原創(chuàng)：逍遙科技

引言

半導(dǎo)體行業(yè)長期以來一直受摩爾定律驅(qū)動，律預(yù)測集成線路上的晶體管數(shù)量大約每兩年翻一番。雖然這一原則幾十年來一直指導(dǎo)著芯片開發(fā)，但我們正在進入一個新時代，其中替代方法正在獲得突顯。最顯著的發(fā)展之一是先進封裝，正在徹底重塑芯片生態(tài)系統(tǒng)[1]。

理解先進封裝

先進封裝是半導(dǎo)體設(shè)計和制造的革命性方法，通過減小電氣接觸的尺寸來容納不斷增加的晶體管數(shù)量。與專注于執(zhí)行一項特定操作或過程的傳統(tǒng)半導(dǎo)體芯片不同，先進多芯片封裝將多個芯片和過程整合到單個組件中。

這種創(chuàng)新技術(shù)將多種半導(dǎo)體組件集成到單個封裝中，直接解決了關(guān)鍵的半導(dǎo)體技術(shù)和商業(yè)限制。結(jié)果是性能提高、上市時間縮短、芯片制造成本降低以及功耗降低。

圖1：先進封裝的概念及其相比傳統(tǒng)封裝方法的優(yōu)勢。

先進封裝特別適合移動設(shè)備、汽車計算和生成式人工智能（GenAI）等關(guān)鍵應(yīng)用。隨著我們進入"超越摩爾"時代，簡單地將更多晶體管塞進單個芯片變得越來越具有挑戰(zhàn)性和昂貴，先進封裝提供了引人注目的替代方案。

先進封裝的優(yōu)勢

1.性能提升：先進封裝允許結(jié)合更小、成本和性能優(yōu)化的裸片。這些組件可以在先進基板上更緊密地放置，數(shù)據(jù)傳輸速率比最新主板快35倍。

2.成本降低：通過選擇多個較小的芯片而不是單個大型片上系統(tǒng)（SoC），制造商可以為每個異構(gòu)集成的裸片選擇不同的節(jié)點尺寸。這種方法可以將制造成本降低多達50%。

3.尺寸縮?。合冗M封裝可以顯著減少復(fù)雜系統(tǒng)的占用空間。例如，英飛凌通過先進封裝將其Optireg線性電壓控制器的部件占用空間減少了60%。

4.更快上市：像英特爾這樣的公司已經(jīng)表明，從單個大型SoC轉(zhuǎn)向多個裸片可以將上市時間縮短多達75%。

5.功率效率：先進封裝中的近距離互連大大降低了功耗，使驅(qū)動大型語言模型（LLM）的數(shù)據(jù)中心在經(jīng)濟上更加可行。

圖2：先進封裝應(yīng)用的例子及其具體優(yōu)勢。

對半導(dǎo)體價值鏈的影響

先進封裝的崛起將極大地改變半導(dǎo)體行業(yè)格局。目前，先進封裝占半導(dǎo)體市場總額的約8%，預(yù)計到2030年將翻一番，超過960億美元，增速快于芯片行業(yè)其他部分。

這一增長趨勢正在以幾個關(guān)鍵方式重塑傳統(tǒng)半導(dǎo)體價值鏈：

1.系統(tǒng)設(shè)計角色提升：先進封裝設(shè)計貢獻的價值份額顯著上升，突顯其戰(zhàn)略重要性。芯片設(shè)計師正在將焦點從單個芯片擴展到整個系統(tǒng)，包括將多個裸片集成到先進封裝中。

2.從前端向后端轉(zhuǎn)移：雖然前端制造將繼續(xù)占據(jù)高價值份額，但后端設(shè)計和封裝正在獲得更多重要性和利潤價值。封裝本身正成為創(chuàng)新點和系統(tǒng)性能的關(guān)鍵驅(qū)動因素。

3.復(fù)雜性增加：制造先進半導(dǎo)體封裝是一個復(fù)雜的過程，需要整個行業(yè)進行調(diào)整。電子設(shè)計自動化（EDA）軟件必須更新以設(shè)計和模擬封裝中的多個芯片。材料供應(yīng)商需要開發(fā)新的創(chuàng)新材料來解決熱膨脹和熱傳遞問題。封裝設(shè)備必須進行修改以滿足不斷減小的特征尺寸和不斷提高的精度要求。

圖3：先進封裝如何改變半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)和價值鏈。

行業(yè)參與者的戰(zhàn)略影響

先進封裝的出現(xiàn)需要半導(dǎo)體行業(yè)各參與者進行戰(zhàn)略調(diào)整。以下是不同細分領(lǐng)域如何為成功定位：

無晶圓廠芯片制造商：

擴展業(yè)務(wù)模型以應(yīng)對先進封裝挑戰(zhàn)

專注于集成整個系統(tǒng)開發(fā)和生產(chǎn)

管理跨芯片設(shè)計師、晶圓廠和材料供應(yīng)商的復(fù)雜供應(yīng)鏈

對復(fù)雜產(chǎn)品性能負責(zé)

晶圓廠：

領(lǐng)先節(jié)點晶圓廠應(yīng)將業(yè)務(wù)擴展到先進封裝，將自身定位為系統(tǒng)晶圓廠

成熟節(jié)點晶圓廠可以專注于開發(fā)用于硅中介層的硅通孔（TSV）

集成器件制造商（IDM）：

為專業(yè)應(yīng)用捕獲系統(tǒng)設(shè)計師角色

考慮向無晶圓廠客戶提供前端和后端設(shè)施作為系統(tǒng)晶圓廠服務(wù)

