半导体异质集成发展,台积电、日月光两大龙头齐声需借产业链合作

半导体先进封装的异质集成发展,两大半导体龙头台积电与日月光均表示,延续摩尔定律,除了制程线宽微缩,先进封装异质集成也是重要发展趋势。台积电卓越科技院士暨研发副总余振华指出,台积电先进封装异质集成面临解决方案成本控制、精准制程控制两大挑战,盼与产业链共同努力。日月光集团研发中心副总经理洪志斌指出,异质集成多样性可从芯片端和封装端发展,甚至结合熟知的系统解决方案技术,使半导体供应链有发挥空间。

台积电与日月光两大半导体龙头30日国际半导体产业协会(SEMI)线上领袖对谈,余振华指出,异质集成技术在台积电从倡议到开发,发展到后来商业化成为新显学,为半导体提供更多价值,不论前段或后段产业都乐见。台积电3D Fabric平台已创建,且率先进入量产阶段,从异质集成系统集成到现在的系统微缩,类似SoC微缩,讲究性能能耗与尺寸微缩,系统微缩新阶段追求更高系统性能、更低能耗,以及更紧密尺寸进入体积精进。

异质集成产业是很大的新领域,台积电切入当然有面临挑战,主要是两部分,一是解决方案成本控制,二是精准制程控制。从成本控制看,台积电前段先进制程早就进入纳米级,先进封装是个位数微米级,若以台积电前段制程或传统封装设备制程切入,异质集成须跟上前段纳米级脚步,这方面以加强芯片连接密度、封装尺寸大小两大领域为主。加强连芯片连接密度方面,主要是bonding density,让bonding pitch微缩七成、面积增加二倍为目标。封装尺寸以SoIC与和2.5D先进封装,包括InFO和CoWoS等技术集成为主。

日月光洪志斌指出,国际半导体技术发展路线图(ITRS)2016年提出新方向,重新定义至异质集成路线图(HIR),此趋势提供往下发展的新技术主流,重要的是涵盖每个供应链、甚至半导体产业链各环节。HIR近期将推出2021年新版,值得关注。对日月光来说,从最传统钉架型、球数组、复晶封装,到最近热门的扇出型封装、2.5D集成甚至3D IC解决方案,就是希望借解决方案使设计、测试、封装到再测试,整体均能在日月光一站式完成。

洪志斌强调,日月光的不同形态系统级封装,挑战相当多样。就完整系统看,除了硅芯片,还得搭配第三代半导体的砷化镓、氮化镓等化合物组件集成,加上不同应用对被动组件的需求,被动组件集成也愈趋多样化。不同组件集成将使系统级封装承担庞大任务,如平面XY尺寸甚至立体Z尺寸继续微缩15%~30%,仅靠封装制程或结构很困难,必须靠芯片、组件技术才能更薄、更紧密配合关键材料,才能有机会缩至更小,需整个供应链合作才能完成。

(首图来源:shutterstock)