英特爾積極擴(kuò)產(chǎn)先進(jìn)封裝，挑戰(zhàn)三星臺(tái)積電？

據(jù)外媒消息，英特爾副總裁兼亞太區(qū)總經(jīng)理Steven Long表示，目前英特爾正在馬來西亞檳城興建最新的封裝廠，強(qiáng)化2.5D/3D封裝布局。這將是繼英特爾新墨西哥州及奧勒岡廠之后，首座在美國(guó)之外采用英特爾Foveros先進(jìn)封裝架構(gòu)的3D封裝廠。

英特爾表示，其規(guī)劃到2025年3D Foveros封裝的產(chǎn)能將達(dá)到當(dāng)前水平的四倍，屆時(shí)檳城新廠將會(huì)成為英特爾最大的3D先進(jìn)封裝據(jù)點(diǎn)。此外，英特爾還將在馬來西亞另一居林高科技園區(qū)興建另一座組裝測(cè)試廠。未來英特爾在馬來西亞的封測(cè)廠將增至六座。

結(jié)合此前英特爾在先進(jìn)制程上一系列動(dòng)態(tài)，外界預(yù)期，英特爾將結(jié)合先進(jìn)制程與先進(jìn)封裝兩條線，希冀在晶圓代工領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“1加1大于2”的效果。在2022年末舉行的英特爾On技術(shù)創(chuàng)新峰會(huì)上，英特爾CEO基辛格便表示，英特爾代工服務(wù)將開創(chuàng)“系統(tǒng)級(jí)代工的時(shí)代”。不同于僅向客戶供應(yīng)晶圓的傳統(tǒng)代工模式，英特爾還提供硅片、封裝、軟件和芯粒等服務(wù)。

當(dāng)然，發(fā)力先進(jìn)制程、先進(jìn)封裝的不只有英特爾，臺(tái)積電、三星兩位強(qiáng)敵也絲毫不懈怠，三者在晶圓代工市場(chǎng)之中的硝煙漸濃，誰又將祭出新一代最具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品？

No.1 英特爾先進(jìn)封裝工藝

英特爾方面，除了上述封裝廠擴(kuò)產(chǎn)新建消息外，其在封裝技術(shù)上的進(jìn)步也引起業(yè)界關(guān)注。

通過多年研究探索，英特爾目前壓注的主要是2.5D EMIB、3D Foveros等幾種先進(jìn)封裝技術(shù)，力圖通過2.5D、3D和埋入式等多種異構(gòu)集成形式實(shí)現(xiàn)互連帶寬倍增與功耗減半的目標(biāo)。

2017年始，英特爾開始導(dǎo)入EMIB封裝，第其一代Foveros封裝則于2019年推出，當(dāng)時(shí)凸點(diǎn)間距為50微米。英特爾預(yù)計(jì)將在今年下半年稍晚推出的最新Meteor Lake處理器，將利用第二代Foveros封裝技術(shù)，使凸點(diǎn)間距進(jìn)一步縮小為36微米。

據(jù)英特爾官網(wǎng)今年5月19日消息，英特爾發(fā)布了先進(jìn)封裝技術(shù)藍(lán)圖。在藍(lán)圖中，英特爾期望將傳統(tǒng)基板轉(zhuǎn)為更為先進(jìn)的玻璃材質(zhì)基板。從英特爾PPT中看到，英特爾為此開發(fā)了共同封裝光學(xué)元件技術(shù)，通過玻璃材質(zhì)基板設(shè)計(jì)，利用光學(xué)傳輸?shù)姆绞皆黾有盘?hào)交換時(shí)的可用頻寬。英特爾稱，這一設(shè)計(jì)也使得芯片可以支持熱插拔使用模式。

圖片來源：英特爾官網(wǎng)截圖

今年7月，英特爾再宣布計(jì)劃推出Foveros Direct，實(shí)現(xiàn)了向直接銅對(duì)銅鍵合的轉(zhuǎn)變，通過HBI（Hybrid Bonding）技術(shù)以實(shí)現(xiàn)10微米以下的凸點(diǎn)間距，讓不同芯片之間可實(shí)現(xiàn)10倍以上的互聯(lián)密度提升。這就使得晶圓制造與先進(jìn)封裝之間的界限不再那么涇渭分明，但其對(duì)先進(jìn)封裝工廠要求也大幅提升。

