在過去幾年里，“缺芯”是半導(dǎo)體行業(yè)的老大難，“擴(kuò)產(chǎn)”則成了晶圓代工廠的常態(tài)。面對供應(yīng)不足的行業(yè)現(xiàn)狀，擴(kuò)大產(chǎn)能、搶占市場成為了全球晶圓代工企業(yè)共同的選擇。

半導(dǎo)體前段制程，已達(dá)極限

先前半導(dǎo)體的技術(shù)競賽，指的都是前段制程如何縮小尺寸，但現(xiàn)在幾乎已達(dá)技術(shù)極限。據(jù)悉，半導(dǎo)體行業(yè)游戲規(guī)則正在改變，原本后段制程認(rèn)為附加價值低，現(xiàn)在卻和前段制程一樣躋身熱門領(lǐng)域；主要戰(zhàn)場已移到后段制程，而不再是一味比線路的微細(xì)化了。

半導(dǎo)體若要功能更強(qiáng)、成本更低，就要另辟戰(zhàn)場。這時候脫穎而出的就是后段工程的晶片3D封裝技術(shù)，因可減少多余能源耗損，提高效率。例如講究輕巧的智慧型手機(jī)、AR或VR用頭盔等，都適合用到這種技術(shù)。此外，去年開始大家都在講碳中和，也使這項技術(shù)高度受重視。日本半導(dǎo)體業(yè)者指出，原本節(jié)省能源就是非做不可的事，但3D封裝技術(shù)現(xiàn)在變成最重要課題。

日本有多家企業(yè)擁有3D封裝技術(shù)。材料方面包括昭和電工材料（前日立化成）、JSR、揖斐電（Ibiden）、新光電氣工業(yè)等；制造設(shè)備有牛尾電機(jī)、佳能、迪斯科（Disco）、東京精密等，迪斯科和東京精密就獨占半導(dǎo)體切割設(shè)備市場。這些企業(yè)及一些研究所和大學(xué)，都在臺積電合作開發(fā)的名單內(nèi)。

事實上，2020年秋季全球半導(dǎo)體大缺貨時，電腦、游戲機(jī)等設(shè)備的后段工程材料就供不應(yīng)求。當(dāng)時揖斐電還為此決定投資1,800億日圓增產(chǎn)高性能IC封裝基板，預(yù)定2023年開始量產(chǎn)。業(yè)界人士透露，由于日本基板不足，曾導(dǎo)致部分外國半導(dǎo)體廠無法量產(chǎn)。

三星強(qiáng)攻先進(jìn)封裝

封裝是指將完成前端工藝的晶圓切割成半導(dǎo)體的形狀或?qū)ζ溥M(jìn)行布線。在業(yè)界，它也被稱為“后段制程”。

如今，隨著前端工藝中的小型化電路工作已達(dá)到極限，將芯片連接起來并使其作為單個半導(dǎo)體運行的所謂“3D封裝”或“小芯片”技術(shù)正受到關(guān)注。

尤其是英特爾和臺積電等全球半導(dǎo)體巨頭正在大舉投資先進(jìn)封裝設(shè)備。根據(jù)市場研究公司 Yole Development 的數(shù)據(jù)，英特爾和臺積電分別占據(jù) 2022 全球先進(jìn)封裝投資的公司 32% 和 27%。三星電子排名第四，僅次于臺灣后端工藝公司 ASE。

英特爾已經(jīng)在 2018 年推出了名為“Foveros”的 3D 封裝品牌，并宣布將把這項技術(shù)應(yīng)用到各種新產(chǎn)品中。它還設(shè)計了一種將每個區(qū)域組裝成產(chǎn)品的方法，將其制作成tiles。2020 年發(fā)布的一款名為“Lakefield”的芯片就是采用這種方式制成的，并安裝在三星電子的筆記本電腦中。

臺積電最近也決定使用這項技術(shù)生產(chǎn)其最大客戶 AMD 的最新產(chǎn)品。英特爾和臺積電非常積極地在日本建立了一個 3D 封裝研究中心，并從 6 月 24 日開始運營。

三星也在這個市場發(fā)力，在 2020 年推出了 3D 堆疊技術(shù)“X-Cube”。三星電子晶圓代工事業(yè)部總裁 Choi Si-young 在 Hot Chips 2021 上表示正在開發(fā)“3.5D 封裝”去年六月。半導(dǎo)體行業(yè)的注意力為零，三星的這個工作組是否能夠找到一種方法，使得三星與該領(lǐng)域的競爭對手保持領(lǐng)先。

為什么我們需要高性能封裝

隨著前端節(jié)點越來越小，設(shè)計成本變得越來越重要。高級封裝 (AP) 解決方案通過降低成本、提高系統(tǒng)性能、降低延遲、增加帶寬和電源效率來幫助解決這些問題。

數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、高性能計算機(jī)和自動駕駛汽車正在推動高端性能封裝的采用，以及從技術(shù)角度來看的演變。今天的趨勢是在云、邊緣計算和設(shè)備級別擁有更大的計算資源。因此，不斷增長的需求正在推動高端高性能封裝設(shè)備的采用。