被臺(tái)積電拒絕代工，三星芯片制造突圍的關(guān)鍵在先進(jìn)封裝？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）根據(jù)相關(guān)媒體報(bào)道，臺(tái)積電拒絕為三星Exynos處理器提供代工服務(wù)，理由是臺(tái)積電害怕通過(guò)最先進(jìn)的工藝代工三星Exynos處理器可能會(huì)導(dǎo)致泄密，讓三星了解如何提升最先進(jìn)制程工藝的良率，而這恰恰是三星在先進(jìn)制程方面的最大痛點(diǎn)。

據(jù)悉，三星System LSI部門已經(jīng)改變了此前晶圓代工獨(dú)自研發(fā)的發(fā)展路線，轉(zhuǎn)而尋求外部聯(lián)盟合作，不過(guò)縱觀全球晶圓代工產(chǎn)業(yè)，只有臺(tái)積電、三星和英特爾三家企業(yè)具有尖端制程工藝代工的能力。而要發(fā)展最先進(jìn)的3nm和2nm工藝，對(duì)于三星來(lái)說(shuō)，可選的伙伴只有臺(tái)積電。然而，X平臺(tái)用戶@Jukanlosreve透露，臺(tái)積電不會(huì)與三星達(dá)成任何形式的合作以大規(guī)模生產(chǎn)Exynos系列處理器。臺(tái)積電并不擔(dān)心錯(cuò)失Exynos訂單，該公司可以憑借其及時(shí)交貨的優(yōu)勢(shì)收取溢價(jià)費(fèi)用。

不過(guò)，從三星System LSI部門的動(dòng)作來(lái)看，該公司并沒(méi)有將寶都押在純晶圓代工領(lǐng)域，而是將先進(jìn)封裝的權(quán)重大幅提升，作為該公司在高性能芯片制造領(lǐng)域突圍的關(guān)鍵。

三星晶圓代工繞不過(guò)良率低這道坎

根據(jù)臺(tái)灣供應(yīng)鏈人士透露，目前臺(tái)積電在2nm上進(jìn)展非常順利，良率已經(jīng)達(dá)到了60%。N2平臺(tái)能夠帶來(lái)效能提升15%，功耗降低30%。臺(tái)積電研發(fā)和先進(jìn)技術(shù)副總裁Geoffrey Yeap表示，N2是臺(tái)積電“四年多的勞動(dòng)成果”，首次采用新型全環(huán)繞柵極（GAA）納米片晶體管，目前主要客戶已經(jīng)完成2nm IP設(shè)計(jì)并開(kāi)始驗(yàn)證，臺(tái)積電還開(kāi)發(fā)出低阻值重置導(dǎo)線層、超高效能金屬層間電容，以此對(duì)2nm制程工藝的能效進(jìn)行提升。臺(tái)積電2nm工藝預(yù)計(jì)2025年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

和臺(tái)積電相比，三星在先進(jìn)制程方面的進(jìn)展就沒(méi)那么順利了。在當(dāng)前最前沿的3nm工藝節(jié)點(diǎn)上，臺(tái)積電的良率已經(jīng)超過(guò)了80%，而三星最開(kāi)始設(shè)定的首代和第二代3nm GAA技術(shù)的良率目標(biāo)是70%。然而，根據(jù)目前的記錄，三星第二代改良版3nm工藝平臺(tái)的良率只有20%。

盡管面臨挑戰(zhàn)，三星并未放棄，他們一方面在改善3nm工藝，另一方面也在推進(jìn)2nm工藝的研發(fā)。據(jù)悉，三星計(jì)劃在2027年推出代號(hào)為Ulysses（尤利西斯）的2nm工藝Exynos處理器，該處理器將用于Galaxy S27系列。

不過(guò)，如果良率問(wèn)題持續(xù)無(wú)法得到解決，三星在代工和芯片上的計(jì)劃都可能擱淺，搭載非高通芯片的三星旗艦機(jī)可能成為歷史。

三星選擇提升先進(jìn)封裝權(quán)重

根據(jù)韓媒此前的報(bào)道，三星正計(jì)劃“洗牌”先進(jìn)半導(dǎo)體封裝供應(yīng)鏈，將從根本上重新評(píng)估材料、零部件和設(shè)備，影響開(kāi)發(fā)到采購(gòu)各個(gè)環(huán)節(jié)，從而進(jìn)一步增強(qiáng)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力。據(jù)悉，三星優(yōu)先關(guān)注設(shè)備，跳出現(xiàn)有合作關(guān)系的限制，準(zhǔn)備在“性能”優(yōu)先的原則下，重新選擇供應(yīng)商。據(jù)悉，三星甚至考慮退回已采購(gòu)的設(shè)備，重新評(píng)估其是否符合新的標(biāo)準(zhǔn)。

