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台積電先進封裝平台 大進化

台積電卓越科技院士暨研發副總余振華指出,台積電先進封裝3D Fabric平台已率先進入新階段的系統微縮,將能為半導體產業提供更多價值。業界看好,台積電先進封裝技術持續進化,有利協助客戶降低成本、創造更多創新發展,並持續推進與超越摩爾定律。

台積電、日月光產業鏈合作

台積電釋出先進封裝趨勢藍圖更新至系統微縮,相關先進封裝技術推進,有助於改善IC設計、品牌客戶關注的成本問題,並促成後段先進製程接單擴大,目前蘋果、輝達等一線大廠都已採用台積電先進封裝。業界認為,台積電先進封裝技術持續向前,未來更能鞏固蘋果、輝達等大客戶訂單,擴大與三星、英特爾等勁敵的差距。

半導體先進封裝的異質整合發展,兩大半導體龍頭台積電與日月光均表示,延續摩爾定律,除了製程線寬微縮,先進封裝異質整合也是重要發展趨勢。台積電卓越科技院士暨研發副總余振華指出,台積電先進封裝異質整合面臨解決方案成本控制、精準製程控制兩大挑戰,盼與產業鏈共同努力。日月光集團研發中心副總經理洪志斌指出,異質整合多樣性可從晶圓端和封裝端發展,甚至結合熟知的系統解決方案技術,使半導體供應鏈有發揮空間。

余振華指出,異質整合技術在台積電從倡議到開發,發展到後來商業化成為新顯學,為半導體提供更多價值,不論前段或後段產業都樂見。台積電 3D Fabric 平台已建立,且率先進入量產階段,從異質整合系統整合到現在的系統微縮,類似 SoC 微縮,講究效能耗能與尺寸微縮,系統微縮新階段追求更高系統效能、更低耗能,以及更緊密尺寸進入體積精進。

異質整合產業是很大的新領域,台積電切入當然有面臨挑戰,主要是兩部分,一是解決方案成本控制,二是精準製程控制。從成本控制看,台積電前段先進製程早就進入奈米級,先進封裝是個位數微米級,若以台積電前段製程或傳統封裝設備製程切入,異質整合須跟上前段奈米級腳步,這方面以加強晶片連結密度、封裝尺寸大小兩大領域為主。加強連晶片連結密度方面,主要是 bonding density,讓 bonding pitch 微縮七成、面積增加二倍為目標。封裝尺寸以 SoIC 與和 2.5D 先進封裝,包括 InFO 和 CoWoS 等技術整合為主。

日月光洪志斌指出,國際半導體技術發展路線圖(ITRS)2016 年提出新方向,重新定義至異質整合路線圖(HIR),此趨勢提供往下發展的新技術主流,重要的是涵蓋每個供應鏈、甚至半導體產業鏈各環節。HIR 近期將推出 2021 年新版,值得關注。對日月光來說,從最傳統釘架型、球陣列、覆晶封裝,到最近熱門的扇出型封裝、2.5D 整合甚至 3D IC 解決方案,就是希望藉解決方案使設計、測試、封裝到再測試,整體均能在日月光一站式完成。

洪志斌強調,日月光的不同型態系統級封裝,挑戰相當多元。就完整系統看,除了矽晶圓,還得搭配第三代半導體的砷化鎵、氮化鎵等化合物元件整合,加上不同應用對被動元件的需求,被動元件整合亦愈趨多樣化。不同元件整合將使系統級封裝擔負龐大任務,如平面 XY 尺寸甚至立體 Z 尺寸繼續微縮 15%~30%,僅靠封裝製程或結構很困難,必須靠晶圓、元件技術才能更薄、更緊密配合關鍵材料,才能有機會縮至更小,需整個供應鏈合作才能達成。

不過,相關技術發展也有兩大挑戰,第一個是成本控制,第二是精準製程控制程度。在成本控制上,因為先進封裝是微米等級,但目前製程早已進入奈米,製整合如銅製程設備成本就是一個挑戰。

台積電先進封裝供應鏈大公開

IC 封裝為半導體產業中不可或缺的一環,在許多產業應用 (如雲計算、物聯網、醫療保健、汽車、航太等),封裝都是極重要的一環,為因應目前 HPC、5G、AI、電動車的高速發展,晶圓材料不只需要耐高溫、高功率、高效率,所做出來的晶片也必須越來越小。

因此先進製程成為兵家必爭之地,但目前為止仍然只有台積電具有量產能力,在晶片越來越小的情況下,封裝技術也需要隨之改變,在傳統封裝廠技術仍無法跟上先進製程水平的情況下,台積電乾脆自己來做先進封裝,因此前道晶片堆疊技術 CoW 和 WoW 則因應而生。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

圖片來源:鉅亨官網

 

 

 

如前述所說,台積電不管在先進製程或是先進封裝都是先行者,在先進封裝方面,台積電的競爭者一樣是三星及 Intel,不管是三星的 I-Cube 還是英特爾的 CO-EMIB,都不可小覷,台積電必須維持資本投資、研發力度,否則在先進封裝領域的領導地位很有可能一不小心就被彎道超車。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

圖片來源:鉅亨官網

 

 

 

來源:科技新報、經濟日報、鉅亨網

引用來源:多元