2024年4月4日，SK海力士宣布，在美國印第安納州西拉斐特（West Lafayette）建造適于AI的存儲器先進(jìn)封裝生產(chǎn)基地，同時與美國普渡（Purdue）大學(xué)等當(dāng)?shù)匮芯繖C(jī)構(gòu)進(jìn)行半導(dǎo)體研究和開發(fā)合作。公司計劃向該項(xiàng)目投資38.7億美元。

當(dāng)?shù)貢r間4月3日，公司與印第安納州、普渡大學(xué)、美國政府有關(guān)人士在位于西拉斐特的普渡大學(xué)舉辦了投資簽約儀式活動，并在此發(fā)表了上述計劃。

印第安納州州長埃里克·霍爾科姆（Eric Holcomb）、美國參議員（印第安納州）托德·楊（Todd Young）、白宮科技政策辦公室主任阿拉提·普拉巴卡爾(Arati Prabhakar)、美國商務(wù)部部長助理阿倫·文卡塔拉曼（Arun Venkataraman）、印第安納州商務(wù)部部長大衛(wèi)·羅森伯格（David Rosenberg）、普渡大學(xué)校長蔣濛（Mung Chiang）、普渡研究財團(tuán)理事長米奇·丹尼爾斯（Mitch Daniels）、西拉斐特市市長艾琳·伊斯特（Erin Easter）等美方有關(guān)人士和韓國政府的駐美韓國大使趙賢東（Hyundong Cho）、駐芝加哥總領(lǐng)事金丁漢（Junghan Kim）出席了此次活動。SK集團(tuán)由SK美洲對外合作主管副會長俞柾準(zhǔn)、SK海力士CEO郭魯正、P&T擔(dān)當(dāng)副社長崔宇鎮(zhèn)等高層人士參加了會議。

SK海力士表示，印第安納州工廠預(yù)計在2028年下半年開始量產(chǎn)新一代HBM等適于AI的存儲器產(chǎn)品。公司將以此領(lǐng)先激活全球AI半導(dǎo)體供應(yīng)鏈。”還補(bǔ)充道：“通過在印第安納州建設(shè)的生產(chǎn)基地和R&D設(shè)施，將在當(dāng)?shù)貏?chuàng)造1000個以上的工作崗位，為地區(qū)社會發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

在去年AI時代開始的同時，HBM等超高性能存儲器的需求劇增，半導(dǎo)體先進(jìn)封裝的重要性也隨之加大。

SK海力士在用于AI的存儲器市場掌握主導(dǎo)權(quán)，隨后為了加強(qiáng)技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)力考慮在美國投資先進(jìn)后端工藝領(lǐng)域，并尋找最合適的地點(diǎn)。美國聚集了AI領(lǐng)域的大型科技客戶，也在積極推進(jìn)先進(jìn)后端工藝方面的技術(shù)研究。


人工智能、數(shù)據(jù)中心引領(lǐng)先進(jìn)封裝市場持續(xù)成長

隨著摩爾定律的放緩，先進(jìn)制程的推進(jìn)的成本越來越高，先進(jìn)封裝能以更加具有性價比的方 式提高芯片集成度，提高芯片互聯(lián)速度，實(shí)現(xiàn)更加高的帶寬，已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在高端消費(fèi)電子、人工智能、服務(wù)器、汽車等領(lǐng)域，先進(jìn)封裝已經(jīng)滲透進(jìn)各個行業(yè)的終端應(yīng) 用中。

在 AI 領(lǐng)域，算力和功耗是 AI 芯片最關(guān)鍵的指標(biāo)。隨著摩爾定律的放緩，單純依靠先進(jìn)制程 來提升算力性價比越來越低，先進(jìn)封裝發(fā)揮著越來越關(guān)鍵的作用。目前英偉達(dá)、amd 的 AI 芯 片均采用了臺積電的 Cowos 先進(jìn)封裝，CoWoS 是一種 2.5D、3D 的封裝技術(shù)，可以分成 CoW 和 WoS 來看。Cowos 先將芯片通過 Chip on Wafer（CoW）的封裝制程連接至硅晶圓，再把 CoW 芯片與基板（Substrate）連接，整合成 CoWoS。 在硅中介層中，臺積電使用微凸塊（μBmps）、硅穿孔（TSV）等技術(shù)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)引線鍵合用 于裸片間連接，大大提高了互聯(lián)密度以及數(shù)據(jù)傳輸帶寬。 相較于傳統(tǒng)的芯片封裝技術(shù)，CoWoS 技術(shù)有以下幾個優(yōu)勢： 高度密集：此技術(shù)可以使多個芯片在一個封裝中實(shí)現(xiàn)高度集成，從而可以在更小的空間內(nèi)提 供更強(qiáng)大的功能。 高速和高可靠性：由于芯片與晶圓直接相連，從而可以提高信號傳輸速度和可靠性。同時， 此技術(shù)還可以有效地縮短電子器件的信號傳輸距離，從而減少傳輸時延和能量損失。 高性價比：CoWoS 技術(shù)可以降低芯片的制造成本和封裝成本，因?yàn)樗梢员苊鈧鹘y(tǒng)封裝技術(shù) 中的繁瑣步驟（例如銅線纏繞、耗材成本高等），從而可以提高生產(chǎn)效率和降低成本。 目前大部分 AI 芯片均采用 HBM 存儲，HBM 的高焊盤數(shù)和短跡線長度要求需要 2.5D 先進(jìn)封裝 技術(shù)，因此目前幾乎所有的 HBM 系統(tǒng)都封裝在 CoWoS 上。

