9月4日,,在SEMICON Taiwan 2024展會上,臺積電營運(yùn)/先進(jìn)封裝技術(shù)暨服務(wù)副總何軍在展會期間舉辦的“3D IC/CoWoS驅(qū)動AI芯片創(chuàng)新論壇——異質(zhì)整合國際論壇系列活動論壇”上指出,,為應(yīng)對強(qiáng)勁的客戶需求,,臺積電正火速擴(kuò)充先進(jìn)封裝產(chǎn)能,預(yù)期CoWoS產(chǎn)能到2026年都會持續(xù)高速擴(kuò)產(chǎn),,在2022年至2026年產(chǎn)能年復(fù)合成長率將達(dá)50%以上,,也就是說4年間產(chǎn)能將提升至2022年的5倍,實(shí)際增長約4倍,。
由于先進(jìn)封裝產(chǎn)能嚴(yán)重供不應(yīng)求,,他秀出簡報數(shù)據(jù)時幽默提到:“現(xiàn)在簡報都不敢放(先進(jìn)封裝產(chǎn)能)數(shù)字,因?yàn)榭腿硕家恢闭f(產(chǎn)能)不夠,,所以干脆不放具體數(shù)字了”,。為應(yīng)對強(qiáng)勁的客戶需求,臺積電到2026年都會持續(xù)高速擴(kuò)充先進(jìn)封裝產(chǎn)能,,建廠速度也會加速,,以CoWoS產(chǎn)能來說,從過往3至5年建一個廠,,現(xiàn)在已縮短到2年內(nèi),、1年半就要建好。
將轉(zhuǎn)向CoWoS-L
從技術(shù)角度來看,,CoWoS已經(jīng)擴(kuò)展到提供三種不同的轉(zhuǎn)接板技術(shù)(CoWoS中的“晶圓”):CoWoS-S采用硅中介層,,基于現(xiàn)有硅片光刻和再分布層的加工;CoWoS-R使用有機(jī)轉(zhuǎn)接板以降低成本,;CoWoS-L使用插入有機(jī)轉(zhuǎn)接板中的小硅“橋”,,用于相鄰芯片邊緣之間的高密度互連(0.4um/0.4um L/S 間距)。
在前一日的專題演講上,,臺積電高效能封裝整合處處長侯上勇表示,,作為能滿足所有條件的最佳解決方案,,臺積電的先進(jìn)封裝重點(diǎn)會從CoWoS-S 逐步轉(zhuǎn)移至CoWoS-L,并稱CoWoS-L 是未來藍(lán)圖關(guān)鍵技術(shù),。
侯上勇指出,,臺積電過去有三場關(guān)于先進(jìn)封裝的重要演講,包括2012 年發(fā)布3D-IC 模組,、TSV,、微凸塊(micro bond)和臨時載板制程;2016 年第二次研究,,重點(diǎn)是HBM 邏輯整合,;2020 年第三場則確定硅中介層可擴(kuò)展三倍光罩尺寸;現(xiàn)在則是第四個演講的最佳時機(jī),。
侯上勇認(rèn)為,,由于頂部晶片(Top Die)成本非常高,CoWoS-L 是比CoWoS-R,、CoWoS-S 更能滿足所有條件的最佳解決方案,,且因?yàn)榫哂徐`活性,,可在其中介層實(shí)現(xiàn)異質(zhì)整合,,會有其專精的尺寸與功能。CoWoS-L 可兼容于各式各樣的高效能頂級芯片,,例如先進(jìn)邏輯,、SoIC 和HBM。
此外,,臺積電也根據(jù)整體系統(tǒng)散熱方案開發(fā)各種散熱解決方案,,而共同封裝光學(xué)(CPO)開發(fā)工作也在進(jìn)行中。侯上勇指出,,在CoWoS 封裝中使用光學(xué)引擎(COUPE)的CPO,,將使每瓦效能達(dá)到新里程碑。
侯上勇還提到系統(tǒng)級晶圓(System-on-Wafer,,SoW)技術(shù),,表示過去已經(jīng)用于特斯拉,臺積電也在利用該技術(shù)幫晶圓級AI芯片廠商Cerebras 代工的wafer level chip,。
不過,,臺積電目前的SoW是借助臺積電成熟的InFO技術(shù)來擴(kuò)展新一代數(shù)據(jù)中心所需的算力,而基于CoWoS的SoW將計劃在2027年推出,,它將集成先進(jìn)的SoC或SoIC,、HBM及其他元件。將會帶來相比第一代SoIC技術(shù)超過40倍的性能提升,。
