轻拔琴弦|三大晶圆厂竞逐3D封装
自集成电路发明以来 ， 已经历经了数十载风波 。 在这些年中 ， 半导体先进制程按照摩尔定律飞速发展 。 如今 ， 随着摩尔定律放缓 ， 集成电路产业正在进入后摩尔定律时代 。 要延续摩尔定律 ， 解开后端“封装”技术的瓶颈成为法门之一 。
近几年来 ， 一些晶圆大厂的发展重心正在从过去追求更先进纳米制程 ， 转向封装技术的创新 。 诸如三星、台积电、英特尔等芯片制造厂商纷纷跨足封装领域 ， 3D封装技术无疑开始成为巨头角逐的重要战场 。
为什么是3D封装？
封装技术伴随集成电路发明应运而生 ， 主要功能是完成电源分配、信号分配、散热和保护 。 伴随着芯片技术的发展 ， 封装技术也在不断革新 。
此前芯片都是在2D层面展开的 ， 业内研究重点都放在如何实现单位面积上元器件数量的增加以及微观精度的改进 ， 之后不少大厂开始拓展思维 ， 研究把一块芯片从2D展开至3D ， 套用刘慈欣科幻大作《三体》里的一个梗 ， 3D芯片对传统2D芯片发动了一场“降维打击” 。
3D封装号称是超越摩尔定律瓶颈的最大“杀手锏” ， 它又称立体封装技术 ， 是在X-Y平台的二维封装的基础上向z方向发展的高密度封装技术 。
【轻拔琴弦|三大晶圆厂竞逐3D封装】与传统封装相比 ， 使用3D技术可缩短尺寸、减轻重量达40-50倍;在速度方面 ， 3D技术节约的功率可使3D元件以每秒更快的转换速度运转而不增加能耗 ， 寄生性电容和电感得以降低 ， 同时 ， 3D封装也能更有效地利用硅片的有效区域 。 这种封装在集成度、性能、功耗等方面更具优势 ， 同时设计自由度更高 ， 开发时间更短 ， 是各封装技术中最具发展前景的一种 。
鉴于这些优势 ， 先进封装技术的应用似乎不可避免 。 根据麦姆斯咨询援引Yole预测 ， 2019年-2024年期间先进封装市场预计将以8%的复合年增长率增长 ， 市场规模到2024年将达到440亿美元；与此同时 ， 传统封装市场的复合年增长率预计仅为2.4% 。 随着对人工智能(AI)需求的增长 ， 对半导体的需求将会大幅增加 。
当然 ， 对3D技术的需求取决于一系列因素 ， 包括智能手机 ， 平板电脑 ， 可穿戴设备和其他相关消费品的蓬勃发展市场 ， 以及多个半导体公司的生态系统 （不仅仅是几个大公司）致力于升级到更新的封装技术 。
目前市场上仍然存在关于3D封装技术的不确定性 。 例如 ， 何时以及如何采用这些新的封装配置 ， 谁将在市场中占据主导地位？所有半导体行业的公司（例如 ， 内存供应商 ， 逻辑制造商 ， 代工厂和封装分包商）必须探索战略联盟和合作伙伴关系 ， 以确保开发出可行的先进封装生态系统 。
对于IC制造商 ， 代工厂和其他公司来说 ， 还有可能在定价和数量方面赢得竞争对手 。 因此 ， 半导体企业在高级封装方面面临着至关重要的决策 ， 他们的目标是成为先行者还是快速追随者决定了这些选择的复杂程度 。
通过对三大晶圆代工巨头在先进封装上的表现 ， 我们或许可以了解一二 。
一马当先的台积电
说到晶圆厂的封装布局领先者当属台积电 ， 台积电在封装技术上陆续推出 2.5Ｄ的高端封装技术 CoWoS（Chip-on-Wafer-on-Substrate） ， 以及经济型的扇出型晶圆InFO（ Integrated Fan-out ）都非常成功 ， 可以说一路从三星手上分食苹果订单 ， 到独享苹果订单 ， 靠的就是封装技术领先对手 ， 将其产业地位推上另一个高峰 。
早在10年前台积电就看出随着半导体前段工艺的快速微缩 ， 后段封装技术会跟不上前段工艺的脚步 ， 台积电技术往前冲刺的脚步会因此被拖累 ， 等到那时 ， 摩尔定律真的会失效 ， 因此毅然决定投入封装技术 ， 在 2008 年底成立导线与封装技术整合部门（Integrated Interconnect and Package Development Division, IIPD ) 。
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