台积电日前宣布,成立开放创新平台(OIP)3D Fabric联盟以推动3D半导体发展,目前已有19个合作伙伴同意加入,包括美光、SK海力士、日月光、Arm、西门子、新思科技等。
联盟成员能够及早取得台积电3DFabric技术,并与台积电同步开发及优化解决方案,及早获得从EDA及IP到DCA/VCA、存储、委外封装测试(OSAT)、基板及测试的解决方案及服务。
台积电的3D Fabric技术属于先进封装技术,包括前段3D芯片堆叠或TSMC-SoIC(系统整合芯片)、后端CoWoS及InFO系列封装技术,可实现更佳效能、功耗、尺寸外观及功能,达成系统级整合。
值得注意的是,以2.5D、3D封装为代表的先进封装技术,与Chiplet虽分属两个概念,却有着千丝万缕的关系——以先进封装技术堆叠多个裸片/芯粒(Chiplet),最终可构成3D IC。
光大证券也指出,先进封装是将Chiplet真正结合在一起的关键。
台积电总裁魏哲家此前曾在2022技术论坛上提出“半导体产业的三大改变”,其中之一便是3D IC的突破——由于电晶体密度提升已不足以满足效能升级,3D IC应运而生。
实际上,3D IC设计的复杂性较高,除了传统的2D系统单芯片设计之外,设计人员还需处理许多3D封装整合架构及不同的EDA 3D设计语言。
单从封装环节来说,Chiplet虽然避免了超大尺寸die,但其也意味着超大尺寸封装,同时,Chiplet高度融合晶圆后道工艺,更在封装方面带来极限技术挑战——封装加工精度和难度进一步加大、工艺窗口进一步变窄、通用设备比例降低、设备升级需求大等。
这些问题,都离不开先进封装技术的加持。目前头部IDM 厂商、晶圆代工厂及封测企业都在积极推动不同类型的先进封装技术,以抢占这块市场——
台积电于2022年开始生产系统整合芯片,拥有全球首座全自动化3D Fabric晶圆厂,其整合了先进测试、系统整合芯片及InFO操作;
AMD已展示3DFabric技术及系统整合芯片在晶圆解决方案上的应用,拥有三倍的三级快取记忆体尺寸大小,大幅提升数据中心中央处理器EPYCTM性能;
联电本月也宣布,将与EDA巨头西门子携手,为客户提供芯片-晶圆(C2W)、晶圆-晶圆(W2W)键合所需的3D IC规划、组装验证和寄生参数提取工作流。
而凭借着打破摩尔定律的技术愿景,3D IC相关概念已然“破圈”,在A股市场上甚至还催生了“Chiplet板块”。
但事实上,很多Chiplet概念股,也是先进封装相关公司。例如:
通富微电已为AMD大规模量产Chiplet产品,同时已可以为客户提供多芯片组件、集成扇出封装、2.5D/3D等先进封装解决方案;
华天科技已掌握新型高密度集成电路封装核心技术,3D eSinC产品、Mini SDP等均实现量产;
长电科技掌握多种先进封装技术(SiP、WL-CSP、FC、eWLB等),子公司星科金朋与客户共同开发了基于高密度Fanout封装技术的2.5DfcBGA产品,同时认证通过TSV异质键合3DSoC的fcBGA;
大港股份主营业务也包括集成电路封装测试。
有机构数据统计显示,2021年半导体厂商在先进封装领域的资本支出约119亿美元,同年先进封装市场体量约27.4亿美元,预测到2027年将实现19%的复合年化增长率,届时先进封装市场体量将达每年78.7亿美元。