臺(tái)積電攜手美國(guó)客戶(hù)共同測(cè)試、研發(fā)先進(jìn)的“整合芯片”封裝技術(shù)

據(jù)報(bào)道，全球最大半導(dǎo)體代工企業(yè)臺(tái)積電正在與 Google 等美國(guó)客戶(hù)共同測(cè)試、開(kāi)發(fā)一種先進(jìn)的“整合芯片”封裝技術(shù)，并計(jì)劃于 2022 年量產(chǎn)。

屆時(shí)，Google 及 AMD 將成為其第一批客戶(hù)，Google 計(jì)劃將最新技術(shù)的芯片用于自動(dòng)駕駛，而 AMD 則希望借此加大在與 Intel 之間競(jìng)爭(zhēng)勝出的概率。

臺(tái)積電將此 3D 封裝技術(shù)命名為“SoIC（System on Integrated Chips）”，該方案可以實(shí)現(xiàn)將幾種不同類(lèi)型的芯片（例如處理器、內(nèi)存或傳感器）堆疊和鏈接到一個(gè)封裝實(shí)體之中，因此得到的芯片尺寸更小，性能更強(qiáng)，能耗也更低。多名消息人士稱(chēng)，此技術(shù)將有助于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)改變當(dāng)前摩爾定律難以延續(xù)的現(xiàn)狀。

2018 年 4 月，在美國(guó)加州圣克拉拉舉行的第二十四屆年度技術(shù)研討會(huì)上，臺(tái)積電首度對(duì)外界公布了這一技術(shù)方案，它的出現(xiàn)，迎合了“異構(gòu)小芯片集成”的趨勢(shì)，是該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。

根據(jù)臺(tái)積電在會(huì)中的說(shuō)明，SoIC 是一種創(chuàng)新的多芯片堆疊技術(shù)，一種晶圓對(duì)晶圓的鍵合技術(shù)。它是基于臺(tái)積電的晶圓基底芯片（CoWoS）封裝技術(shù)與多晶圓堆疊（WoW）封裝技術(shù)開(kāi)發(fā)的新一代創(chuàng)新封裝技術(shù)，可以讓臺(tái)積電具備直接為客戶(hù)生產(chǎn) 3D IC 的能力。

有別于傳統(tǒng)的封裝技術(shù)，TSMC-SoIC 是以關(guān)鍵的銅到銅接合結(jié)構(gòu)，搭配直通硅晶穿孔（TSV）實(shí)現(xiàn)的 3D IC 技術(shù)。2019 年 4 月，臺(tái)積電宣布完成全球首顆 3D IC 封裝。

今年 4 月，臺(tái)積電宣布封裝技術(shù)再升級(jí)，針對(duì)先進(jìn)封裝打造的晶圓級(jí)系統(tǒng)整合技術(shù)（WLSI）平臺(tái)，通過(guò)導(dǎo)線互連間距密度和系統(tǒng)尺寸上持續(xù)升級(jí)，SoIC 技術(shù)除了延續(xù)及整合現(xiàn)有整合型扇出（InFO）及 CoWoS 技術(shù)，在系統(tǒng)單芯片性能上也取得顯著突破。

目前臺(tái)積電已完成 TSMC-SoIC 制程認(rèn)證，開(kāi)發(fā)出了微米級(jí)接合間距制程，并獲得較高的電性良率與可靠度數(shù)據(jù)。

無(wú)獨(dú)有偶，在 3D 封裝技術(shù)方面，三星和英特爾也并沒(méi)有落于人后。

今年 8 月，三星公布了自家的 X-Cube 3D IC 封裝技術(shù)，其全稱(chēng)為 eXtended-Cube，意為拓展的立方體。在 Die 之間的互聯(lián)上面，它使用的是成熟的硅穿孔工藝。

目前 X-Cube 測(cè)試芯片已經(jīng)能夠做到將 SRAM 層堆疊在邏輯層之上，通過(guò) TSV 進(jìn)行互聯(lián)，制程使用三星自家 7nm EUV 工藝。

三星表示這樣可以將 SRAM 與邏輯部分分離，更易于擴(kuò)展 SRAM 的容量。另外，3D 封裝縮短了 Die 之間的信號(hào)距離，能夠提升數(shù)據(jù)傳輸速度并提高能效。

而英特爾則更為激進(jìn)，早在 2018 年 12 月，就展示了名為“Foveros”的全新 3D 封裝技術(shù)，這是繼 2018 年英特爾推出嵌入式多芯片互連橋接（EMIB）封裝技術(shù)之后的又一個(gè)飛躍。

今年 6 月 11 日，英特爾更是直接推出采用 Foveros 3D 封裝技術(shù)和混合 CPU 架構(gòu)的英特爾酷睿處理器 Lakefield。

另外，據(jù)多家消息人士稱(chēng)，規(guī)模相對(duì)較小的中芯國(guó)際也正在尋求點(diǎn)亮類(lèi)似的先進(jìn)芯片封裝技能，他們也已經(jīng)從臺(tái)積電的一些供應(yīng)商訂購(gòu)設(shè)備，以運(yùn)行小型先進(jìn)封裝生產(chǎn)線。

封裝，這個(gè)以往在芯片產(chǎn)業(yè)鏈中處于低端的流程，無(wú)疑已經(jīng)成為多方勢(shì)力角逐的新賽道，而不管“鹿死誰(shuí)手”，消費(fèi)者都將享受到更好的智能設(shè)備。
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