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英特尔积极扩产先进封装,挑战三星台积电?
英特尔积极扩产先进封装,确实对三星和台积电构成了挑战,但能否成功挑战二者地位还需观察其技术突破、产能提升及市场接受度等多方面因素。以下是对英特尔、三星、台积电在先进封装领域的详细分析:
英特尔扩产计划:
英特尔正在马来西亚槟城兴建最新的封装厂,强化2.5D/3D封装布局。这将是继英特尔新墨西哥州及奥勒冈厂之后,首座在美国之外采用英特尔Foveros先进封装架构的3D封装厂。
英特尔规划到2025年3D Foveros封装的产能将达到当前水平的四倍,届时槟城新厂将会成为英特尔最大的3D先进封装据点。
英特尔还将在马来西亚另一居林高科技园区兴建另一座组装测试厂,未来在马来西亚的封测厂将增至六座。
技术进展:
英特尔目前主要压注2.5D EMIB、3D Foveros等几种先进封装技术,力图通过2.5D、3D和埋入式等多种异构集成形式实现互连带宽倍增与功耗减半的目标。
英特尔预计将在今年下半年稍晚推出的最新Meteor Lake处理器,将利用第二代Foveros封装技术,使凸点间距进一步缩小为36微米。
英特尔发布了先进封装技术蓝图,期望将传统基板转为更为先进的玻璃材质基板,并开发了共同封装光学元件技术,通过玻璃材质基板设计,利用光学传输的方式增加信号交换时的可用频宽。
英特尔计划推出Foveros Direct,实现了向直接铜对铜键合的转变,通过HBI(Hybrid Bonding)技术以实现10微米以下的凸点间距,让不同芯片之间可实现10倍以上的互联密度提升。
三星市场动态:
三星将为AMD提供封装服务,其第四代HBM(HBM3)以及封装服务已经通过AMD品质测试。AMD的Instinct MI300系列AI芯片计划采用三星HBM3及封装服务。
由于台积电CoWoS先进封装技术的领先性,三星在当前的先进封装之争中并不占优势。为了争夺未来先进封装市场份额,三星正在开发更先进的I-cube和X-cube封装技术。
技术规划:
三星宣布将在2025年推出全球首款使用闸极全环晶体管(GAA)制程3D先进封装,提供客户从代工生产到先进封装完整解决方案。
三星2020年首次推出7纳米EUV制程的3D先进封装X-Cube,领先台积电。2022年三星率先量产3纳米GAA制程,半导体业务部门另组先进封装(AVP)团队,加速下代半导体后段制程研发。
台积电技术领先:
台积电的CoWoS封装技术在近两年一直遥遥领先。台积电于2012年首次引入CoWoS技术,此后该技术持续迭代升级。
台积电正在研究其新的Chip-On-Wafer-On-Substrate-L(CoWoS-L)封装技术,该技术将使其能够构建更大的超级载体中介层。下一代TSMC的CoWoS技术将使中介层达到TSMC最大reticle的六倍,高于其当前中介层的3.3倍。
市场地位:
台积电凭借其领先的先进封装技术吃尽红利,英伟达、苹果和AMD的旗舰产品都离不开台积电及其先进封装技术的支持。
据TrendForce集邦咨询研究显示,当前台积电CoWoS封装技术为目前AI服务器芯片主力采用者。集邦咨询估计在高端AI芯片及HBM强烈需求下,TSMC于2023年底CoWoS月产能有望达12K。
产能挑战:
台积电面临的问题主要是产能供应不足。在2023年第二季度线上法说会上,台积电表示到2024年CoWos产能将扩充2倍以上,但与AI芯片相关的一些高级封装可能在2024年底之前仍然供应紧张。
专利储备:
台积电开发了最广泛的先进芯片封装专利库,目前拥有2,946项先进封装专利,并且质量最高。在专利数量和质量方面排名第二的三星电子拥有2,404项专利,英特尔排名第三,其先进封装产品组合拥有1,434项专利。
在先进封装领域,台积电技术布局全面且产品进展领先,英特尔技术独树一帜且路线清晰,三星虽加速追赶但目前仍相对落后。 以下是具体分析:
三星:加速追赶,技术布局初显但相对落后
组织架构调整:三星设备解决方案(DS)部门于6月中旬成立直属于联席CEO的半导体封装工作小组,集结测试、系统封装工程师、研究员及内存与代工部门人员,旨在加强与晶圆代工大客户在封装领域的合作,提出更先进的封装解决方案。
技术发展历程:三星较早推出2.5D封装技术I-Cube,2020年8月宣布推出新一代3D封装技术X-Cube,基于TSV硅穿孔技术堆叠不同芯片,已用于7nm及5nm工艺。2021年年末开发出最新的2.5D封装解决方案H-Cube,并正在开发“3.5D封装”技术。
当前地位:尽管三星在先进封装领域加速发力,但对比台积电和英特尔的封装技术及商业运用情况,目前仍处于落后状态。
英特尔:技术独树一帜,发展路线清晰
技术首创:英特尔在先进封装技术上具有开创性,早在2018年底便推出业界首创的3D逻辑芯片封装技术Foveros 3D,实现在逻辑芯片上堆叠不同制程的逻辑芯片。
发展路线:英特尔公布了封装技术的四点发展路线,包括EMIB技术(首个采用2.5D嵌入式桥接解决方案,第四代至强处理器Sapphire Rapids已采用)、Foveros技术(提供史上首个3D堆叠解决方案)、Foveros Omni技术(使裸片到裸片的互连和模块化设计更灵活)以及Foveros Direct技术(实现铜对铜键合转变和低电阻互连)。
技术特点:英特尔的封装技术路线涵盖了从2.5D到3D的多个维度,且各技术点具有明确的应用方向和优势,如EMIB技术的嵌入式桥接、Foveros技术的3D堆叠等,体现了其在先进封装领域的全面布局和深入探索。
台积电:技术领先,产品进展瞩目
技术整合:台积电将2.5D和3D先进封装相关技术整合为“3DFabric”平台,前段技术包含3D的整合芯片系统(SoIC InFO-3D),后段组装测试相关技术包含2D/2.5D的整合型扇出(InFO)以及2.5D的CoWoS系列家族,客户可自由选配。
产品突破:台积电公布了3D Fabric平台取得的两大突破性进展,一是完成全球首颗以各应用系统整合芯片堆叠(TSMC-SoICTM)为基础的中央处理器,采用Chip-on-Wafer(CoW)技术将SRAM堆叠为3级缓存;二是使用Wafer-on-Wafer(WoW)技术堆叠在深沟槽电容器芯片顶部的突破性智能处理单元。此外,CoW和WoW的N7芯片已投入生产,对N5技术的支持计划在2023年进行。
产能布局:台积电将在竹南打造全球首座全自动化3D IC先进封装厂,预计今年下半年开始生产,并在日本筑波建立3D IC研发中心,已于今年6月24日启用,体现了其在先进封装领域的产能扩张和技术研发的双重投入。
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