在先進(jìn)封裝領(lǐng)域，三星的策略開(kāi)始由“一對(duì)一”聯(lián)合開(kāi)發(fā)計(jì)劃（JDP）模式轉(zhuǎn)為“一對(duì)多”的 JDP 模式，即同時(shí)與多家供應(yīng)商合作開(kāi)發(fā)，以尋求更先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，預(yù)計(jì)該計(jì)劃最早將于2025年實(shí)施。

在去年的年度股東大會(huì)上，三星聯(lián)席首席執(zhí)行官慶桂顯表示，三星電子在先進(jìn)封裝產(chǎn)業(yè)的投資成果將從2024年下半年開(kāi)始真正顯現(xiàn)。2024年三星大舉進(jìn)軍先進(jìn)封裝領(lǐng)域，預(yù)計(jì)2024年先進(jìn)封裝能夠?yàn)槿菐?lái)1億美元的營(yíng)收。

目前，三星在先進(jìn)封裝方面有很多代表性技術(shù)，比如I-Cube 2.5D封裝、X-Cube 3D IC和玻璃基板等。其中，三星I-Cube 2.5D封裝通過(guò)并行水平芯片放置防止熱量積存并擴(kuò)展性能。三星以硅通孔（TSV）和后道工序（BEOL）為技術(shù)基石，整合兩個(gè)以上的（不同）芯片，使之完美協(xié)作，讓系統(tǒng)發(fā)揮1+1 > 2的功能。

I-Cube 2.5D封裝包括I-Cube S、I-Cube E和H-Cube 三種產(chǎn)品形態(tài)。I-Cube SI-CUBE S 是一種異構(gòu)技術(shù)，將一塊邏輯芯片與一組高帶寬存儲(chǔ)器 (HBM) 裸片水平放置在一個(gè)硅中介層上，兼具高帶寬和高性能的優(yōu)勢(shì)，即使在大中介層下，仍具有出色的翹曲控制能力；I-Cube E 技術(shù)采用硅嵌入結(jié)構(gòu)，不僅具有硅橋的精細(xì)成像優(yōu)勢(shì)，也同時(shí)擁有PLP的技術(shù)特點(diǎn)：大尺寸、無(wú)硅通孔 (TSV) 結(jié)構(gòu)的RDL 中介層；H-Cube 是一種混合基底結(jié)構(gòu)，將精細(xì)成像的 ABF（Ajinomoto Build-up Film）基底和 HDI（高密度互連）基底技術(shù)相結(jié)合，可在 I-Cube 2.5D 封裝中實(shí)現(xiàn)較大的封裝尺寸。

三星3D IC封裝通過(guò)垂直堆疊的方式大幅地節(jié)省了芯片上的空間，主要包括X-Cube（微凸塊）和X-Cube（銅混合鍵合）兩種形態(tài)，前者通過(guò)增加每個(gè)堆棧的芯片密度，進(jìn)一步提升 X-CUBE 的速度或性能；后者與傳統(tǒng)的芯片堆疊技術(shù)相比，具有極大的布局靈活性優(yōu)勢(shì)。

除了在架構(gòu)上創(chuàng)新，在材料上三星也在關(guān)注玻璃基板。此前有消息人士稱，三星計(jì)劃于2026年大規(guī)模量產(chǎn)玻璃基板先進(jìn)封裝。該公司正在悄然布局用于FOPLP（面板級(jí)封裝）工藝的半導(dǎo)體玻璃基板，相較于塑料基板，玻璃基板以其優(yōu)異的導(dǎo)熱性和穩(wěn)定性，具有成本低、電學(xué)性能優(yōu)越以及低翹曲率等優(yōu)勢(shì)，被視為下一代封裝材料的理想選擇。不過(guò)，玻璃基板也面臨著高精度通孔、高質(zhì)量金屬填充、高密度布線和鍵合技術(shù)等方面的技術(shù)挑戰(zhàn)，如果不能妥善解決，也會(huì)演變成為先進(jìn)封裝的良率缺陷。

結(jié)語(yǔ)

從目前的情況來(lái)看，三星在先進(jìn)制程方面已經(jīng)深陷低良率的漩渦，且沒(méi)有什么有效的應(yīng)對(duì)手段，這導(dǎo)致三星的巨額投資無(wú)法變現(xiàn)。目前，尋求外部合作的三星，實(shí)際上可選對(duì)象只有臺(tái)積電，但臺(tái)積電很顯然不會(huì)參與這項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)奇高的商務(wù)合作。在后續(xù)發(fā)展上，三星在先進(jìn)封裝方面的布局有可能成為重點(diǎn)，成為Chiplet技術(shù)發(fā)展的重要力量，畢竟三星除了有制造、封裝，該公司的HBM技術(shù)也處于全球第一梯隊(duì)。