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CoWoS四大挑战

时间: 2024-11-17 10:30:04 作者: 江南娱乐jn平台下载

  台厂在AI硬件制造独领风骚,关键在台积电结合先进制程与CoWoS封装技术提供的一条龙服务。

  台股在8月初急跌后,由台积电领军带动大盘反弹,主因就在台积电有坚强的基本面为后盾,也是AI浪潮下台厂最大的受惠者。

  台积电不只有芯片制程技术处于全球领先地位,连带其独创的CoWoS封装技术,包括英伟达(NVIDIA)、超微(AMD)、亚马逊(Amazon)等科技大厂,也都选择台积电的“一条龙”芯片制造服务,因此带动了台厂CoWoS概念股的热潮,也是本波反弹的急先锋。

  除了CoWoS,全球的先进封装技术还有苹果(Apple)所需要的InFo及SoIC。其他如英特尔推出的EMIB、Co-EMIB、Foveros,及三星的I-Cube和X-Cube等,也都属于先进封装,不过目前仍以CoWoS与InFo占大宗。

  总结而言,现阶段的先进封装技术可分为“覆晶封装”、“2.5D/3D IC封装”、“扇出型封装”等类型:

  “覆晶封装”(Flip-Chip)透过把芯片翻转倒置,将IC直接与基板上的接点相互连接;

  “2.5D/3D IC封装”在中介层上垂直堆叠各类芯片,由此缩小接点间距,减少所需空间及功耗,CoWoS便是属于此类;

  “扇出型封装”(Fan-Out Packaging)则是相对于“扇入型封装”(Fan-In Packaging),两者在芯片设计的重分布层(Redistribution Layer, RDL)布线方式有所不同,扇入型为向内布线,讯号输出及输入的“I/O接点”数量受到限制;扇出型则是向内、向外布线皆可,从而提升I/O接点的数量及密度。

  垂直堆叠的CoWoS封装,目前主要运用在先进制程的AI运算芯片、AI伺服器处理器的芯片封装,而FOPLP就各业者现阶段的描述,主要用于成熟制程为主的车用、物联网的电源管理IC等,两种封装技术的应用有所不同。

  根据研调机构Yole的资料显示,目前全球IC封装市场中约44%属于先进封装,预估全球先进封装市场规模将从2022年的443亿美元,成长至2028年的786亿美元。

  该机构也预估到2027年,CoWoS产业的年复合成长率(CAGR)将达10%,占整体IC封装市场50%以上,摇身成为主流的封装技术。

  对此,台新投顾副总经理黄文清指出,CoWoS封装技术仍面临四项挑战,首先,到目前为止良率仍不够稳定;其次,CoWoS需要更先进的散热技术;此外,产能不足也是隐忧,台积电董事长魏哲家曾在法说会上强调,CoWoS需求非常强劲,台积电今年已经扩充CoWoS产能两倍以上,但还是无法满足客户需求。

  因为有这些隐忧,市场最近传出将原本2026年才要实施的“面板级扇出型封装”(Fan-out Panel Level Packaging, FOPLP)技术,提前至2025年上线。加上近期台积电宣布买下群创(3481)的5.5代厂,让市场产生联想,也使得FOPLP题材发酵。

  根据经济部的资料显示,FOPLP最大的优势在于,由于面板是方形,相较于晶圆的圆形,能有更高的利用率。

  以12吋晶圆为例,群创FOPLP产线吋晶圆;此外,原先晶圆制程中的机板材质改成面板用的玻璃材料,也可大幅提升产能与降低成本。

  看起来FOPLP的确有些优势,不过,根据群创的说明,目前FOPLP产出的芯片多用于物联网、车用芯片等领域,并没有使用在AI运算芯片,或伺服器处理器等高阶芯片先进封装制程中,显然技术与效能上仍有限制,接下来需要努力突破。

  FOPLP接棒台积电CoWoS备受关注的原因,在于透过“方形”基板进行IC封装,可使用面积可达“圆形”12吋晶圆的7倍之多,达到更高的利用率!白话来说,就是同样单位面积下,能摆放的芯片数量更多。

  晶圆级”扇出封装的FOWLP,自2009年开始商业化量产,2016年,台积电率先将“整合扇出型”(Integrated Fan-Out, InFO)封装运用于苹果iPhone 7处理器,加速了高I/O数、功能强大的处理器采用FOWLP的趋势。

  “面板级”的FOPLP则奠基于FOWLP基础,将封装基板从圆形改为方形,如此在同样面积的基板上,能摆放更多的芯片,不仅生产效率提升,切割过程中浪费的材料也更少,成本相对降低。

  根据经济部先前说明,FOPLP以面板产线进行IC封装,方形基板利用率可达到95%,具备“容纳更多的I/O数”、“体积更小”、“效能更强大”、“节省电力消耗”等技术优势。

  不过,FOPLP技术还在发展中,尚未大规模量产,面临的困难主要来自于面板翘曲、均匀性与良率等问题,有待相关厂商与设备商合力优化,短期内要挑战台积电CoWoS封装的地位,并不那么容易。

  从过往经验来看,新的封装技术出现时,设备与封测厂是受惠最大的族群。黄文清认为,FOPLP是长线可以留意的方向,不过要在一、两年内开始贡献获利。