英特爾并未透露現(xiàn)階段其3D Foveros封裝總產(chǎn)能，僅強(qiáng)調(diào)除了在美國(guó)奧勒岡州與新墨西哥州之外，在未來的檳城新廠也有相關(guān)產(chǎn)能建置，這三個(gè)據(jù)點(diǎn)的3D封裝產(chǎn)能合計(jì)將于2025年時(shí)增為目前的四倍。英特爾副總裁Robin Martin 22日受訪時(shí)強(qiáng)調(diào)，未來檳城新廠將會(huì)成為英特爾最大的3D Foveros先進(jìn)封裝據(jù)點(diǎn)。

英特爾二年前宣布投資35億美元擴(kuò)充新墨西哥州的先進(jìn)封裝產(chǎn)能，至今仍進(jìn)行中。至于檳城新廠，該公司表示，興建進(jìn)度符合計(jì)劃，外界推估，該新廠可能于2024年稍晚或2025年完工運(yùn)作。

No.2 三星先進(jìn)封裝

近日外媒消息顯示，三星將為AMD提供封裝服務(wù)。據(jù)悉三星電子第四代HBM（HBM3）以及封裝服務(wù)已經(jīng)通過AMD品質(zhì)測(cè)試。AMD的Instinct MI300系列AI芯片計(jì)劃采用三星HBM3及封裝服務(wù)，該芯片結(jié)合中央處理器（CPU）、圖形處理器（GPU）及HBM3，預(yù)計(jì)今年第四季發(fā)布。

業(yè)界消息顯示，由于三星是目前唯一能同時(shí)提供先進(jìn)封裝解決方案及HBM產(chǎn)品的企業(yè)，AMD原本考慮使用臺(tái)積電的先進(jìn)封裝服務(wù)，但因其產(chǎn)能無法滿足需求，最終只能改變計(jì)劃。

事實(shí)上，由于臺(tái)積電CoWoS先進(jìn)封裝技術(shù)的領(lǐng)先性，三星在當(dāng)前的先進(jìn)封裝之爭(zhēng)中并不占優(yōu)勢(shì)，為了爭(zhēng)奪未來先進(jìn)封裝市場(chǎng)份額，三星正在開發(fā)更先進(jìn)的 I-cube 和 X-cube 封裝技術(shù)。此外，三星近期宣布，將在2025年推出全球首款使用閘極全環(huán)晶體管 (GAA) 制程3D先進(jìn)封裝，提供客戶從代工生產(chǎn)到先進(jìn)封裝完整解決方案。目前，產(chǎn)業(yè)界尚未嘗試結(jié)合GAA制程與3D先進(jìn)封裝，因兩種制程復(fù)雜性都很高。

三星2020年首次推出7納米EUV制程的3D先進(jìn)封裝X-Cube，領(lǐng)先臺(tái)積電。2022年三星率先量產(chǎn)3納米GAA制程，半導(dǎo)體業(yè)務(wù)部門另組先進(jìn)封裝（AVP）團(tuán)隊(duì)，加速下代半導(dǎo)體后段制程研發(fā)，三星預(yù)估2027年如期量產(chǎn)1.4納米先進(jìn)制程。

No.3 臺(tái)積電先進(jìn)封裝

臺(tái)積電方面先進(jìn)封裝CoWoS封裝技術(shù)在近兩年一直遙遙領(lǐng)先。臺(tái)積電于2012年首次引入CoWoS技術(shù)，此后該技術(shù)持續(xù)迭代升級(jí)。

今年上半年業(yè)界消息顯示，作為突破最大可制造芯片尺寸界限的努力的一部分，臺(tái)積電正在研究其新的 Chip-On-Wafer-On-Substrate-L (CoWoS-L) 封裝技術(shù)，該技術(shù)將使其能夠構(gòu)建更大的超級(jí)載體中介層。針對(duì)2025年的時(shí)間跨度，下一代TSMC的 CoWoS 技術(shù)將使中介層達(dá)到 TSMC 最大reticle的六倍，高于其當(dāng)前中介層的3.3倍。這種強(qiáng)大的系統(tǒng)級(jí)封裝 (SiP) 旨在供對(duì)性能要求很高的數(shù)據(jù)中心和 HPC 芯片使用。

