先進(jìn)封裝則被視為延續(xù)摩爾定律壽命的重要技術(shù),英特爾(Intel)最新電腦處理器Meteor Lake將在9月發(fā)布,采用英特爾最先進(jìn)3D IC封裝技術(shù)「Foveros」,透過堆疊的封裝方式,增進(jìn)芯片效能。英特爾封裝/組裝/測試技術(shù)開發(fā)資深總監(jiān)Pat Stover就表示:「我在封裝領(lǐng)域已有27年經(jīng)驗(yàn),透過封裝延續(xù)了摩爾定律?!?/p>
半導(dǎo)體業(yè)者過去透過制程的微縮,追求在更小的芯片內(nèi)塞入更多電晶體,提升算力和效能,帶動各項(xiàng)電子產(chǎn)品的迭代。然而微縮存在物理極限,半導(dǎo)體三巨頭臺積電、英特爾和三星(Samsung Electronics),便聚焦研發(fā)將芯片如積木一樣堆疊并封住,用3D立體的方式解決微縮障礙,此種技術(shù)則被稱作先進(jìn)封裝。
英特爾最先進(jìn)的封裝技術(shù),一次看懂
先進(jìn)封裝指的是2.5D以上的封裝技術(shù)。2.5D是指將部分芯片堆疊;3D則是全部堆疊。臺積電大客戶蘋果(Apple)采用的InFo為2.5D封裝技術(shù),輝達(dá)(NVIDIA)AI芯片用到的CoWoS則是3D堆疊,又稱為3D IC。三星也分別推出I-Cube和X-Cube等封裝技術(shù)。
英特爾的2.5D封裝被稱為「EMIB」,自2017年開始導(dǎo)入于產(chǎn)品,資料中心處理器Sapphire Rapid即采用該技術(shù);而第一代的3D IC封裝則稱為「Foveros」,2019年時已用于英特爾上一代的計(jì)算機(jī)處理器Lakefield。
EMIB最大特色就是透過「硅橋(Sillicon Bridge)」,從下方來連接存儲器(HBM)和運(yùn)算等各種芯片(die)。也因?yàn)楣铇驎裨诨澹?a target="_blank">substrate)中并連接芯片,讓存儲器和運(yùn)算芯片能直接相連,加快芯片本身的能效。下圖藍(lán)色區(qū)域即為硅橋。
Foveros則是3D堆棧,象是做漢堡一樣,將存儲器、運(yùn)算和架構(gòu)等不同功能的芯片組堆棧起來后,運(yùn)用銅線穿透每一層,如同插在漢堡上的牙簽,達(dá)到連接的效果。最后,工廠會將已經(jīng)堆棧好的芯片送到封裝廠座組裝,將銅線與電路板上的電路做接合。九月將揭露更多技術(shù)細(xì)節(jié)的計(jì)算機(jī)處理器Meteor Lake即采用Foveros。下圖黃色區(qū)域即為銅線,連結(jié)球型封裝凸塊。
雖然技術(shù)上3D較為困難,但考量到成本控制和應(yīng)用需求,2.5D和3D當(dāng)前都擁有各自的市場。研調(diào)分析師指出,3D也還處于較前期的階段,2.5D也還未達(dá)到真正的放量,預(yù)計(jì)都還有一段發(fā)展時間。
Pat Stover表示,在英特爾IDM2.0的戰(zhàn)略下,即使客戶未在晶圓代工廠下單,也可以使用先進(jìn)封裝服務(wù)。他并透露,目前已有在洽談中的客戶,當(dāng)中包含美系云端業(yè)者。
換句話說,英特爾正努力甩開過去產(chǎn)品本位的思維,轉(zhuǎn)型為「客戶導(dǎo)向」的商業(yè)模式,客戶若只想在先進(jìn)封裝廠下單也沒有問題。
英特爾在2023年第二季的財(cái)報(bào)中揭露,來自晶圓代工服務(wù)部門(IFS)的營收季增翻倍來到2億3000萬美元,原因來自于旗下半導(dǎo)體設(shè)備商IMS Nanofabrication 的銷售額攀升,以及先進(jìn)封裝營收。業(yè)內(nèi)人士分析,封裝服務(wù)使用者為英特爾的外部客戶。
除了封裝,英特爾芯片組數(shù)計(jì)工程事業(yè)部副總裁Suresh Kumar透露,英特爾晶圓代工已在協(xié)助數(shù)家無晶圓廠客戶于先進(jìn)制程進(jìn)行驗(yàn)證,完成后將交由晶圓代工服務(wù)(IFS )進(jìn)行生產(chǎn)。
英特爾先進(jìn)封裝全球布局!