組建生態(tài)聯(lián)盟
需要指出的是,,目前先進(jìn)封裝的龐大需求主要來自于小芯片(Chiplet)的趨勢,主要目的是通過小芯片設(shè)計來降低綜合成本,提升性能表現(xiàn),。
臺積電營運(yùn)/先進(jìn)封裝技術(shù)暨服務(wù)副總何軍也表示,,先進(jìn)封裝強(qiáng)勁需求背后來自于小芯片設(shè)計的降低成本需求,小芯片要成功也依賴于先進(jìn)封裝,,臺積電也因而積極推動3DFabric聯(lián)盟,,希望加速3D IC生態(tài)系統(tǒng)的創(chuàng)新及完備。而生態(tài)系統(tǒng)成功的要素包含設(shè)備自動與標(biāo)準(zhǔn)化,、制造系統(tǒng)到位使零組件良率穩(wěn)定避免堆疊后良率不佳,、流程管控與穩(wěn)定等。
日月光資深副總洪松井在論壇上,,也非常認(rèn)可何軍的觀點(diǎn),。他說,如同何軍提到中國臺灣半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)強(qiáng),,若回頭看2.5D封裝在2013年量產(chǎn)迄今,,產(chǎn)業(yè)學(xué)習(xí)過程若以生態(tài)角度來看可少走冤枉路,日后如果能在設(shè)備或材料進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化,,更有利于產(chǎn)業(yè)加速創(chuàng)新,。
洪松井還以面板級封裝為例提到,相關(guān)技術(shù)有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn),,雖然好處是若從圓形轉(zhuǎn)為方形,,可讓每單位芯片生產(chǎn)更有效率,但在機(jī)臺,、材料等領(lǐng)域也充滿挑戰(zhàn),。洪松井還指出,從過去經(jīng)驗(yàn)來看,,聯(lián)盟生態(tài)圈很重要,,也需要很早開始準(zhǔn)備。
何軍也補(bǔ)充提到,,先進(jìn)封裝材料特性及HBM伙伴也要努力,,才能共同推進(jìn)先進(jìn)封裝。
PCB龍頭臻鼎董事暨營運(yùn)長李定轉(zhuǎn)則建議,,隨著產(chǎn)業(yè)推進(jìn),,為應(yīng)對先進(jìn)封裝載板對應(yīng)朝向高層、大面積,、平面,、精準(zhǔn)設(shè)計趨勢,載板廠商也勢必強(qiáng)化廠區(qū)智慧制造,,才能應(yīng)對半導(dǎo)體等級銜接的需求,。
從事液晶面板和半導(dǎo)體產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)設(shè)備研發(fā)和制造的均豪集團(tuán)董事長陳政興則表示,,臺積電今、明年CoWoS產(chǎn)能有望連續(xù)翻倍成長,,伴隨日月光投控也積極拓展先進(jìn)封裝產(chǎn)能,,均豪將通吃兩大半導(dǎo)體廠擴(kuò)產(chǎn)訂單。
陳政興預(yù)估,,即便2026年CoWoS產(chǎn)能吃緊狀況緩解,,將由扇出型面板級封裝(FOPLP)接手CoWoS,成為擴(kuò)產(chǎn)新契機(jī),,因此看好未來十年將是中國臺灣“黃金十年”,,為志圣與均豪及均華組成的“G2C聯(lián)盟”帶來強(qiáng)勁的成長動能。G2C目前將聚焦在封裝制程,,攜手芯片大廠Foundry 2.0,,深化先進(jìn)制程與量產(chǎn)支持。
另一家半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商志圣集團(tuán)也指出,,先進(jìn)封裝將成為百年一遇的第四次工業(yè)革命浪潮,,該公司會積極把握趨勢,并結(jié)合聯(lián)盟伙伴與先進(jìn)封裝生態(tài)系相關(guān)主要大廠,,展開更大范圍合作,,共同推動產(chǎn)業(yè)升級與創(chuàng)新。