全球集成电路产业风云变幻,先进封装厂成发展关键?

   日期:2024-08-20     来源:网络整理    作者:二手钢材网    浏览:214    评论:0    
核心提示:2.0”计划,该计划中的重要条目就是先进封装,英特尔专门拉上了IBM一起推动他们的Foveros先进封装体系。华为海思,全球先进封装的先驱者显然不同时代对这一词的定义不同,多年前,对于直插式(DIP)和表贴式(QFN)等封装类型来说,焊球阵列(BGA)倒装封装类型无疑属于先进类型。

半个多世纪以来,全球集成电路界经常上演“长期团结必然分裂,长期分裂必然团结”的戏剧。在产业变革的重要分水岭时间节点上,分工中,经常会出现一些影响因子较高的妙语,比如:

“真正的男人都有魅力。”

20世纪80年代末,面对无晶圆厂芯片设计公司()汹涌而来的浪潮,AMD创始人杰里桑德斯用这句话反击了这股咄咄逼人的潮流,引起舆论轩然大波。

如今,这句话可不可以升级为“每个好男人都有一个先进的封装工厂”?

我们来看三个具有代表性的事实:

1、去年11月,美国商务部披露计划斥资30亿美元扶持先进封装,而美国唯一一家拥有先进封装业务的“纯血统”公司Amkor也获得了4亿美元的政府补贴;

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2、2021年2月,英特尔新任CEO一上任就宣布了“英特尔IDM 2.0”计划,计划中的一个重要项目就是先进封装,英特尔专门拉来IBM来推广他们的先进封装系统。

3、台积电近日公布“晶圆制造2.0”模式,将晶圆代工+光罩+先进封装(CoWoS)的发展路线系统化、规范化。

更值得注意的是,自去年11月以来,业界不断有传言称,美国商务部(BIS)和具有浓厚冷战思维的参众两院议员“如坐针毡,感到美国等西方国家对中国大陆蓬勃发展的先进封装产业“如芒在背,如鲠在喉”,并计划出台一系列限制措施。

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在此背景下,美国国家标准与技术研究院(NIST)与战略与国际研究中心(CSIS)发布报告并达成共识,认为先进封装已成为中美半导体产业争夺的主战场之一。美国在未来十年的发展。

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包装,几十年来被广泛视为劳动密集型、高附加值发展潜力较小的产业,如今正迎来转机?

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在外包封测领域,中国市场份额比美国高出6个百分点(CSIS,2021年)

华为海思,全球先进封装先驱

先进封装,什么叫“先进”?显然,这个词的定义在不同的时代是不同的。很多年前,对于直插式封装(DIP)和表面贴装(QFN)等封装类型,球栅球栅阵列(BGA)倒装芯片封装类型无疑是一种先进的封装类型。

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我们今天谈论的先进封装,是单芯片晶体管架构、多芯片互联等多种因素共同作用的结果,也是技术从平面向三维演进的必然。

先进封装的快速发展,并非由制造端的二次演进和分化下的下游封测厂(OSAT)所驱动,而是被晶圆代工厂所主导。原因并不复杂——只有纯晶圆代工厂才能接触到最最了解前沿的芯片设计理念,也最能理解技术层面需要克服的“致命弱点”。

十几年前,台积电团队就应该发现,在平面2D封装体系下,随着逻辑芯片与存储芯片之间的数据传输量越来越大,整个芯片传输速度与功耗的利用率越来越低那么,有没有办法让逻辑芯片与存储芯片贴合得更加紧密,并减少引线宽度,从而大幅优化传输速度与功耗呢?

于是,替代传统封装基板的硅中介层应运而生,并瞬间成为满足先进封装要求的最标准的内部指标。

现任鸿海集团半导体战略长江尚义曾透露,全球第一个大胆采用台积电硅中介层CoWoS技术的芯片制造商,并不是目前与台积电命运相同的英伟达,而是曾经在芯片设计上与台积电并驾齐驱的华为海思。刚刚进入芯片行业,海思在2014年就对CoWoS进行了全面评估,包括成本、良率等,并决定占据先机。

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那时的华为海思常常以顽固的身影存在于全球潮流之中,多年后凭借勇于探索和创新闯入全球设计公司前七名。外界普遍推断,如果不是因为即使有美国的强势压制,海思至今依然稳坐全球设计公司前三的位置。

在华为海思和台积电双向冲锋的过程中,我们也能理解为何推动先进封装的主力来自于纯晶圆代工厂而非封测厂,毕竟前者有更大的资金池和容错空间,这对于新兴技术的推出和实施至关重要。

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CoWoS(Chip on Wafer on)是一种2.5D/3D封装技术,可分为两个部分,CoW(Chip on Wafer)是指晶圆堆叠,WoS(Wafer on)则是将晶圆堆叠在基板上的封装。 AI GPU 上所需的高带宽内存(HBM)与 CoWoS 技术相辅相成。

HBM的高密度连接和短路设计需要采用CoWoS等2.5D封装技术,这在传统PCB或封装基板上很难实现。

华为海思敢为天下先的另一个重要原因是,他们是国内最早尝试的厂商之一。

根据台积电公开资料显示,海思2014年与其合作的64位Arm架构服务器处理器(经查,应为海思第三代服务器处理器16nm鲲鹏916正式型号)于2015年正式发布。 2019年初推出920系列,华为将该系列更名为鲲鹏,采用台积电异构CoWoS 3D IC封装工艺,将16nm逻辑芯片与28nm I/O芯片集成,实现了高性价比的系统解决方案,可视为早期实践。

据华为另一篇公开发表的论文显示,海思2019年量产的第四代服务器处理器鲲鹏920(7nm工艺,官方型号),采用 FPGA技术,将7nm逻辑芯片与16nm I/O芯片集成到SoC中。

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随后,国家知识产权局官网曝光了华为海思芯片堆叠技术的发明专利图,该技术利用3D MCM封装的芯片基于技术堆叠在一起,解决性能、面积和成本问题。

这与华为轮值董事长郭平在随后的年报发布会上透露的“未来可能会采用多核芯片设计,提高芯片性能”和“以区换性能,以堆料换性能”的策略高度一致。虽然华为在先进制程的道路上遇到阻碍,但这仍将是其在逆境中突破的途径之一。

 
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