4nm封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn):得先進(jìn)封裝技術(shù)者,得天下
2022-08-25 13:47:46 來(lái)源:半導(dǎo)體器件應(yīng)用網(wǎng) 作者:susan 點(diǎn)擊:3741
7月1日,長(zhǎng)電科技發(fā)文稱(chēng),公司在先進(jìn)封裝技術(shù)領(lǐng)域再創(chuàng)佳績(jī),實(shí)現(xiàn)了4nm手機(jī)芯片工藝制程的封裝,以及CPU、GPU和射頻芯片的集成封裝。該技術(shù)的應(yīng)用將填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白,打破國(guó)外技術(shù)壟斷,推動(dòng)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展。早在2021年7月,長(zhǎng)電科技就推出了XDFOI多維先進(jìn)封裝技術(shù),一種面向小芯片的極高密度,多扇出型封裝高密度異構(gòu)集成解決方案,這也為突破4nm先進(jìn)封裝技術(shù)鋪墊了基礎(chǔ)。
眾所周知,4 nm芯片的制造技術(shù)難度很大,封裝難度也很大。因?yàn)橹瞥逃蹋w管愈小,晶體管間間距愈短,線間距愈短。而如何精確地將晶片上的電線與外接接口連接起來(lái),也是一項(xiàng)相當(dāng)高的技術(shù)含量。能在4 nm制程上做到這一點(diǎn),已經(jīng)算是技術(shù)上的一大突破了。國(guó)產(chǎn)4nm芯片封裝技術(shù)還是一種多維異構(gòu)芯片封裝技術(shù)。 也就是說(shuō),要將多種類(lèi)型的芯片集成在一起,這進(jìn)一步考驗(yàn)了封裝企業(yè)的技術(shù)。 封裝企業(yè)需要熟悉不同芯片的結(jié)構(gòu),了解不同芯片的電學(xué)性能,在準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)不同芯片互連的同時(shí)確保兼容性,這是一項(xiàng)難度更大的技術(shù)。國(guó)產(chǎn)4nm芯片封裝技術(shù)能做到多維的封裝,是一件非常了不起的事情。
先進(jìn)封裝技術(shù)是擺脫光刻機(jī)困境的“助推器”
缺少制造高端芯片的EUV光刻機(jī)一直是國(guó)內(nèi)芯片發(fā)展的難題,但即使我們擁有足夠的光刻機(jī),物理極限也使我們很難再進(jìn)一步打造更高端的芯片,而封裝技術(shù)的突破就是我們彎道超車(chē)的強(qiáng)勁“助推器”,因?yàn)?span style="color: rgb(0, 0, 255);">芯片封裝技術(shù)是提升芯片性能的好幫手,可以真正做到“1+1>2”的效果。比如,蘋(píng)果的M1ultra芯片,現(xiàn)在采用的就是臺(tái)積電的CoWoS-S封裝技術(shù),此技術(shù)是將兩顆M1Max晶粒從內(nèi)部進(jìn)行互連,從而提升芯片的性能水平,包括華為的芯片疊加專(zhuān)利也是如此,是將兩顆14nm芯片合并成一顆芯片,從而擁有與7nm不相上下的性能水平,這兩個(gè)例子都說(shuō)明了先進(jìn)封裝技術(shù)是擺脫光刻機(jī)困境的一個(gè)突破點(diǎn)。
先進(jìn)的封裝技術(shù)除了可以提升我們現(xiàn)有生產(chǎn)芯片的性能以外,還有利于我們深入了解先進(jìn)工藝的細(xì)節(jié),助力先進(jìn)工藝的研發(fā)。中國(guó)臺(tái)灣的芯片產(chǎn)業(yè)如今能居于全球頂尖水平得益于早前它們?cè)诜庋b業(yè)務(wù)外包經(jīng)驗(yàn)的積累,通過(guò)封裝業(yè)務(wù)外包,企業(yè)逐漸了解芯片構(gòu)造,進(jìn)一步研發(fā)技術(shù),積累經(jīng)驗(yàn)、培養(yǎng)人才,之后再進(jìn)入芯片制造的領(lǐng)域就容易站穩(wěn)腳跟了。
國(guó)內(nèi)先進(jìn)封裝企業(yè)推進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)成熟,加大高端先進(jìn)封裝形式產(chǎn)能規(guī)模
在芯片封裝領(lǐng)域,中國(guó)占比份額較大,在封裝領(lǐng)域排名前十的企業(yè)中,中國(guó)企業(yè)占了8席,分別是中國(guó)臺(tái)灣日月光、江蘇長(zhǎng)電科技、中國(guó)臺(tái)灣矽品、中國(guó)臺(tái)灣力成、天水華天、通富微電、中國(guó)臺(tái)灣京元電、中國(guó)臺(tái)灣欣綁,份額達(dá)到了65%。 另外分別是排名第二的美國(guó)企業(yè)艾克爾和排名第八的新加坡企業(yè)聯(lián)測(cè)。
