英特尔积极扩产先进封装，挑战三星台积电？

美股研究社 2023-08-27 19:46

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来源 | 全球半导体观察

据外媒消息，英特尔副总裁兼亚太区总经理Steven Long表示，目前英特尔正在马来西亚槟城兴建最新的封装厂，强化2.5D/3D封装布局。这将是继英特尔新墨西哥州及奥勒冈厂之后，首座在美国之外采用英特尔Foveros先进封装架构的3D封装厂。

英特尔表示，其规划到2025年3D Foveros封装的产能将达到当前水平的四倍，届时槟城新厂将会成为英特尔最大的3D先进封装据点。此外，英特尔还将在马来西亚另一居林高科技园区兴建另一座组装测试厂。未来英特尔在马来西亚的封测厂将增至六座。

结合此前英特尔在先进制程上一系列动态，外界预期，英特尔将结合先进制程与先进封装两条线，希冀在晶圆代工领域实现“1加1大于2”的效果。在2022年末举行的英特尔On技术创新峰会上，英特尔CEO基辛格便表示，英特尔代工服务将开创“系统级代工的时代”。不同于仅向客户供应晶圆的传统代工模式，英特尔还提供硅片、封装、软件和芯粒等服务。

当然，发力先进制程、先进封装的不只有英特尔，台积电、三星两位强敌也丝毫不懈怠，三者在晶圆代工市场之中的硝烟渐浓，谁又将祭出新一代最具竞争力的产品？

英特尔先进封装工艺

英特尔方面，除了上述封装厂扩产新建消息外，其在封装技术上的进步也引起业界关注。

通过多年研究探索，英特尔目前压注的主要是2.5D EMIB、3D Foveros等几种先进封装技术，力图通过2.5D、3D和埋入式等多种异构集成形式实现互连带宽倍增与功耗减半的目标。

2017年始，英特尔开始导入EMIB封装，第其一代Foveros封装则于2019年推出，当时凸点间距为50微米。英特尔预计将在今年下半年稍晚推出的最新Meteor Lake处理器，将利用第二代Foveros封装技术，使凸点间距进一步缩小为36微米。

据英特尔官网今年5月19日消息，英特尔发布了先进封装技术蓝图。在蓝图中，英特尔期望将传统基板转为更为先进的玻璃材质基板。从英特尔PPT中看到，英特尔为此开发了共同封装光学元件技术，通过玻璃材质基板设计，利用光学传输的方式增加信号交换时的可用频宽。英特尔称，这一设计也使得芯片可以支持热插拔使用模式。

图片来源：英特尔官网截图

今年7月，英特尔再宣布计划推出Foveros Direct，实现了向直接铜对铜键合的转变，通过HBI（Hybrid Bonding）技术以实现10微米以下的凸点间距，让不同芯片之间可实现10倍以上的互联密度提升。这就使得晶圆制造与先进封装之间的界限不再那么泾渭分明，但其对先进封装工厂要求也大幅提升。

英特尔并未透露现阶段其3D Foveros封装总产能，仅强调除了在美国奥勒冈州与新墨西哥州之外，在未来的槟城新厂也有相关产能建置，这三个据点的3D封装产能合计将于2025年时增为目前的四倍。英特尔副总裁Robin Martin 22日受访时强调，未来槟城新厂将会成为英特尔最大的3D Foveros先进封装据点。

英特尔二年前宣布投资35亿美元扩充新墨西哥州的先进封装产能，至今仍进行中。至于槟城新厂，该公司表示，兴建进度符合计划，外界推估，该新厂可能于2024年稍晚或2025年完工运作。

三星先进封装

近日外媒消息显示，三星将为AMD提供封装服务。据悉三星电子第四代HBM（HBM3）以及封装服务已经通过AMD品质测试。AMD的Instinct MI300系列AI芯片计划采用三星HBM3及封装服务，该芯片结合中央处理器（CPU）、图形处理器（GPU）及HBM3，预计今年第四季发布。

