先進封裝則被視為延續摩爾定律壽命的重要技術,英特爾(Intel)最新電腦處理器Meteor Lake將在9月發布,採用英特爾最先進3D IC封裝技術「Foveros」,透過堆疊的封裝方式,增進晶片效能。英特爾封裝/組裝/測試技術開發資深總監 Pat Stover就表示:「我在封裝領域已有27年經驗,透過封裝延續了摩爾定律。」
半導體業者過去透過製程的微縮,追求在更小的晶片內塞入更多電晶體,提升算力和效能,帶動各項電子產品的迭代。然而微縮存在物理極限,半導體三巨頭台積電、英特爾和三星(Samsung Electronics),便聚焦研發將晶片如積木一樣堆疊並封住,用3D立體的方式解決微縮障礙,此種技術則被稱作先進封裝。
英特爾最先進的封裝技術,一次看懂
先進封裝指的是2.5D以上的封裝技術。2.5D是指將部分晶片堆疊;3D則是全部堆疊。台積電大客戶蘋果(Apple)採用的InFo為2.5D封裝技術,輝達(NVIDIA)AI晶片用到的CoWoS則是3D堆疊,又稱為3D IC。三星也分別推出I-Cube和X-Cube等封裝技術。
英特爾的2.5D封裝被稱為「EMIB」,自2017年開始導入於產品,資料中心處理器Sapphire Rapid即採用該技術;而第一代的3D IC封裝則稱為「Foveros」,2019年時已用於英特爾上一代的電腦處理器Lakefield。
EMIB最大特色就是透過「矽橋(Sillicon Bridge)」,從下方來連接記憶體(HBM)和運算等各種晶片(die)。也因為矽橋會埋在基板(substrate)中並連接晶片,讓記憶體和運算晶片能直接相連,加快晶片本身的能效。下圖藍色區域即為矽橋。
Foveros則是3D堆疊,像是做漢堡一樣,將記憶體、運算和架構等不同功能的晶片組堆疊起來後,運用銅線穿透每一層,如同插在漢堡上的牙籤,達到連接的效果。最後,工廠會將已經堆疊好的晶片送到封裝廠座組裝,將銅線與電路板上的電路做接合。九月將揭露更多技術細節的電腦處理器Meteor Lake即採用Foveros。下圖黃色區域即為銅線,連結球型封裝凸塊。
雖然技術上3D較為困難,但考量到成本控制和應用需求,2.5D和3D當前都擁有各自的市場。研調分析師指出,3D也還處於較前期的階段,2.5D也還未達到真正的放量,預計都還有一段發展時間。
IDM2.0有客戶了!英特爾:先進封裝可單獨接單
Pat Stover表示,在英特爾IDM2.0的戰略下,即使客戶未在晶圓代工廠下單,也可以使用先進封裝服務。他並透露,目前已有在洽談中的客戶,當中包含美系雲端業者。
換句話說,英特爾正努力甩開過去產品本位的思維,轉型為「客戶導向」的商業模式,客戶若只想在先進封裝廠下單也沒有問題。
英特爾在2023年第二季的財報中揭露,來自晶圓代工服務部門(IFS)的營收季增翻倍來到2億3000萬美元,原因來自於旗下半導體設備商IMS Nanofabrication 的銷售額攀升,以及先進封裝營收。業內人士分析,封裝服務使用者為英特爾的外部客戶。
除了封裝,英特爾晶片組數計工程事業部副總裁Suresh Kumar透露,英特爾晶圓代工已在協助數家無晶圓廠客戶於先進製程進行驗證,完成後將交由晶圓代工服務(IFS)進行生產。
責任編輯:錢玉紘