對于 AI 芯片廠商，Cowos 不僅可以提高系統(tǒng)性能，還可以降低功耗、縮小封裝尺寸，獲得了 AI 芯片廠商廣泛采用，英偉達(dá)的 H100、AMD 的 MI300 等熱門 AI 芯片均采用了 Cowos 封裝。 在 AI 芯片需求等推動下，臺積電 Coows 產(chǎn)能持續(xù)吃緊，2023 年底產(chǎn)能 15000 片每月， 預(yù)計 CoWoS 封裝的月產(chǎn)能預(yù)計將在 2024 年第一季度達(dá)到 17000 片晶圓。臺積電還為 CoWoS 生產(chǎn)分 配更多晶圓廠產(chǎn)能，這將導(dǎo)致 2024 年 CoWoS 封裝的月產(chǎn)能逐季增加，最終達(dá)到 26000-28000 片晶圓。 在人工智能、自動駕駛等算力需求暴漲的背景下，先進(jìn)封裝在提高芯片集成度、縮短芯片距 離、加快芯片間電氣連接速度以及性能優(yōu)化的過程中扮演了越來越重要角色。 根據(jù)市場調(diào)研機(jī)構(gòu) Yole 數(shù)據(jù)預(yù)測，全球先進(jìn)封裝市場規(guī)模將由 2022 年的 443 億美元，增長 到 2028 年的 786 億美元，年復(fù)合成長率為 10.6%，增速遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)封裝。


先進(jìn)封裝市場格局

近年各大廠商陸續(xù)將先進(jìn)封裝視為關(guān)鍵技術(shù)。

全球先進(jìn)封裝的參與者眾多，其解決方案涵蓋（超）高密度扇出（有機(jī)中介層）、3D片芯堆疊、2.5D硅中介層、2.5D嵌入式硅橋、3D堆疊存儲器等幾大類。

龍頭代工廠及其解決方案當(dāng)屬臺積電（InFO，集成扇出）、日月光（FOCoS，芯片后裝的基板上扇出芯片）、三星（2.5DRDL（再分布層））、Amkor Technology（S-SWIFT，高密度扇出線）等。

典型工藝的布局包括：

2.5D：CoWoS（臺積電）、EMIB（英特爾）、I-Cube（三星）、XDFOI（長電科技）等；

3D：SoIC（臺積電）、Foveros（英特爾）、X-Cube（三星）、3D-eSinC(華天科技）等。

目前臺積電已成為先進(jìn)封裝技術(shù)創(chuàng)新的引領(lǐng)者之一，相繼推出了基板上晶圓上的芯片（CoWoS）封裝、整合扇出型（InFO）封裝、系統(tǒng)整合芯片（SoIC）等。

CoWoS是臺積電推出的一種2.5D封裝技術(shù)，其中“CoW”指芯片堆疊; “WoS”則是將芯片堆疊在基板上。

臺積電在先進(jìn)封裝領(lǐng)域發(fā)展迅速并具有市場前瞻性。在移動運(yùn)算、物聯(lián)網(wǎng)、汽車及高效能運(yùn)算等領(lǐng)域持續(xù)發(fā)展以滿足多樣化市場需求。臺積電現(xiàn)整合旗下SolC.lnFO及CoWos等3D IC技術(shù)平臺，并命名為“3DFabric”。

英特爾推出了EMIB、Foveros和Co-EMIB等先進(jìn)封裝技術(shù)，力圖通過2.5D、3D和埋入式3種異質(zhì)集成形式實(shí)現(xiàn)互連帶寬倍增與功耗減半的目標(biāo)。

三星電子推出了扇出型面板級封裝（Fan-Out Panel Level Package, FOPLP）技術(shù)，在大面積的扇出型封裝上進(jìn)一步降低封裝體的剖面高度、增強(qiáng)互連帶寬、壓縮單位面積成本，取得性價比的優(yōu)勢。

