半導體異質整合發展,台積電、日月光兩大龍頭齊聲需藉產業鏈合作

新聞媒體 2021-12-01


針對半導體先進封裝中異質整合的發展,國內兩大半導體龍頭台積電與日月光紛紛表示,延續摩爾定律的方式,除了製程線寬的微縮之外,先進封裝異質整合也是未來重要的發展趨勢。其中,台積電卓越科技院士暨研發副總余振華指出,台積電先進封裝異質整合面臨解決方案成本控制、精準製程控制兩大挑戰,盼與產業鏈共同努力。至於,日月光集團研發中心副總經理洪志斌則是指出,異質整合的多樣性可從晶圓端、也可從封裝端發展,甚至結合已熟知的系統解決方案技術,使整個半導體供應鏈都有發揮空間。

台積電與日月光兩大半導體龍頭 30 日國際半導體產業協會(SEMI)所舉辦線上領袖對談中,台積電余振華指出,異質整合技術在台積電從倡議到開發,發展、到後來商業化已經成為當前的新顯學,為半導體提供了更多價值,這結果不論前段或後段產業都樂見這樣的發展。而台積電的 3D Fabric 平台已建立,且率先進入量產階段,從異質整合系統整合到現在的系統微縮,類似 SoC 的微縮,講究效能耗能與尺寸微縮,系統微縮新階段則是追求更高系統效能、更低耗能,以及更緊密尺寸變成體積上的精進。

至於,針對異質整合產業來說是很大的新領域,就台積電的切入方式,其中當然面臨挑戰。而挑戰主要在兩個部分,一是解決方案成本控制、再來就是精準製程控制。其從成本控制來看,台積電前段先進製程早就進入奈米級,而先進封裝是個位數微米等級,若以台積電前段製程或傳統封裝設備製程切入,異質整合須跟上前段奈米級的腳步。目前這方面則以加強晶片間連結密度、封裝尺寸大小兩大領域為主。其在加強連晶片的結密度方面,主要是 bonding density,讓 bonding pitch 可以微縮七成,同時面積可增加二倍為目標。至於,封裝尺寸方面,主要是以 SoIC 與和 2.5D 先進封裝,包括 InFO 和 CoWoS 等技術的整合為主。

而日月光洪志斌指出,國際半導體技術發展路線圖(ITRS)在 2016 年提出新方向、重新定義至異質整合路線圖(HIR),在此大趨勢提供往下發展的新技術主流,當中很重要的是涵蓋每個供應鏈、甚至市在半導體產業鏈的個個環節上。而 HIR 近期將要推出 2021 年新版本,後續值得關注。這對日月光來說,從最傳統的釘架型、球陣列、覆晶封裝,到最近熱門的扇出型封裝、2.5D 整合、甚至 3D IC 解決方案等,就是希望藉解決方案使得設計、測試、封裝到再測試,整體均能在日月光一站內完成。

洪志斌還強調,日月光所做的不同型態系統級封裝,面對的挑戰相當多元。就完整系統來看,除了矽晶圓之外,還得配上第三代半導體的砷化鎵、氮化鎵等化合物元件整合,加上不同應用對被動元件的不同需求,使被動元件的整合亦愈趨多樣化。如此,不同元件的整合將使系統級封裝擔負龐大任務,例如在平面的 XY 尺寸、甚至立體的 Z 尺寸上要繼續微縮 15%~30%,這種挑戰僅靠封裝製程或結構去做很困難,這就必須靠晶圓、元件技術做來才能做得更薄、更緊密配合關鍵材料,才能走機會做得更小,因此需要整個供應鏈合作才能實現。

(首圖來源:shutterstock)


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