突破製程極限 先進封裝迎新局

先探週刊 2021/09/02 13:34(91天前)

台積電先進封裝的營收從一九年三○億美元至今將破百億,獨攬頂級客戶大單的狀況,可一窺半導體鏈之間供需的巧妙變化。

【文/周佳蓉】

國際半導體產業協會(SEMI)八月公布的最新出貨報告,二○二一年七月北美半導體出貨金額為三八.六億美元,月增四.五%,相較於去年同期上升四九.八%,由下半年出貨金額強勁增長的態勢來看,SEMI預估,今年全球半導體設備市場年成長二六%,封裝設備成長幅度有望超過五○%,當中受惠於5G和HPC高效能運算帶來的封裝測試需求。「5G、AI與AIoT將改變未來至少三○億人的生活」,引用台積電創辦人張忠謀的概念延伸,全球電子產業主要由行動通訊、高效能運算、汽車電子、物聯網這四塊領域主宰著未來十年的成長動能。

當晶片往七奈米、五奈米的先進製程推進,也對封裝製程的要求越來越高,台積電、三星、英特爾等IC製造大廠在近年相繼跨入先進封裝技術領域,儘管對於傳統封裝廠而言他們是該領域的新進者,但帶來的影響卻是顯著的,擁有先進製程的台積電,先進封裝已經是項成熟的業務,光電協進會特約顧問柴煥欣分析「在扇出型封裝及3D封裝技術領先之下,已完整掌握晶片的生產架構,也更容易受到一線客戶如輝達、超微的青睞,為他們代工高階的產品」。

電晶體朝3D結構發展

過去要將晶片整合在一起,大多使用系統單封裝技術(SiP),意思是將數個功能不同的晶片,直接封裝成一個具有完整功能的積體電路上,它具備設計難度最低、產品良率高最高、製程互不干擾、成本最低的優勢,但隨著AIoT、智慧型手機、高效能運算等應用發展需求,要使晶片可以堆疊起來體積再縮小,封裝技術開始往立體封裝發展。

目前台積電從十四奈米到五奈米製程甚至到未來的三奈米製程,都是使用鰭式場效電晶體(FinFET)的立體架構,該製程的問世就是因為平面的微縮技術在二五奈米以下遇到瓶頸,為了持續推進摩爾定律,同時改進電力損耗的問題,因此轉採用這種立體架構,但到了三奈米之後,FinFET架構也將面臨微縮的問題,因此競爭對手之一的三星,決心要趕在台積電前,將最新一代的三奈米製程採用閘極全環電晶體(GAAFET)架構,盼能在商轉進程上超車,該GAA技術的晶片架構相比FinFET,能以更小的體積實現更好的能耗表現,實際可達四五%面積縮減、同時有五○%的能耗提升。然台積電持不同做法,他們認為先繼續以FinFET開發三奈米製程,將是對客戶在實用性上最有利的方案,當然GAAFET仍是未來發展路線,台積電在這一塊也有布局,甚至可以說技高一籌,專利數占比以三一.四%領先三星的二○.六%。(全文未完)

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