半导体摩尔定律面临物理极限,能让芯片再微缩、运算效能再提升的小芯片(Chiplet)和先进封装技术,已成为全球半导体芯片设计、制造、封测大厂积极强攻的兵家必争之地。
专家指出,中国半导体产业也有意透过布局先进封装“绕道超车”,在高阶芯片微缩技术应用抢占桥头堡,同时扶持先进封装关键材料和设备等,欲摆脱美国对中国半导体先进制程“卡脖子”的阻碍。
小芯片技术(Chiplet)被半导体业界视为超越摩尔定律物理极限的关键技术,小芯片技术透过同质整合(homogeneous Integration)和异质整合(heterogeneous Integration),把多颗处理器引擎、内存、射频元件、电源管理芯片、光学元件、声学元件、感测元件等整合在一颗小芯片的芯片网络。而小芯片技术得以发挥的关键,在于先进封装。
晶圆代工厂台积电资深副总经理秦永沛分析,摩尔定律包括芯片微缩和增加运算效能两大精神,其中芯片微缩透过奈米先进制程技术,但先进制程技术即将面临瓶颈,但半导体后段的先进晶圆级封装技术,可以再提升芯片运算速度并降低功耗,先进封装技术是延续摩尔定律的另一条途径。
手机芯片设计大厂联发科副总经理高学武也指出,传统基板封装演进朝向先进晶圆级封装,可让高阶芯片持续微缩,联发科积极与客户合作布局先进封装,让摩尔定律发挥到极致、甚至超过摩尔定律。
工研院产业科技国际策略发展所研究总监杨瑞临分析,包括台积电、英特尔(Intel)、超微(AMD)、三星电子(Samsung)等芯片大厂和晶圆代工厂,以及半导体后段专业委外封测代工(OSAT)大厂包括日月光投控、力成等,已布局可让芯片达到再微缩效果的先进封装技术,目前各大厂拥有自己的先进封装技术和相关专利,技术路线多元且分歧,目前正处于“各自登山”的状态,尚未有“大一统”的结果。
他引述市场调查研究机构数据预期到 2025 年、甚至在 2025 年之前,先进封装占全球整体封装市场规模比重可超过50%,超越打线封装(WB)和覆晶封装(Flip Chip)等传统封装比重。
值得注意的是,台积电与日本索尼(Sony)半导体在 11 月上旬共同宣布,将在日本熊本市合资设立 JASM,采用 22 奈米及 28 奈米制程提供专业积体电路制造服务。杨瑞临分析,索尼也拥有自主的先进封装技术,未来台积电和索尼合资的 JASM,不排除也会布局先进封装领域。
中国在先进封装技术也没有缺席。杨瑞临表示,受到美中科技战影响,中国在半导体先进制程技术受到阻碍,不过中国有意透过布局先进封装“绕道超车”,在高阶芯片微缩技术应用抢占桥头堡。
他以中芯国际(0981.HK)为例指出,外界先前揣测中芯国际轻视先进封装技术发展、让蒋尚义萌生退意辞去中芯执行董事一职,可能有误。整体观察,中芯国际正积极布局先进封装技术,其中关键人物、中国科学院院士刘明仍列为中芯国际独立非执行董事之一,正是显例。
杨瑞临预期,中芯国际将携手也是中国封测大厂的江苏长电(600584.SH),合作发展先进封装技术,同时扶持先进封装关键材料和设备等产业;透过布局先进封装,摆脱美国对中国半导体先进制程“卡脖子”的阻碍。
杨瑞临指出,由于先进封装技术对于芯片再微缩扮演关键角色,未来小芯片技术和异质整合封装等专利和营业机密,将成为全球半导体芯片设计、芯片造、晶圆代工、后段封测大厂的兵家必争之地。
(作者:锺荣峰;首图来源:pixabay)