設(shè)計(jì)、制造、封測是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈最主要的環(huán)節(jié)，其中封裝作為后道工序在固定芯片引腳、增強(qiáng)物理性保護(hù)和環(huán)境性保護(hù)，增強(qiáng)散熱效果等方面發(fā)揮著重要作用。但是隨著制造工藝不斷演進(jìn)，已經(jīng)逼近物理極限，摩爾定律受到越來越多的挑戰(zhàn)，僅靠縮小線寬的辦法已經(jīng)無法同時滿足性能、功耗、面積以及信號傳輸速度等多方面的要求。在此情況下，越來越多的半導(dǎo)體廠商開始把注意力放在系統(tǒng)集成層面尋求解決方案，先進(jìn)封裝技術(shù)開始扮演重要角色。

先進(jìn)封裝延續(xù)摩爾定律

傳統(tǒng)封裝通常是指先將晶圓片切割成單個芯片再進(jìn)行封裝的工藝，主要包括單列直插封裝(SIP)、雙列直插封裝(DIP)、小外形封裝(SOP)、小晶體管外形封裝(SOT)、晶體管外形封裝(TO)等封裝形式。隨著半導(dǎo)體技術(shù)不斷演進(jìn)，進(jìn)入“超越摩爾”時代，半導(dǎo)體大廠的發(fā)展重點(diǎn)逐漸從過去著力于晶圓制造工藝技術(shù)節(jié)點(diǎn)的推進(jìn)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)級設(shè)計(jì)制造封裝技術(shù)的創(chuàng)新。先進(jìn)封裝技術(shù)得到空前發(fā)展。

“先進(jìn)封裝是指處于前沿的封裝形式和技術(shù)。目前，帶有倒裝芯片(FC)結(jié)構(gòu)的封裝、晶圓級封裝(WLP)、系統(tǒng)級封裝(SiP)、2.5D封裝、3D封裝等均被認(rèn)為屬地先進(jìn)封裝的疇。”長電科技高級副總裁劉銘此前接受記者采訪時介紹。

近幾年來，受限于工藝、制程和材料的瓶頸，摩爾定律的演進(jìn)開始放緩，芯片的集成越來越難以實(shí)現(xiàn)，3D封裝開始被認(rèn)為是后摩爾時代集成電路的一個重要發(fā)展方向。英特爾、臺積電、三星等半導(dǎo)體大廠都對3D封裝技術(shù)給予了高度重視。

英特爾的首席架構(gòu)師Raja表示，新的封裝技術(shù)可以徹底改變目前的芯片架構(gòu)，可以往芯片上方再疊加芯片。如果在處理器芯片上疊一顆5G基帶芯片，那么支持5G的處理器就誕生了。

在第二屆中國系統(tǒng)級封裝大會上，華為硬件協(xié)同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室首席架構(gòu)師吳伯平表達(dá)的觀點(diǎn)也很相似。吳伯平表示，盡管封裝也在追趕摩爾定律的速度，但因?yàn)榉庋b有多樣性，封裝與摩爾定律的趨勢并非完全一致的?，F(xiàn)在的一個趨勢就是把很多芯片封裝在一個大芯片內(nèi)，這種“組合”的方式是未來的大趨勢。

半導(dǎo)體龍頭強(qiáng)封裝技術(shù)開發(fā)

正是由于先進(jìn)封裝對半導(dǎo)體技術(shù)的演進(jìn)越來越重要，英特爾、臺積電、三星等龍頭廠商都給予了高度重視。

為了鞏固在高性能計(jì)算領(lǐng)域在的領(lǐng)先地位，英特爾近來持續(xù)強(qiáng)化在制程、架構(gòu)、內(nèi)存、超微互連、安全和軟件等領(lǐng)域的競爭力，先進(jìn)封裝正是英特爾架構(gòu)創(chuàng)新的主要戰(zhàn)略布局方向之一。本屆CES2019上，英特爾便重點(diǎn)展示了采用“Foveros”技術(shù)封裝的新一代CPU產(chǎn)品?！癋overos”作為英特爾最新推出3D封裝技術(shù)，可以在邏輯芯片上實(shí)現(xiàn)3D堆疊，將不同工藝、結(jié)構(gòu)、用途的芯片整合到一起，為設(shè)計(jì)人員提供了更大的靈活性。設(shè)計(jì)人員可以在新的產(chǎn)品形態(tài)中“混搭”不同的IC模塊、I/O配置，并使產(chǎn)品能夠分解成更小的“芯片組合”。英特爾發(fā)布的信息顯示，將于2019年下半年開始推出采用Foveros技術(shù)的產(chǎn)品，首款Foveros產(chǎn)品將整合10nm高性能芯片組合和22FFL的低功耗基礎(chǔ)芯片。

