英特尔为了满足当前在全球先进制程制造的布局,不久前宣布在已经有投资了 51 年历史的马来西亚扩增先进封装的产能,目标是在 2025 年将先进封装的产能较当前提升达4倍。
而针对如此大规模的先进封装产能扩张,市场开始质疑的是订单将从哪里来?对此,市场人士分析,英特尔看上的订单来源除了本身晶圆制造出来的芯片之外,英特尔先进封装将会独立接单,也或许会个能够支撑营运的机会。
英特尔积极布局先进封装产能
目前英特尔马来西亚在槟城与居林共有四个据点,包括晶片排序、挑选与准备、晶片薄化与切割、整合封装与测试,以及测试设备研发,加上测试机台研发生产。
其中,槟城厂 Foveros 先进 3D 封装厂正在兴建中,居林还有另一座整合封装与测试厂也在盖。届时完工后,英特尔马来西亚将有六座工厂,成为英特尔支援全球生态系的封装测试重镇。
英特尔副总裁兼亚太区总经理 Steve Long 表示,新厂 2024 年底或 2025 年启用,2025 年先进 3D 封测产能将比 2023 年扩增4倍。
根据英特尔的说明,现阶段旗下的主要先进封装技术分为 2.5D 的 EMIB (嵌入式多晶片互连桥接,为水平整合封装技术),以及 3D 的 Foveros (采用异质堆叠逻辑处理运算,可以把各个逻辑信片堆栈一起) 两大类。
首先,2.5D 的 EMIB 主要应用于逻辑运算芯片和高带宽内存的拼接,目前已发布的 Intel Xeon Max 系列、Intel Data Cneter GPU Max 系列都已搭载 EMIB 封装技术。
至于,更先进的 3D Foveros 先进封装技术部分,则是让顶层芯片不再受限于基层芯片大小,且能够搭载更多顶层与基层芯片,并通过铜柱直接将顶层晶片与基板相连,减少硅通孔 (TSV) 数量以降低其可能造成之干扰。未来将搭载在即将发布的 Meteor Lake、Arrow Lake 和 Lunar Lake 等系列处理器上。
以即将于 2023 年 9 月份发布的新一代 Meteor Lake 系列处理器为例,该系列处理器不仅是第一款采用 Intel 4 制程的处理器,也是第一个大量采用EUV 光刻技术的制程,对英特尔是关键一步。其中,EUV 不但能降低大量生产晶片模组(CPU tile)的成本,且台积电 5 / 6 纳米GPU芯片模组(GFX tile),系统芯片模组(SoC tile)及输出入芯片模组(IOE tile)也能有较高的良率,减少生产成本。
而这些模组再通过 3D Foveros 封装技术,也就是基底晶圆(Base Die)藉由 Foveros 连接技术可以在这个基底晶圆上堆叠处理器的各个单元。如此一来,便可以依照客户需求建构出更多元,性能更加强大的产品,而处理器的架构和制程转换的成本也会降低。英特尔对此也预告,之后的 Arrow Lake 系列甚至是 Lunar Lake 系列都会采用这个封装技术,市场预计这将是英特尔未来在处理器发展上的一项利器。
面对如此的发展趋势,在英特尔重返晶圆代工领域,预计将在 4 年推动 5 个先进节点制程来提供 IFS 晶圆代工服务,而且大幅增加先进封装产能的情况下,接下来是不是能有足够的订单来维持整体产能的扩张动作,成为了业界关注的焦点。
三星分食台积电订单
AI晶片带动先进封装需求强劲,台积电、三星揭开新一波抢单大战。
韩国媒体“Business Korea”报道,半导体业界人士透露,三星正与辉达展开合作,目前辉达GPU所用的HBM3和先进封装订单,已进入技术验证阶段,一旦验证程序完成,辉达将向三星采购HBM3,并将高阶GPU H100晶片的先进封装委托给三星生产。
事实上,辉达执行长黄仁勳5月底来台时曾表示,辉达供应链将力求多元性,目前最高阶H100晶片除了给台积电代工外,也将加入三星、英特尔。没想到,黄仁勳“转单说”可能成真。
辉达原本多数GPU先进封装都交由台积电代工,并使用台积电先进CoWoS封装技术,但随着近期AI晶片需求暴增,台积电产能无法满足客户需求,促使辉达将部分订单转向三星,不再由台积电独吞肥单。
半导体业内人士预测,先进封装竞争力将决定半导体企业未来的命运。台积电目前在HBM和GPU先进封装技术超越对手,早在2011年就切入CoWoS封装技术,至2021年跨入第五代。TrendForce最新报告指出,至2023年底,台积电CoWoS先进封装产能可望达到月产能1.2万片,其强劲动能可望延续到2024年,如果设备进驻顺利,年产能可望达到12万片,甚至可能在2024年翻倍。
国内产业链在先进封装中的机会
长期以来,封装测试环节都是芯片产业链的底端,因此很早就从日韩向中国大陆转移。因此,大陆拥有全球领先的封测大厂——长电科技、通富微电和华天科技。当然,这几家厂商也都有自己的先进封装规划。
那么,除了封测环节,国内厂商还能在先进封装发展中捕捉到哪些机会呢?
这个核心命题是chiplet,无论是2.5D封装还是3D封装,die是其中的核心环节,那么国内产业链除了直接布局先进封装工艺之外,也可以关注die本身和die to die之间的互联技术。
目前,国产企业在核心芯片如计算芯片、内存芯片方面还存在技术代差,不过可以积极拥抱UCIe的行业标准,在特色功能die上发力,借此打入AMD、英特尔、高通、三星、台积电等大厂的供应链。另外,先进封装和AI芯片挂钩更加明显,AI芯片对于一般芯片的设计规模要求最高,且需整合高速I/O、高速网络等功能单元,也是一个可以切入产业链的方向。
除了芯片本身,设备端也是国产公司打入先进封装产业的一个有效渠道。晶圆级封装需要的设备与前道晶圆制造类似,涉及光刻机、涂胶显影设备、薄膜设备、电镀设备、刻蚀设备、清洗设备、量测设备等。国产厂商如北方华创、芯源微、盛美上海、中科飞测等都有借力的机会。