业界消息显示，由于三星是目前唯一能同时提供先进封装解决方案及HBM产品的企业，AMD原本考虑使用台积电的先进封装服务，但因其产能无法满足需求，最终只能改变计划。

事实上，由于台积电CoWoS先进封装技术的领先性，三星在当前的先进封装之争中并不占优势，为了争夺未来先进封装市场份额，三星正在开发更先进的 I-cube 和 X-cube 封装技术。此外，三星近期宣布，将在2025年推出全球首款使用闸极全环晶体管 (GAA) 制程3D先进封装，提供客户从代工生产到先进封装完整解决方案。目前，产业界尚未尝试结合GAA制程与3D先进封装，因两种制程复杂性都很高。

三星2020年首次推出7纳米EUV制程的3D先进封装X-Cube，领先台积电。2022年三星率先量产3纳米GAA制程，半导体业务部门另组先进封装（AVP）团队，加速下代半导体后段制程研发，三星预估2027年如期量产1.4纳米先进制程。

台积电先进封装

台积电方面先进封装CoWoS封装技术在近两年一直遥遥领先。台积电于2012年首次引入CoWoS技术，此后该技术持续迭代升级。

今年上半年业界消息显示，作为突破最大可制造芯片尺寸界限的努力的一部分，台积电正在研究其新的 Chip-On-Wafer-On-Substrate-L (CoWoS-L) 封装技术，该技术将使其能够构建更大的超级载体中介层。针对2025年的时间跨度，下一代TSMC的 CoWoS 技术将使中介层达到 TSMC 最大reticle的六倍，高于其当前中介层的3.3倍。这种强大的系统级封装 (SiP) 旨在供对性能要求很高的数据中心和 HPC 芯片使用。

目前，台积电凭借其领先的先进封装技术吃尽红利，英伟达、苹果和AMD的旗舰产品都离不开台积电及其先进封装技术的支持。今年6月，苹果新款Mac Pro换上了M2 Ultra，这颗苹果有史以来面积最大的SoC，由两颗M2 Max芯片“缝合”而成，晶体管数量直接翻倍，达到了1340亿颗，其所启用的便是台积电的先进封装技术——UltraFusion。这也表明台积电彻底将英特尔从苹果的Mac产品线挤出。

据TrendForce集邦咨询研究显示，产能方面，当前台积电CoWoS封装技术为目前AI服务器芯片主力采用者。集邦咨询估计在高端AI芯片及HBM强烈需求下，TSMC于2023年底CoWoS月产能有望达12K，其中，英伟达在A100及H100等相关AI Server需求带动下，对CoWoS产能较年初需求量，估提升近5成，加上AMD、Google等高端AI芯片需求成长下，将使下半年CoWoS产能较为紧迫，而此强劲需求将延续至2024年，预估若在相关设备齐备下，先进封装产能将再成长3-4成。

目前台积电面临的问题主要是产能供应不足，在2023年第二季度线上法说会上，台积电表示,到2024年CoWos产能将扩充2倍以上。台积电总裁魏哲家表示，与AI芯片相关的一些高级封装可能在2024年底之前仍然供应紧张。因此，需求可能在相当长的时间内持续超过供应，因为AMD和英伟达将无法扩大生产至某个点，尽管某些4nm和5nm的产能是可用的。

除了CoWoS技术外，台积电在先进封装上从不松懈。据 LexisNexis 的数据，台积电开发了最广泛的先进芯片封装专利库，目前台积电拥有 2,946 项先进封装专利，并且质量最高，衡量标准包括这些专利被其他公司引用的次数。在专利数量和质量方面排名第二的三星电子拥有 2,404 项专利。英特尔排名第三，其先进封装产品组合拥有1,434项专利。

结语

为了适配高性能运算、AI、5G等应用的最新需求，封装形态从2D迈向2.5D、3D的进程不可避免，目前在先进封装的市场争夺中，OSAT企业、晶圆代工厂、IDM、Fabless公司等均加入了其中，且斥资巨大。不同厂商对“先进封装”概念的理解直接影响着其技术产品布局，所导致的结果便是行业内各类产品还存在着较大差异性，最为直面的表现便是‘先进封装’与‘传统封装’之间的定义尚存争议。

这一背景下，不少业界人士认为，先进封装技术的优化还需要行业统一标准。英特尔制造、供应链和营运集团副总裁、战略规划部联席总经理卢东晖此前就强调，为使生态系统能从先进封装中获益，不断降低成本，英特尔呼吁建立新的行业标准和测试程序。

END

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