馬來西亞的第二大城市檳城(Penang),以文化交融的南洋建筑和娘惹菜聞名,宜人氛圍如同渡假勝地,很難與高科技聯(lián)想在一塊。事實(shí)上,美國最大半導(dǎo)體商英特爾(Intel)全球最先進(jìn)的封裝廠即將在這里誕生,屆時馬來西亞將成為英特爾最大的封測據(jù)點(diǎn)。
英特爾企業(yè)副總裁暨亞太日本區(qū)(APJ)總經(jīng)理Steve Long透露:「英特爾在亞太和日本地區(qū)多有投資,但馬來西亞投資額最多。」《數(shù)位時代》前往檳城直擊多個封測廠區(qū),包含先進(jìn)封裝、晶圓切割和挑撿、系統(tǒng)及自制設(shè)備廠和研發(fā)中心,解密英特爾最新的海外策略。
英特爾全球制造布局
英特爾當(dāng)前主要的先進(jìn)封裝技術(shù)有兩種,分別為2.5D的EMIB (嵌入式多芯片互連橋接,為水平整合封裝技術(shù))以及3D IC的Foveros (采用異質(zhì)堆疊邏輯處理運(yùn)算,可以把各個邏輯芯片堆棧一起)。用積木來比喻芯片的話,2.5D堆疊較少;3D則堆疊較多,于性能上自然也更好。
未來英特爾在馬來西亞將有六座工廠。現(xiàn)有的4座分別為檳城和居林(Kulim)的兩座封測廠,以及在居林負(fù)責(zé)生產(chǎn)測試設(shè)備的系統(tǒng)整合和制造服務(wù)廠(SIMS)和自制設(shè)備廠(KMDSDP)。
尚在興建中的,是分別位于檳城和居林的封測廠和組裝測試廠,待完工后馬來西亞將擁有6座英特爾的封測廠區(qū),榮登美國本土外,海外最大封測基地的寶座。
其中,位于檳城的封測廠未來將生產(chǎn)最先進(jìn)的3D IC封裝Foveros,預(yù)計(jì)會在2024或2025年啟用。英特爾指出,相較于今年,估計(jì)3D IC的產(chǎn)能將在2025年達(dá)到4倍,不過未透露廠區(qū)的產(chǎn)能。
英特爾副總裁兼馬來西亞分公司經(jīng)營總監(jiān)Chong AiK Kean指出,馬來西亞基礎(chǔ)建設(shè)完善、人民大部分都擁有相當(dāng)?shù)慕逃潭取⒘己玫挠⒄Z水平以及多種族融合的多元性。不難理解為何英特爾會落腳檳州。
值得一提的是,英特爾同時也在檳城設(shè)有研發(fā)中心。換句話說,英特爾在馬來西亞的所投資的設(shè)施加起來,幾乎就是「迷你英特爾」,僅未設(shè)有晶圓代工廠,凸顯出馬來西亞對英特爾至關(guān)重要的地位。
英特爾芯片組數(shù)計(jì)工程事業(yè)部副總裁Suresh Kumar表示,擁有設(shè)計(jì)能力是馬來西亞基地的重要特色,同一個專案能和美國奧勒岡州(Oregon)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)輪流進(jìn)行,24小時不間斷地投入研發(fā),「馬來西亞設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)擁有32年的歷史,加上產(chǎn)線近乎完整,在這邊設(shè)計(jì)速度也會較快。」
美中科技戰(zhàn)后,增加供應(yīng)鏈韌性已是必然,馬來西亞則是英特爾分散供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)的重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域之一。英特爾指出,公司占馬國電機(jī)及電子出口總額的兩成,每年花在當(dāng)?shù)毓?yīng)商的金額則來到3,300萬美元(約新臺幣10億5,394萬元)。
馬來西亞國際貿(mào)易暨工業(yè)部(MITI)統(tǒng)計(jì),馬國半導(dǎo)體占全球貿(mào)易總額的7%,于封測領(lǐng)域則達(dá)到13%,顯見封測產(chǎn)業(yè)興盛。約有50間半導(dǎo)體企業(yè)于該國設(shè)立封測廠,如美光(Micron)、德州儀器(TI)和車用半導(dǎo)體大廠恩智浦(NXP)。
英特爾自1972年在馬來西亞建立第一座廠區(qū)后,至今已有51年歷史。執(zhí)行長季辛格(Pat Gelsinger)于2021年宣布將投資200億美元的「IDM 2.0」計(jì)劃,當(dāng)中有70億美元將用于馬來西亞。目前該國已獲10億美元的先進(jìn)封裝投資,預(yù)計(jì)將再獲60億美元。加上舊有投資,至2032年英特爾投資馬國的累計(jì)總額將達(dá)140億美元(約新臺幣4,471億元)。
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