從技術力比到整合力，台積電、英特爾瞄準先進封裝搶布生態系

受到AI晶片浪潮帶動，「先進封裝」成為半導體產業最夯的技術。而它的重要性並非只彰顯於算力需求，在半導體製程越來越昂貴、摩爾定律也走到極限下，先進封裝的「整合力」成為業者突圍的重要武器。

台積電、英特爾、三星皆已深耕先進封裝多年，也早已推出相對應的解決方案，但這些半導體巨擘們著眼的還不只如此，除了自家技術外，它們正積極地拉攏供應鏈、制定標準、建構生態系，加速先進封裝技術發展的同時，也奠基自身未來的話語權。

英特爾就選擇從制定標準著手，提出通用晶片模組互聯介面（UCIe, Universal Chiplet Interconnect Express）聯盟的做法，透過屬於開放規格、標準化連接，協議直接採用現今成熟的 PCI Express（PCIe）與近期積極發展的 Compute Express Link（CXL）標準。

會從 Chiplet（小晶片）著手的原因就在於，近年來有越來越多半導體業者發現採用小晶片架構設計晶片，並且透過先進封裝技術進行整合，比過去傳統的 SoC（系統單晶片）方式具有更高的成本效益。也因此，英特爾連接小晶片的標準著手，UCIe 是具有完整磊晶之間介面堆疊的標準，並且能支援 2D、2.5D 和橋接封裝，預計未來發展還將會支援 3D 封裝。

▲ 採用 Chiplet 架構設計晶片，並且透過先進封裝技術進行整合成為顯學，然而各家需自行開發解決方案，英特爾因而從連接小晶片的標準著手，推動 UCIe 標準。（Source：英特爾）

直接參與 UCIe 聯盟工作的英特爾封裝測試技術開發部門資深首席工程師錢治國就表示，在必須延續摩爾定律 (Moore’s Law) 發展的情況下，先進封裝成為半導體發展重要的一環。

錢治國進一步指出，如果將 UCIe 標準放到針對先進封裝產業的影響來看，它的確是提供了 SoC 內各小晶片間連接介面標準的制定，而這也是當初英特爾推廣 UCIe 標準聯盟的初衷。因為當前的先進封裝大多數分成了 2.5D 與 3D 不同的結構，但也有人將其分為 2.1D、2.2D 等等結構，各家的結構設計可說是百花齊放。

然而，在這些結構中，各家公司有各自不同的連結介面解決方案，甚至一家公司也有多種的解決方案。因此，為了先前所說的客戶需求，這些連接介面的標準既是要最領先的技術，也必須有兼容各家標準的包容性。這當中先進技術的應用與包容性也就必須在標準的討論中取捨，最後形成共識後提供給各合作夥伴與會員來使用，而且這樣的標準還是開放的，不會被收取任何授權費用。

另一方面，UCIe 聯盟因為制定了許多標準，例如為了要達到相關的標準性能，其中要做什模樣的封裝架構，或是當中介面的走線要如何設計，這些都在標準中都有所制定。這些標準其實也提供了需要進行先進封裝的這些客戶們規範，也就是透過 UCIe 標準所建構的先進封裝能夠達提供晶片最後甚麼樣的性能，這就讓客戶能有所遵循，在設計產品時就能夠進行相關設計而不需要一開始的盲目摸索，這對半導體產業擴大影響力能有很大的幫助。

目前參與 UCIe 聯盟的公司包括高通、AMD、Arm、輝達、台積電、日月光、華邦電、愛普科技，以及三星等半導體業者，其他還有 Google Cloud、微軟與 Meta 亦為會員之一，以及其他的 120 多家公司。

▲ 英特爾主導 UCIe 產業聯盟，包括台積電、日月光、微軟、高通、三星、AMD、Arm 等為創始成員。（Source：英特爾）

台積電力推 3D Fabric 聯盟

台積電也同樣著眼於布局生態系，它在 2022 開放創新平台生態系統論壇上即宣布成立開放創新平台 (OIP) 的 3DFabric 聯盟。

事實上，3DFabric 聯盟是植基於台積電 2020 年推出的 3DFabric，這項技術涵蓋範圍從先進矽製程，到矽堆疊與後段的 CoWoS 與 InFO 先進封裝技術在內的完整解決方案。正因為其 3DFabric 技術已有客戶基礎，台積才又在 2022 年將 3DFabric 解決方案擴大成聯盟，目標是協助客戶達成晶片及系統級創新的快速實作，並鞏固其自身在先進封裝的影響力。

▲ 台積電植基於其先進封裝技術，成立 3DFabric 聯盟，加速 3D IC 生態系發展與創新。（Source：台積電）

3DFabric 聯盟是台積電的第六個開放創新平台聯盟，也是半導體產業中第一個與合作夥伴攜手加速創新及完備 3D 積體電路 (3D IC) 生態系統的聯盟，這個聯盟餐與者包含了電子設計自動化（EDA）、矽智財（IP）、設計中心聯盟（DCA）/價值鏈聯盟（VCA）、記憶體、委外封裝測試（OSAT）、基板及測試的企業，包含 Ansys、Cadence、西門子、ARM、美光、三星、SK海力士、Amkor、日月光、愛德萬測試等都是成員。

▲ 台積電 3D Fabric 聯盟成員一覽。（Source：台積電）

不僅成立聯盟，台積電也在聯盟成立時，推出 3Dblox 標準，將設計生態系統與經由驗證的 EDA 工具與流程加以結合，以支援 3DFabric 技術。而這項標準的目的在於打破過往設計 3D IC 時，每間 EDA 供應商都使用自己偏好的語言，而導致 3D IC 設計流程極度複雜的局面。透過模組化的 3Dblox 標準，以單一格式制定 3D IC 設計中的關鍵物理堆疊及邏輯連接資訊，可用於 3D IC 設計的各個面向上，達成簡化 3D IC 設計的輸入，並顯著提升不同工具之間互通性的目標。

▲ 台積電與 Ansys、Cadence、Siemens 和 Synopsys 一起創建了 3Dblox 標準，目標協助客戶更輕鬆地設計 3D IC。（Source：台積電）