摩尔定律已死在28nm!芯片越来越贵,先进封装拯救摩尔定律?

原创 飙叔科技洞察 2024-02-05 21:54

随着芯片制程的缩小,关于摩尔定律已死的说法已经很长时间了。早在2014年,3D半导体集成公司MonolithIC 3D的首席执行官Zvi Or-Bach就曾得出过同样的结论,可以说“摩尔定律”已经停止在了28nm节点上,不再真正有效。
晶体管或者芯片成本居高不下,一个重要原因就是先进工艺越来越复杂,所需要的制造设备、工厂都价格高昂,比如一台先进光刻机估计要2亿美元,一座先进晶圆厂要200-300亿美元。
2017年以来,英伟达公司首席执行官黄仁勋曾多次宣称摩尔定律已死,试图解释这一趋势,他表示,更强大的硬件将不可避免地花费更多成本,需要更多能源。
正因为如此,整个行业都不再过于热衷追求最先进的工艺,而是大力发展各种封装技术,从而更好地平衡性能、功耗、成本等等。
也就是说随着摩尔定律走向极致,单纯依靠缩小晶体管来提高芯片性能,已经走到了困境。芯片发展的重心,来到先进封装,也成为当今各主要巨头的兵家必争之地。

现阶段先进封装主要是指倒装焊(Flip Chip)、 晶圆级封装(WLP)、2.5D 封装(Interposer)、3D 封装(TSV)等。
而根据YoleIntelligence的数据,未来,全球先进芯片封装市场预计将从 2022年的443亿美元增长到2027年的660亿美元。在660亿美元中,3D 封装预计将占四分之一左右,即150亿美元。
正是由于先进封装市场的不断扩大,除了传统封装厂商外,全球代工巨头台积电、三星、英特尔等也在跑步进入。

如台积电总裁魏哲家在近期法说会提到,台积电已积极扩充CoWoS先进封装产能,希望2024年下半年后可舒缓产能吃紧压力。
据了解,台积电已在竹科、中科、南科、龙潭等地挤出厂房空间增充 CoWoS 产能,竹南封测厂亦将同步建设 CoWoS 及 TSMC SoIC 等先进封装生产线。
台积电在先进芯片封装技术方面领先于其他竞争对手,其次是韩国的三星电子和美国的英特尔。先进芯片封装技术是一种能够提高芯片性能的关键技术,对于争夺芯片代工业务的厂商来说至关重要。
根据权威数据分析公司LexisNexis数据,台积电拥有2946项先进芯片封装专利,并且质量最高,这一指标包括了专利被其他公司引用的次数。三星电子在专利数量和质量方面排名第二,拥有2404项专利。英特尔则排名第三,拥有1434 项专利。
因此,先进封装已经成为台积电、三星、英特尔等代工巨头们手中的一把尖刀。
而作为全球最大封测公司日月光把目光放到了东南亚,开始积极扩充马来西亚封测厂产能。

2022年11月,日月光在马来西亚槟城的新厂四厂及五厂动工,预计 2025 年完工,两座厂房完工后,总建筑面积将达到 200 万平方英尺,是现有厂房面积的 2 倍。
中国大陆封测厂商
长电科技在过去一年也有了新的动向。2023年6月21 日,长电位于无锡江阴的晶圆级微系统整合高阶制造工程新厂房完成封顶。该项目于 2022年7月开工,聚焦全球领先的 2.5D/3D 高密度晶圆级封装等高性能封装技术,面向全球客户对高性能、高算力芯片快速成长的市场需求,提供从封装协同设计到芯片成品生产的一站式服务。项目第一期计划于2024 年初完工并投入使用,目前整体建设按计划快速推进。

无论是传统封测大厂,或是代工巨头都将提升芯片性能,以及降低成本的希望押在“先进封装”身上了。

就如AMD和英特尔的负责人所言:虽然现在还不能完全判定摩尔定律“已死”,但认为通过3D封装等创新技术是实现芯片性能和效率提升很好的方式!

这意味着,全球芯片及半导体的发展即将进入一个瓶颈期,先进制程技术发展的脚步将放慢,这显然有利于国产芯片及其半导体产业技术的积累和追赶何况中国大陆在芯片封装领域本来就占有不可或缺的一席之地。

但先进封装成为半导体大厂们“兵家必争之地”之后,真的能够拯救摩尔定律呢?或者摩尔定律还有必要拯救吗?

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