什么是先进封装?先进封装有哪些技术

不同功能的晶片处理器、记忆体和关键元件加速整合,体积更微型化,性能要求更高,使得晶圆制造技术更复杂。为突破半导体制造的物理局限,小晶片技术(Chiplet)冒出头,可因应晶片高度整合且微型化的设计需求,先进封装技术在晶片微缩制程中,扮演关键角色,能提高晶片运算速度、降低功耗,并加速晶片传输速度。

先进封装技术涵盖晶圆级扇入扇出型(Fan-out/Fan in)封装、内埋式封装、覆晶组装(Flip-Chip assembly)、2.5D/3D晶片堆叠封装等。

台积电积极布局3D晶片制造与封装,前段3D制程包括SoIC半导体制程整合,搭配后段3D包括CoWoS及InFO等封装,包办3D晶片制造和封装制程一条龙。

CoWoS封装是什么

CoWoS是台积电3D晶片制程后段封装的一项技术,主要可分为两大部分,其一是CoW(Chip-on-Wafer)晶片堆叠制程,主要在晶圆厂内透过65奈米制造并进行矽穿孔蚀刻等作业,包括中介层(interposer)处理及把晶片连结至中介层。

其二是WoS(Wafer-on-Substrate)制程,将晶片堆叠封装在基板上,包括在基板上切割与封装。

为什么台积电要扩充CoWoS封装产能

生成式人工智慧(Generative AI)应用带动高阶AI伺服器需求,AI晶片是AI伺服器运算的关键大脑,辉达(NVIDIA)和超微(AMD)是主导AI晶片设计的两大厂商,不仅都在台积电下单投片,也都采用台积电的CoWoS先进封装,这使得台积电CoWoS产线供不应求,促使台积电积极扩充产能。

产业人士指出,CoWoS封装所需中介层材料,因高精度设备不足和关键制程复杂,使得中介层材料供不应求,也牵动CoWoS封装排程及AI晶片出货。

台积电未来扩充CoWoS产能的计划是什么

台积电总裁魏哲家在1月中旬法人说明会中表示,AI晶片先进封装需求持续强劲,供不应求状况可能延续到2025年,今年先进封装产能持续规划倍增,2025年持续扩充先进封装产能。

魏哲家说,台积电布局先进封装技术已超过10年,预估包括CoWoS、3D IC、SoIC等先进封装,未来数年年复合成长率至少可超过50%,台积电持续研发下一代CoWoS先进封装技术。

行政院副院长郑文灿今天在嘉义县政府宣布,台积电将在嘉义科学园区设2座CoWoS先进封装厂,首座CoWoS厂预计5月动工,2028年量产。台积电也证实,进驻嘉义科学园区设先进封装厂,因应市场对半导体先进封装产能强劲需求。

还有哪些台湾厂商布局CoWoS和其他先进封装

由于台积电CoWoS产能供不应求,产业人士透露,辉达已向封测厂增援先进封装产能,其中艾克尔(Amkor)去年第4季起逐步提供,日月光投控(3711)旗下矽品今年第1季也开始加入。

日月光投控今年资本支出规模较去年大增40%至50%,65%用于封装、特别是先进封装项目。日月光投控预期,今年在先进封装与测试营收占比更高,AI相关高阶先进封装收入将翻倍,今年相关营收增加至少2.5亿美元。

半导体封测厂力成也扩大先进封装产能,有别于CoWoS架构。力成主要布局扇出型基板封装(fan out on substrate)技术,整合特殊应用晶片(ASIC)和高频宽记忆体(HBM)先进封装架构。

晶圆测试厂京元电因应CoWoS先进封装后的晶圆测试需求,今年相关晶圆测试产能将扩充超过2倍,预估今年AI相关业绩占京元电整体业绩比重可到10%。

全球先进封装市场和主要大厂现况为何

包括台积电、美国英特尔(Intel)、韩国三星(Samsung)等整合元件制造厂(IDM),以及半导体后段专业封测委外代工(OSAT)如台湾日月光投控、艾克尔(Amkor)、中国江苏长电等,布局2.5D先进封装,这6家厂商囊括全球超过80%的先进封装晶圆产能。

此外,日本索尼(Sony)、力成、美国德州仪器(TI)、韩国SK海力士(SK Hynix)、联电等,也布局先进封装产能。

台积电未来在CoWoS月产能规划为何

产业人士分析,去年7月到去年底,台积电积极调整CoWoS先进封装产能,已逐步扩充并稳定量产;去年12月台积电CoWoS月产能增加到1.4万片至1.5万片,预估到今年第4季,台积电CoWoS月产能将大幅扩充到3.3万片至3.5万片。(中央社)


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