目前，臺(tái)積電憑借其領(lǐng)先的先進(jìn)封裝技術(shù)吃盡紅利，英偉達(dá)、蘋果和AMD的旗艦產(chǎn)品都離不開臺(tái)積電及其先進(jìn)封裝技術(shù)的支持。今年6月，蘋果新款Mac Pro換上了M2 Ultra，這顆蘋果有史以來面積最大的SoC，由兩顆M2 Max芯片“縫合”而成，晶體管數(shù)量直接翻倍，達(dá)到了1340億顆，其所啟用的便是臺(tái)積電的先進(jìn)封裝技術(shù)——UltraFusion。這也表明臺(tái)積電徹底將英特爾從蘋果的Mac產(chǎn)品線擠出。

據(jù)TrendForce集邦咨詢研究顯示，產(chǎn)能方面，當(dāng)前臺(tái)積電CoWoS封裝技術(shù)為目前AI服務(wù)器芯片主力采用者。集邦咨詢估計(jì)在高端AI芯片及HBM強(qiáng)烈需求下，TSMC于2023年底CoWoS月產(chǎn)能有望達(dá)12K，其中，英偉達(dá)在A100及H100等相關(guān)AI Server需求帶動(dòng)下，對(duì)CoWoS產(chǎn)能較年初需求量，估提升近5成，加上AMD、Google等高端AI芯片需求成長(zhǎng)下，將使下半年CoWoS產(chǎn)能較為緊迫，而此強(qiáng)勁需求將延續(xù)至2024年，預(yù)估若在相關(guān)設(shè)備齊備下，先進(jìn)封裝產(chǎn)能將再成長(zhǎng)3-4成。

目前臺(tái)積電面臨的問題主要是產(chǎn)能供應(yīng)不足，在2023年第二季度線上法說會(huì)上，臺(tái)積電表示,到2024年CoWos產(chǎn)能將擴(kuò)充2倍以上。臺(tái)積電總裁魏哲家表示，與AI芯片相關(guān)的一些高級(jí)封裝可能在2024年底之前仍然供應(yīng)緊張。因此，需求可能在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)持續(xù)超過供應(yīng)，因?yàn)锳MD和英偉達(dá)將無法擴(kuò)大生產(chǎn)至某個(gè)點(diǎn)，盡管某些4nm和5nm的產(chǎn)能是可用的。

除了CoWoS技術(shù)外，臺(tái)積電在先進(jìn)封裝上從不松懈。據(jù) LexisNexis 的數(shù)據(jù)，臺(tái)積電開發(fā)了最廣泛的先進(jìn)芯片封裝專利庫(kù)，目前臺(tái)積電擁有 2,946 項(xiàng)先進(jìn)封裝專利，并且質(zhì)量最高，衡量標(biāo)準(zhǔn)包括這些專利被其他公司引用的次數(shù)。在專利數(shù)量和質(zhì)量方面排名第二的三星電子擁有 2,404 項(xiàng)專利。英特爾排名第三，其先進(jìn)封裝產(chǎn)品組合擁有1,434項(xiàng)專利。

No.4 結(jié)語

為了適配高性能運(yùn)算、AI、5G等應(yīng)用的最新需求，封裝形態(tài)從2D邁向2.5D、3D的進(jìn)程不可避免，目前在先進(jìn)封裝的市場(chǎng)爭(zhēng)奪中，OSAT企業(yè)、晶圓代工廠、IDM、Fabless公司等均加入了其中，且斥資巨大。不同廠商對(duì)“先進(jìn)封裝”概念的理解直接影響著其技術(shù)產(chǎn)品布局，所導(dǎo)致的結(jié)果便是行業(yè)內(nèi)各類產(chǎn)品還存在著較大差異性，最為直面的表現(xiàn)便是‘先進(jìn)封裝’與‘傳統(tǒng)封裝’之間的定義尚存爭(zhēng)議。

這一背景下，不少業(yè)界人士認(rèn)為，先進(jìn)封裝技術(shù)的優(yōu)化還需要行業(yè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。英特爾制造、供應(yīng)鏈和營(yíng)運(yùn)集團(tuán)副總裁、戰(zhàn)略規(guī)劃部聯(lián)席總經(jīng)理盧東暉此前就強(qiáng)調(diào)，為使生態(tài)系統(tǒng)能從先進(jìn)封裝中獲益，不斷降低成本，英特爾呼吁建立新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試程序。