力拼先進封裝 台積電整合創新

2022-02-08

low_banner_工作區域 1.jpg

       

後摩爾時代的來臨,隨著5GAI、物聯網、大數據及智慧製造等技術不斷突破創新,業內對於體積更輕薄、數據傳輸速率更快、功率損耗更小及成本更低的晶片需求大幅提高。而由於單純依靠先進制程來提升晶片性能的方法已無法滿足時代需求,先進封裝技術正被視為推動產業發展的重要杠杆。

       

     

       

在TSMC官網的3D先進封裝的介紹中,台積電稱,計算工作的負載在過去十年中的發展可能比前四個十年都要大。目前,雲端計算、大數據分析、人工智慧、神經網路訓練、人工智慧推理、先進智慧手機上的移動運算甚至自動駕駛汽車,都在推動運算向極限發展。面對更多樣化的計算應用需求,先進封裝技術成為持續優化晶片性能和成本的關鍵創新路徑。

        

基於此,伴隨著網路流量的爆炸性增長,資料中心開始向矽光子領域發展。於是,2021年9月,台積電針對資料中心市場推出了其新型先進封裝技術——COUPE(緊湊型通用光子引擎)異質整合技術,將光學引擎與多種計算和控制ASIC集成在同一封裝載板或中間器件上。這一技術能夠使元件之間的距離更近,提高頻寬和功率效率,並減少電耦合損耗等。

     

2021年8月,台積電宣佈第五代CoWoS先進技術應用並量產,可在基板封裝8片HBM2e高速暫存記憶體,總容量可達128GB。台積電表示,第五代CoWoS先進封裝技術電晶體數量是第三代20倍,同時增加3倍中介層面積,而且使用全新TSV解決方案以及更厚的銅連接線。

      

近十年來,台積電已經推出五代不同的基板上晶片封裝技術,涵蓋了消費級與伺服器晶片領域,產品多達數十款。而為了滿足當前系統效能、縮小面積以及整合不同功能的需求,台積電已將先進封裝相關技術整合為3DFabric平臺,可讓客戶自由選配。其中,前段技術包含整合晶片系統SoIC,後段組裝測試相關技術包含整合型扇出InFO及CoWoS系列產品。

     

隨著先進封裝技術及產業方興未艾,各大半導體廠商反覆運算技術方案同時也在不斷擴大相關產能。目前,台積電有五座先進封裝工廠,包含新竹1廠、台南2B與2C廠、龍潭3廠與台中5廠。而建設中的竹南AP6廠采全自動化設計,專攻SoIC相關設計生產。2021年,竹南AP6廠SoIC部分目標設備移入,InFO相關部分目標2022年到位,整體將2022年底量產。

            

鑒於在矽中介層、晶圓加工技術以及成本等方面的優勢,台積電將能從高精度路徑繼續保持市場領先。而無論前段或後段產業都在致力推動半導體發展,使得系統微縮追求更高系統效能、更低耗能及更小體積上的精進。目前,台積電的3D Fabric平台已率先進入新階段,從異質整合、系統整合到現在的系統微縮均具備一定優勢,但挑戰同樣不容小覷。