台積電北美年度技術論壇發表多項先進半導體技術,除了備受矚目的埃米級 A16 先進製程,還有創新 NanoFlexTM 支援奈米片電晶體、N4C 製程、CoWoS、系統整合晶片、系統級晶圓 (SoW)、矽光子整合、車用先進封裝等,在在顯示先進封裝成為半導體業顯學。
台積電 CoWoS 能在單一中介層並排放置更多處理器核心及高頻寬記憶體 (HBM),藉台積電系統整合晶片 (SoIC) 3D 晶片堆疊領先解決方案,客戶趨向採用 CoWoS 搭配 SoIC 及其他元件,以實現系統級封裝 (System in Package,SiP) 整合。
至於,系統級晶圓提供 12 吋晶圓容納大量晶粒,有更多運算能力,大幅減少資料中心空間,並將每瓦效能提升好幾級。台積電量產首款 SoW 產品採邏輯晶片為主整合型扇出 (InFO) 封裝,運用 CoWoS 封裝技術的升級版將在 2027 年準備就緒。升級版透過整合 SoIC 技術、HBM 及其他元件,打造強大且運算能力媲美資料中心伺服器機架,甚至整台伺服器的晶圓級系統。
▲ 台積電 CoWoS。(Source:台積電)
藉由先進封裝達到晶片運算效能的提升,不僅成為業界的發展主流,也成功為「摩爾定律」續命。然而,就連各大晶圓代工業者都如火如荼投入先進封裝技術發展下,傳統封測產業是否將面臨發展風險與結構重組,也成為整個業界關注焦點。
傳統封裝通常是指先將晶圓片切割成單個晶片,再進行封裝的技術形式。傳統封裝主要是利用導線框架作為載體,採用導線鍵合互連的形式。在市場需求的推動下,傳統封裝業持續不斷創新、演變當中,進而出現了各種新型的封裝結構。現階段,隨著電子產品及設備的高速化、小型化、系統化、低成本化的要求不斷提高,傳統封裝的局限性越來越明顯,需求數量隨之下降。
▲ 各產品應用先進封裝演變。 (Source:科磊)
與傳統封裝技術相比,先進封裝具有小型化、輕薄化、高密度、低功耗和功能融合等優點,不僅可以提升性能、拓展功能、最佳化形態,相比系統級晶片(SoC),還可以降低成本。雖然先進封裝有著性能與輕薄化的絕大優勢,但對於封測客戶而言,成本是更大的挑戰。由於複雜設計和製程,它的製造成本遠高於傳統封裝,並非所有應用都會採用先進封裝,特別是對於成本敏感的應用領域。
從應用領域來看,先進封裝技術主要應用在高性能、高整合度的設備中,如智慧型手機、伺服器、高性能計算設備等。而傳統封裝技術則更多的應用在成本敏感、技術要求不那麼高的領域,如消費電子、家用電器等。
儘管先進封裝技術以其高整合度、高性能、低能耗等優點,正在逐漸取代傳統封裝在一些高階應用中的地位。但其高成本和高技術要求,並非所有領域都將採用先進封裝技術。反觀傳統封裝技術則以其低成本、製程相對單純、高成熟度等優點,在消費性電子、物聯網、汽車電子,甚至部分入門型智慧型手機的應用上仍占有其優勢,技術提供者仍是傳統封測廠。也因此,儘管面臨晶圓廠跨入封測領域的威脅與風險,傳統封測廠因產品線多元且封裝型態複雜、量大有優勢,且積極開發新技術維持競爭力。
(首圖來源:台積電)