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台積電先進封裝平台大進化

2021/12/03

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。