字和定制/模擬流程等多個方面,為客戶利用該技術進行產品設計與開發(fā)提供便利,進一步完善了英特爾在先進封裝領域的生態(tài)布局。
小結
當前,先進封裝與芯粒創(chuàng)新已成為全球半導體行業(yè)在應對技術瓶頸與復雜市場環(huán)境下的關鍵發(fā)展方向,國內外企業(yè)、科研機構以及政府部門多方協(xié)同發(fā)力,有望推動該領域持續(xù)取得突破,重塑半導體產業(yè)競爭格局。
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