臺積電先進封裝技術再升級

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晶圓代工龍頭臺積電持續擴大整合型扇出晶圓級封裝(InFO WLP)應用,繼去年完成整合型扇出暨基板(InFO_oS)、整合型扇出暨記憶體及基板(InFO_MS)等先進封裝技術認證及進入量產階段,臺積電再針對高效能運算(HPC)晶片推出InFO等級的系統單晶圓(System-on-Wafer,SoW)技術,能將HPC芯片在不需要基板及PCB情況下直接與散熱模組整合在單一封裝中。

HPC芯片是臺積電今年營運成長主要動能之一,包括承接超微的Zen 2及Zen 3架構EPYC伺服器處理器及RDNA及RDNA 2架構繪圖芯片。英偉達(NVIDIA)Turing及Ampere架構繪圖芯片、賽靈思及英特爾的可程式邏輯閘陣列(FPGA)等,以及替Google或微軟等網絡大廠打造的雲端或人工智能運算芯片等。

臺積電除了加碼擴增7納米及5納米等先進製程以因應HPC晶圓代工強勁需求,也同步加碼先進封裝投資佈局。其中,臺積電投入CoWoS(基板上晶圓上芯片封裝)製程研發到量產已有將近10年時間,主要針對高階邏輯芯片量身打造,讓HPC芯片可以獲得更大的記憶體頻寬來加速運算效率。臺積電現在最先進的CoWoS技術已可在芯片及基板的中介層(interposer)中達到5層金屬層(metal layers)及深溝槽電晶體(DTC)。

臺積電今年推出支援5納米邏輯SoC及2.5倍光罩尺寸(reticle)中介層、最高支援搭載6顆HBM2e記憶體及最高96GB容量的CoWoS技術,明年將推出支援5納米邏輯SoC及3倍光罩尺寸中介層、最高支援搭載8顆HBM2e記憶體及最高128GB容量的CoWoS技術。由於HPC芯片的生產排程長達半年,近期疫情帶動伺服器需求,但上半年CoWoS生產仍依計劃進行,並沒有看到訂單因疫情蔓延而增加情況發生。

臺積電針對手機芯片打造的InFO封裝技術,蘋果A系列應用處理器是InFO_PoP封裝最大客戶。臺積電2017年開始將InFO_oS技術應用在HPC芯片並進入量產,預估2020年InFO_oS技術可有效整合9顆芯片在同一芯片封裝中。至於應用在人工智能推理芯片的InFO_MS技術在去年下半年認證通過,可支援1倍光罩尺寸中介層及整合HBM2記憶體。

臺積電今年則基於InFO技術再升級,推出支援超高運算效能HPC芯片的SoW封裝技術,最大特色是將芯片陣列、電源供應、散熱模組等整合,利用高達6層路線重分佈(RDL)製程技術,將多顆芯片及電源分配功能連結,再直接貼合在散熱模組上,不需採用基板及PCB。

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