在國(guó)內(nèi)先進(jìn)封裝技術(shù)方面,我國(guó)早已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平,以長(zhǎng)電科技、通富微電、華天科技為代表的國(guó)內(nèi)先進(jìn)封裝企業(yè),一方面在推進(jìn)金屬凸點(diǎn)技術(shù)(Bumping)、倒裝芯片技術(shù)(Flip-chip)、硅通孔(TSV)和堆疊芯片封裝技術(shù)(3D/2.5D)的成熟,另一方面將繼續(xù)加大BGA、PGA、WLP、CSP、MCM和SiP等高端先進(jìn)封裝形式的產(chǎn)能規(guī)模。
值得注意的是,通富微電率先實(shí)現(xiàn)了7nm FC產(chǎn)品量產(chǎn),華天科技開(kāi)發(fā)了0.25mm超薄指紋封裝工藝,實(shí)現(xiàn)了射頻產(chǎn)品4G PA的量產(chǎn),并且公司已具備chiplet封裝技術(shù)平臺(tái)。目前封裝廠商技術(shù)平臺(tái)基本做到與海外同步,大陸先進(jìn)封裝產(chǎn)值占全球比例也在逐漸提升,由2016年的10.9%增長(zhǎng)至2020年的14.8%。
另外,在芯片后道封裝設(shè)備方面,上海微電子公司的500系列步進(jìn)投影光刻機(jī)已經(jīng)占到了國(guó)內(nèi)80%以上的市場(chǎng)份額。
中美頒布法規(guī)、政策發(fā)力先進(jìn)封測(cè)技術(shù)領(lǐng)域
近年來(lái),國(guó)家一直出臺(tái)支持集成電路封裝測(cè)試的相關(guān)政策,包括2017年3月發(fā)改委發(fā)布的《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)產(chǎn)品和服務(wù)指導(dǎo)目錄》(2016版)中提到重點(diǎn)支持電子核心產(chǎn)業(yè),包括集成電路芯片封裝,采用SIP、MCP、CSP等技術(shù)的集成電路封裝;2019年10月發(fā)改委發(fā)布的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2019年本)》中鼓勵(lì)包括球柵禎列封裝(PGA)、系統(tǒng)級(jí)封裝(SIP)、晶圓級(jí)封裝(WLP)等先進(jìn)封測(cè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展;2021年4月工信部、發(fā)改委、財(cái)政部、稅務(wù)總局發(fā)布的《國(guó)家鼓勵(lì)的集成電路設(shè)計(jì)、裝備、材料、封裝、測(cè)試企業(yè)條件(2021年本)》中提到對(duì)符合條件的封裝、測(cè)試企業(yè)進(jìn)行所得稅優(yōu)惠等一系列推動(dòng)封裝測(cè)試產(chǎn)業(yè)發(fā)展的具體政策。
美國(guó)也意識(shí)到了封裝業(yè)的重要意義,想重新崛起,讓更多的廠商開(kāi)始涉足封裝業(yè)。6月,美國(guó)智庫(kù)安全與新興技術(shù)中心(CSET)發(fā)布政策分析報(bào)告《先進(jìn)半導(dǎo)體封裝回流-——維護(hù)美國(guó)半導(dǎo)體工業(yè)創(chuàng)新、供應(yīng)鏈安全和領(lǐng)先地位》(Re-Shoring Advanced Semiconductor Packaging—Innovation, Supply Chain Security, and U.S. Leadership in the Semiconductor)。報(bào)告介紹了半導(dǎo)體封裝和先進(jìn)封裝產(chǎn)業(yè)的基本情況與背景,并提到了美國(guó)在先進(jìn)封裝“回流”方面的相關(guān)法案與激勵(lì)措施。這表明中國(guó)、美國(guó)發(fā)力先進(jìn)封測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。先進(jìn)封裝技術(shù)大戰(zhàn)已經(jīng)打響!
目前,中國(guó)先進(jìn)封裝技術(shù)基本與國(guó)外持平,市場(chǎng)也非常有發(fā)展的潛力,未來(lái)有可能借助此領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)芯片的“彎道超車(chē)”,完成全產(chǎn)業(yè)鏈的突破,中國(guó)生產(chǎn)自主研發(fā)芯片的愿望指日可待,到時(shí)候美國(guó)就再也無(wú)法封鎖中國(guó)的技術(shù)了。
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