AI應(yīng)用致復雜SoC需求暴漲,2.5D/Chiplet等先進封裝技術(shù)的機遇和挑戰(zhàn)
先進封裝包括倒裝焊、2.5D封裝、3D封裝、晶圓級封裝、Chiplet等,過去幾年我國先進封裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。根據(jù)中國半導體協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù),2023年我國先進封裝市場規(guī)模達1330億元,2020年-2023年期間的年復合增長率高達14%。不過,目前國內(nèi)先進封裝市場占比僅為39.0%,與全球先進封裝市場占比48.8%相比仍有較大差距,尚有較大提升空間。
受益于AI產(chǎn)業(yè)大發(fā)展,目前全球先進封裝產(chǎn)能吃緊。隨著AI、自動駕駛等應(yīng)用對芯片性能要求越來越高,后續(xù)全球和中國先進封裝產(chǎn)業(yè)仍有巨大的發(fā)展空間。
Chiplet技術(shù)創(chuàng)新的挑戰(zhàn)
Chiplet是先進封裝重要組成部分,通常被翻譯為“芯粒”或“小芯片”,憑借高性能、低功耗、高面積使用率等優(yōu)勢,Chiplet被認為是延續(xù)摩爾定律“經(jīng)濟效益”的有效手段。
當然,作為芯片創(chuàng)新的革命性技術(shù),Chiplet技術(shù)發(fā)展也面臨著一些挑戰(zhàn),比如Chiplet在晶圓管理方面提升了連接復雜性、時間敏感性;管理多顆芯粒的規(guī)格可能給芯片良率帶來一定的挑戰(zhàn);Chiplet在芯片制造方面的成本還需要得到優(yōu)化等。
進一步來看,要想高效利用Chiplet,離不開先進封裝技術(shù)。Chiplet讓芯片可分解成特定模塊,按封裝介質(zhì)材料和封裝工藝劃分,Chiplet的實現(xiàn)方式主要包括以下幾種:MCM、2.5D封裝、3D封裝。目前,Chiplet是“以大為美”,封裝尺寸越做越大,那么一個明顯的問題就是翹曲,給引線焊接帶來了更大的挑戰(zhàn)。應(yīng)對翹曲,玻璃基板是一個非常好的方式,但玻璃基板依然在探索階段。
大尺寸封裝帶來的第二個問題是散熱。先進封裝芯片在能滿足高性能計算、人工智能、功率密度增長需求的同時,散熱問題也變得更加復雜。因此,解決芯片封裝散熱問題是一項至關(guān)重要的任務(wù)。
先進封裝是當前和未來芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點,是打造高性能計算芯片的主要手段。當然,無論是Chiplet,還是2.5D/3D封裝,都有一些額外的挑戰(zhàn),比如大封裝的翹曲和散熱,異構(gòu)集成的供電等問題。產(chǎn)業(yè)界依然在探索如何用更好的方式實現(xiàn)先進封裝,這也需要制造和封裝巨頭起到更好的引導作用,先進封裝需要標準引領(lǐng)。
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