臺積電雖然是晶圓代工廠，聚集于半導(dǎo)體制造的前道工序，但是對于先進(jìn)封裝也極為重視。數(shù)年前便打造了WLSI(Wafer-Level-System-Integration)技術(shù)平臺，可提供多種晶圓級封裝技術(shù)的配套支持，包括CoWoS封裝、InFO封裝，以及針對PMIC等功率芯片的扇入型晶圓級封裝等。COWOS工藝主要與臺積電16nm工藝配套，能夠提供優(yōu)化的系統(tǒng)效能、更小的產(chǎn)品尺寸，并改善芯片之間的傳輸帶寬。根據(jù)DIGITIMES的報道，臺積電第四代CoWoS封裝將于2019年量產(chǎn)。而為了應(yīng)對人工智能對高效能運(yùn)算)芯片的需求，臺積電將于2020年推出第五代CoWoS封裝工藝。

作為臺積電的老對頭，三星在先進(jìn)封裝的開發(fā)上也不甘示弱，推出了可與臺積電CoWoS封裝制程相抗衡的I-Cube封裝制程。在2018年三星晶圓代工論壇日本會議上，三星公布了其封測領(lǐng)域的路線圖，三星已經(jīng)可以提供I-Cube2.5D封裝，2019年將會推出3DSiP系統(tǒng)級封裝。

中國企業(yè)不可錯失重要時間窗口

封測領(lǐng)域的中高端產(chǎn)品占比代表著一個國家或地區(qū)封測業(yè)發(fā)展水平，推動企業(yè)向中高端發(fā)展成為做強(qiáng)中國封裝產(chǎn)業(yè)的必然路徑。根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，2017年全球先進(jìn)封裝產(chǎn)值達(dá)約200億美元，占全球封測總值接近一半的市場，其中中國的先進(jìn)封裝產(chǎn)值約占11.9%。這顯示中國封測產(chǎn)業(yè)的整體技術(shù)水平仍然偏低，傳統(tǒng)封裝出貨量仍占主要份額，但是主要企業(yè)的水平已經(jīng)有了較大提升，國內(nèi)骨干的集成電路封裝企業(yè)(如長電科技、南通富士通、天水華天等)在先進(jìn)封裝技術(shù)的開發(fā)、儲備、應(yīng)用上得到了長足發(fā)展。發(fā)展先進(jìn)封裝技術(shù)是中國企業(yè)未來的重要方向。

近年來中國封裝產(chǎn)業(yè)之所以取得較快發(fā)展，與此前成功進(jìn)行了一系列企業(yè)并購有著重要關(guān)系。2016年長電科技完成對星科金鵬的并購，對星科金鵬的并購使長電科技進(jìn)入全球封測廠前三位。2015年通富微電出資約3.7億美金收購超威半導(dǎo)體(AMD)旗下的蘇州廠和馬來西亞檳城廠。AMD蘇州和AMD檳城主要從事高端集成電路封測業(yè)務(wù)，主要產(chǎn)品包括CPU(中央處理器)、GPU(圖形處理器)、APU(加速處理器)以及GamingConsoleChip(游戲主機(jī)處理器)等。2014年，華天科技4200萬美元收購美國FCI。FCI是美國一家提供先進(jìn)晶圓封裝代工的企業(yè)，其晶圓級封裝技術(shù)與天水華天具有很強(qiáng)的技術(shù)互補(bǔ)性。然而隨著國際環(huán)境的改變，特別是經(jīng)過一系列并購之后，對并購企業(yè)進(jìn)行深度整合開始成為封裝企業(yè)的工作重點(diǎn)。

通富微電總經(jīng)理石磊指出，半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展到今天，28nm的SoC產(chǎn)品是個節(jié)點(diǎn)，成本驅(qū)動的因素已經(jīng)基本消失，半導(dǎo)體的高速發(fā)展正在失去成本這一引擎。而SiP等先進(jìn)封裝可以彌補(bǔ)缺失的動力，這對中國半導(dǎo)體、對整個封測產(chǎn)業(yè)是一個重要的時間窗口。與全球一流封測企業(yè)相比，國內(nèi)企業(yè)綜合技術(shù)實(shí)力仍有一定差距。要實(shí)現(xiàn)加速發(fā)展，需要加大技術(shù)投入、重視人才培養(yǎng)并強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是一個全球化的產(chǎn)業(yè)，一定要加強(qiáng)國際合作，走出國門，開啟國際化戰(zhàn)略是封測企業(yè)做大做強(qiáng)的必由之路。

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