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华进半导体封装秦舒:先进封装技术使得后摩尔定律得以继续

秦舒 华进半导体封装.jpg

国际贸易争端使得半导体产业面临的不确定性增加,如何加快半导体产业的发展,如何实现半导体产业链的协同创新备受关注。9月4日,在第二届全球IC企业家大会上,由中国半导体行业协会集成电路分会、中国半导体行业协会封装分会、中国半导体行业协会支撑分会承办的主题为“同‘芯’协力,攻坚克难”的半导体产业链创新论坛在上海举行。华进半导体封装先进技术研发中心有限公司副总经理秦舒在会上表示,摩尔定律的延伸受到物理极限、巨额资金投入等多重压力,迫切需要新的技术延续工艺进步-,通过先进封装集成技术,实现高密度集成、体积微型化和更低的成本,使得“后摩尔定律”得以继续。

而采用以TSV为核心的高密度三维集成技术(3D IC)是未来封装领域的主导技术,3D IC与CMOS技术和特色工艺一起,构成后摩尔时代集成电路发展的三大支撑技术。

封装要贴近技术发展的需求,封装要贴近市场的需求和应用的需求,而面向物联网、人工智能、5G、毫米波、光电子领域的特色制造技术和定制化封装工艺,是实现中国集成电路特色引领的战略选择。过去我们谈封装,大家看的比较多是我有几条腿引出来,现在都是定制化了,不是给你几条腿,现在多一点的是128条腿,甚至可以做到几千个脚、几千个引线,这就是定制化设置,根据需求设置,这就是封装贴近技术发展的需求。

现在应用很多,也相应的要求封装多元化。比如人工智能、高性能计算,要求封装的类型是3D SRAM的ASIC,还有终端可扩展计算系统。比如数据中心,需要的封装是包含HBM、ASIC和3D SRAM的大尺寸2.5D封装,包含L3缓存分区的分离芯片的3D ASIC,包含多个光纤阵列的硅光子MCM。比如汽车电子,需求是驾驶辅助系统(ADAS)雷达设备的扇出封装,电动汽车和混合动力汽车中使用的MCU、电源管理系统的WB和IGBT封装模组。比如5G射频、毫米波,对于封装的要求是包含多款异质芯片的多芯片模组(例如LNA、PA、Switch和滤波器等),包含TSV Last工艺的3D集成以及集成天线和被动元器件需求。

TSV先进封装市场预测。预计2022年TSV高端产品晶圆出片量为60多万片;尽管数量有限,但由于晶片价值高,仍能产生高收入。而高带宽存储器(HBM)正在成为大带宽应用的标准。智能手机中成像传感器的数量不断增加,计算需求不断增长,促使3D SOC市场扩增。预计未来五年,12寸等效晶圆的出货数量将以20%的CAGR增加,从2016年的1.3M增加到2022年的4M。TSV在低端产品中的渗透率将保持稳定,其主要增长来源是智能手机前端模块中的射频滤波器不断增加,以支持5G移动通信协议中使用的不同频带。

2.5D Interposer市场前景。TSV Interposer是一种昂贵而复杂的封装工艺技术,成本是影响2.5D市场应用的关键因素,需要进一步降低封装或模块的总体成本。2016年到2022年,3D硅通孔和2.5D市场复合年增长率达20%;截至2022年,预计投产400万片晶圆。其市场增长驱动力主要来自高端图形应用、高性能计算、网络和数据中心对3D存储器应用的需求增长,以及指纹识别传感器、环境光传感器、射频滤波器和LED等新应用的快速发展;由于TSV Less 低成本技术的发展,2021年TSV Interposer市场的增速放缓,部分TSV Less技术将逐步替代TSV Interposer以实现2.5D;但部分市场预测,TSV Less技术的开发和商业化将会延迟;同时,为满足高性能计算市场,对TSV Interposer的需求持续增长。TSV Interposer将继续主导2.5D市场,像TSMC&UMC这样的参与者将扩大产能以满足市场需求。总体来看,TSV Interposer 仍具有强劲的市场优势。

总结来看,目前约75%左右的异质异构集成是通过有机基板进行集成封装,这其中大部分是SiP。余下的约25%是采用其他基板实现异质异构集成,这其中包含了硅转接板、fanout RDL以及陶瓷基板等。随着集成电路制造工艺节点的不断提高,成本却出现了拐点,无论从芯片设计、制造的难度,还是成本,多功能系统的实现越来越需要SiP和异质异构集成。随着人工智能和5G的发展,系统追求更高的算力、带宽,芯片的尺寸和布线密度也都在不断提高,使得2.5D封装的需求开始增加。2.5D系统集成封装涉及的技术和资源包含前道晶圆工艺、中道封装工艺和后道组装工艺,是很复杂的集成工艺,目前掌握全套技术的公司较少。

责任编辑:李佳师


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