在內(nèi)部產(chǎn)品和為競爭對手制造的產(chǎn)品之間實施強大的防火墻

外包半導(dǎo)體組裝和測試（OSAT）供應(yīng)商：

確定在簡單焊線和先進2.5D/3D封裝之間的最佳定位

建立在高產(chǎn)量、成本效益高的制造等傳統(tǒng)優(yōu)勢上

發(fā)展面板級封裝能力

圖4：總結(jié)半導(dǎo)體行業(yè)不同參與者的戰(zhàn)略影響。

人工智能在先進封裝中的作用

隨著半導(dǎo)體行業(yè)擁抱先進封裝，人工智能（AI）將在設(shè)計和制造過程中發(fā)關(guān)鍵作用。集成到EDA軟件中的AI功能可以：

自動化IC布局和平面規(guī)劃

優(yōu)化功耗、性能和面積（PPA）

簡化和加速芯片生產(chǎn)

在這種情況下，AI平臺的成功很大程度上取決于學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)集的規(guī)模和準(zhǔn)確性。這為EDA軟件供應(yīng)商和芯片設(shè)計師創(chuàng)造了一個微妙的平衡，必須找到方法來匯集內(nèi)部藍圖和框架以增強AI知識庫，而不向競爭對手透露設(shè)計機密。

地緣政治和監(jiān)管考慮

半導(dǎo)體行業(yè)先進封裝的崛起并非發(fā)生在真空中。地緣政治和監(jiān)管因素越來越多地影響著這一領(lǐng)域：

1.政府補貼：許多政府正在為先進多芯片封裝提供補貼，以吸引、保留和支持芯片制造的技術(shù)創(chuàng)新。

2.貿(mào)易壁壘：由于半導(dǎo)體被認為對國家和經(jīng)濟安全重要，一些地區(qū)正在豎起貿(mào)易壁壘以保護國內(nèi)制造業(yè)。

3.供應(yīng)鏈影響：這些措施可能會影響半導(dǎo)體公司的供應(yīng)、合作伙伴和客戶的可用性，需要仔細的戰(zhàn)略規(guī)劃。

先進封裝的未來

展望未來，很明顯先進封裝將在塑造半導(dǎo)體行業(yè)方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。認識到并投資于先進封裝戰(zhàn)略價值的公司正在為成功做好準(zhǔn)備。不僅擴大了自身的競爭優(yōu)勢，還影響著行業(yè)的未來發(fā)展方向。

在這個新格局中的贏家將是成功實現(xiàn)以下目標(biāo)的公司：

在先進封裝技術(shù)方面創(chuàng)新

有效應(yīng)對全球政府政策

與客戶及其應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)建立深厚聯(lián)系

利用最新的AI和設(shè)計流程

這些行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者將能夠充分利用價值創(chuàng)造從前端向更加細致、復(fù)雜和高價值的后端流程轉(zhuǎn)移。還將為利用新興的GenAI應(yīng)用市場做好準(zhǔn)備，該市場嚴重依賴先進封裝組件。

圖5：先進封裝在半導(dǎo)體行業(yè)中不斷增加的價值份額。

結(jié)論

先進封裝時代的到來為半導(dǎo)體行業(yè)帶來了機遇和挑戰(zhàn)。認識到并投資于先進封裝戰(zhàn)略價值的公司正在為這個不斷發(fā)展的格局中的成功做好準(zhǔn)備。

對于投資者、戰(zhàn)略合作伙伴和半導(dǎo)體公司來說，信息很明確：現(xiàn)在是優(yōu)先考慮和投資先進封裝的時候了。那些這樣做的公司將處于引領(lǐng)半導(dǎo)體行業(yè)邁向下一個性能前沿的前列，進入一個以創(chuàng)新、速度和持續(xù)增長為特征的未來。

參考文獻

[1]J. Fitzgerald et al., "Advanced Packaging Is Radically Reshaping the Chip Ecosystem," Boston Consulting Group, May 20, 2024.

【近期會議】

10月30-31日，由寬禁帶半導(dǎo)體國家工程研究中心主辦的“化合物半導(dǎo)體先進技術(shù)及應(yīng)用大會”將首次與大家在江蘇·常州相見，邀您齊聚常州新城希爾頓酒店，解耦產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌霾季?！https://w.lwc.cn/s/uueAru

11月28-29日，“第二屆半導(dǎo)體先進封測產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新大會”將再次與各位相見于廈門，秉承“延續(xù)去年，創(chuàng)新今年”的思想，仍將由云天半導(dǎo)體與廈門大學(xué)聯(lián)合主辦，雅時國際商訊承辦，邀您齊聚廈門·海滄融信華邑酒店共探行業(yè)發(fā)展！誠邀您報名參會：https://w.lwc.cn/s/n6FFne

聲明：本網(wǎng)站部分文章轉(zhuǎn)載自網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)發(fā)僅為更大范圍傳播。 轉(zhuǎn)載文章版權(quán)歸原作者所有，如有異議，請聯(lián)系我們修改或刪除。聯(lián)系郵箱：viviz@actintl.com.hk， 電話：0755-25988573

審核編輯 黃宇