我國在封裝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展上擁有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。相對于半導(dǎo)體制造的其他環(huán)節(jié)，封裝測試的進(jìn)入壁壘相對較低，作為全球最大的半導(dǎo)體消費(fèi)市場，這也為中國企業(yè)提供了更多的發(fā)展機(jī)會。

國內(nèi)封測企業(yè)按照技術(shù)儲備、產(chǎn)品線情況、先進(jìn)封裝收入占比等指標(biāo)，一般可分為三個梯隊(duì)：

第一梯隊(duì)企業(yè)已實(shí)現(xiàn)第三階段焊球陣列封裝（BGA）、柵格陣列封裝（LGA）、芯片級封裝（CSP）穩(wěn)定量產(chǎn)，且具備全部或部分第四階段封裝技術(shù)量產(chǎn)能力（如SiP、Bumping、FC），同時已在第五階段晶圓級封裝領(lǐng)域進(jìn)行了技術(shù)儲備或產(chǎn)業(yè)布局（如TSV、Fan-Out/In）。

國內(nèi)獨(dú)立封測第一梯隊(duì)代表企業(yè)有長電科技、通富微電、華天科技等，三家廠商在2022年全球前十大OSAT（封裝測試企業(yè)）排名中，分別占據(jù)了第三、第四、第六的位置。

此外國內(nèi)一些新興的封測廠近年來也在不斷地在先進(jìn)封裝領(lǐng)域投資擴(kuò)產(chǎn)。


兩大巨頭拉攏產(chǎn)業(yè)鏈

在 AI 芯片浪潮推動下，先進(jìn)封裝成為了半導(dǎo)體行業(yè)最炙手可熱的核心技術(shù)。臺積電、英特爾在夯實(shí)自身基礎(chǔ)、積累豐富經(jīng)驗(yàn)的同時，也正積極地拉攏供應(yīng)鏈、制定標(biāo)準(zhǔn)、建構(gòu)生態(tài)，從而增強(qiáng)自身的話語權(quán)。

英特爾力推 UCIe（Universal Chiplet Interconnect Express）產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟

UCIe 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟是一個由諸多半導(dǎo)體、科技、互聯(lián)網(wǎng)巨頭所建立的組織，由英特爾牽頭，聯(lián)合了臺積電、三星、日月光（ASE）、AMD、ARM、高通、谷歌、Meta（Facebook）、微軟等十家行業(yè)領(lǐng)先公司，目前共有超過 120 多家公司加入，于 2022 年 3 月成立，旨在打造一個全新的 Chiplet 互聯(lián)和開放標(biāo)準(zhǔn) UCIe。

UCIe 聯(lián)盟因?yàn)橹贫嗽S多標(biāo)準(zhǔn)，例如為了要達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)性能，其中要做什么樣的封裝架構(gòu)，或是當(dāng)中介面的走線要如何設(shè)計，這些都在標(biāo)準(zhǔn)中都有所制定。

英特爾主導(dǎo) UCIe 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，包括臺積電、日月光、微軟、高通、三星、AMD、Arm 等為創(chuàng)始成員。


臺積電力推 3D Fabric 聯(lián)盟

臺積電也積極布局生態(tài)系統(tǒng)，于 2022 年宣布成立開放創(chuàng)新平臺 (OIP) 的 3DFabric 聯(lián)盟。

3DFabric 聯(lián)盟是基于臺積電 2020 年推出的 3DFabric，這項(xiàng)技術(shù)涵蓋范圍從先進(jìn)硅制程，到硅堆疊與后段的 CoWoS 與 InFO 先進(jìn)封裝技術(shù)在內(nèi)的完整解決方案。

臺積電植基于其先進(jìn)封裝技術(shù)，成立 3DFabric 聯(lián)盟，加速 3D IC 生態(tài)系發(fā)展與創(chuàng)新。

正因?yàn)槠?3DFabric 技術(shù)已有客戶基礎(chǔ)，臺積才又在 2022 年將 3DFabric 解決方案擴(kuò)大成聯(lián)盟，目標(biāo)是協(xié)助客戶達(dá)成芯片及系統(tǒng)級創(chuàng)新的快速實(shí)作，并鞏固其自身在先進(jìn)封裝的影響力。

3DFabric 聯(lián)盟是臺積電的第六個開放創(chuàng)新平臺聯(lián)盟，也是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中第一個與合作伙伴攜手加速創(chuàng)新及完備 3D IC) 生態(tài)系統(tǒng)的聯(lián)盟。

這個聯(lián)盟涉及電子設(shè)計自動化（EDA）、硅架構(gòu)（IP）、設(shè)計中心聯(lián)盟（DCA）/價值鏈聯(lián)盟（VCA）、內(nèi)存、外包封裝測試（OSAT）、基板及測試的企業(yè)，包含 Ansys、Cadence、西門子、 ARM、美光、三星、SK 海力士、Amkor、日月光、愛德萬測試等都是成員。