16亿美元CHIPS补贴促进美国先进封装业发展

据业内人士透露，16亿美元的《芯片法案》(CHIPS Act)补贴将有助于在需求激增的美国建立先进封装业务。全球最大的封装测试公司——台湾日月光半导体(ASE)和其他公司正在将加州的产能提高一倍之多，以帮助AMD、苹果和英伟达等硅谷客户制造采用节能硅光子技术和其他新兴技术的新芯片设计。

7月9日，美国商务部(DoC)已宣布启动一项新研发竞赛，以加快先进封装的国内产能，该竞赛是美国国家先进封装制造计划(NAPMP)的一部分。根据《芯片法案》，将有高达16亿美元的资金用于五个研发领域的创新。该计划将为每个研究领域提供约1.5亿美元的奖励。在经济刺激计划出台之际，来自工业界和学术界的新投资正在起飞。

市场研究公司TechSearch总裁Jan Vardaman表示，先进封装产能和研发需求可能会在未来几年内供不应求。人工智能(AI)正在挑战高性能计算(HPC)和低功耗电子产品的极限，这要求微电子能力的进步，尤其是先进封装技术的进步。对新技术的需求为美国提供了一个机会，使其在数十年来一直落后的行业中占据领先地位。

“资助的目的应该是向前迈进，而不是追赶。”Vardaman向笔者表示：“公司必须开发更节能的解决方案，尤其是针对数据中心。在发展中地区，前进的机会更大。”

她表示，可以从美国支持中受益的领域包括光子技术和新型热封装材料，它们有望降低高能耗应用的功耗。

一些公司并没有等待美国政府的补贴。

7月11日，日月光子公司ISE Labs在加州圣何塞开设了第二家美国研发中心，投资额约为3000万美元。ISE的北美客户正在为AI、高级驾驶辅助系统(ADAS)和HPC开发芯片。该公司将把硅光子测试作为其服务的一部分。

从左到右分别为ISE Labs首席执行官Ken Hsiang、加州州长商业与经济发展办公室(GO-Biz)业务开发副主任Poonum Patel、日月光首席执行官Tien Wu、圣何塞市市长Matt Mahan、美国商务部CHIPS项目办公室供应链战略主管Adam Schafer和ISE Labs总裁Jui Ko。

“光子技术将以晶圆级实现集成。这不像金属与金属之间的电气接触。”ISE Labs总裁Jui Ko向笔者指出，“你必须将光线排列整齐，否则就无法获得良好的信号。是否要馈入信号并在另一端查看信号的完整性？这些都是业界目前面临的挑战。我们将站在开发这些技术的最前沿。”

7月9日，日本力森诺科集团(Resonac)宣布成立一个由10家行业合作伙伴组成的新联盟，在硅谷进行先进封装研发。这10家材料和工具供应商包括KLA和Kulicke & Soffa。该联盟的合作伙伴将在加州联合城的一个新研发中心投资，具体金额未透露，预计该中心将于2025年投入使用。

“如今，用于生成式AI和自动驾驶的下一代半导体正在迅速发展，这就需要采用新的方法来实现先进的封装技术，例如2.5D和3D。” 力森诺科电子业务执行董事Hidenori Abe在一份准备好的声明中表示，“近年来，包括谷歌、苹果、Facebook、亚马逊和微软在内的硅谷主要半导体制造商和无晶圆厂公司都在内部设计半导体，并相继创造了后端封装的新概念。”

芯片封装主要在亚洲完成。力森诺科表示，将研发中心拉近到硅谷主要半导体器件制造商的距离，将有助于解决技术问题——尤其是在美国现有联盟没有覆盖的领域，包括衬底、中介层和封装制造。

力森诺科，这家得到了材料集团昭和电工(Showa Denko)和日立化成(Hitachi Chemical)资金支持的公司，希望复制它在日本创建的一个行业联盟。

美国政府对自20世纪80年代开始向海外转移的国内封装行业寄予厚望。

“NAPMP将通过强有力的研发驱动创新，使美国的封装行业超越世界水平。”美国商务部副部长Laurie Locascio在一份准备好的声明中表示，“十年内，通过《美国芯片法案》(CHIPS for America)资助的研发，我们将创建一个国内封装行业，使美国和国外生产的先进节点芯片能够在美国封装。”

硅谷及其他地区

在硅谷之外，新的先进封装项目也在进行之中。

今年5月，美国商务部已和韩国SKC旗下的Absolics公司签署了一项不具约束力的协议，为其提供高达7500万美元的直接资金，以支持其在佐治亚州科文顿建造一座用于开发玻璃衬底的工厂。

Absolics希望其玻璃衬底能降低功耗和系统复杂性，从而提高AI、HPC和数据中心芯片的性能。玻璃衬底可以实现更密集、更短的连接，从而实现更快、更节能的计算。几年前，美国还没有衬底产业。随着拟议中的CHIPS投资，美国的目标是增加国内供应。

IC衬底充当着中介层的角色，将芯片上越来越密集的I/O连接与PCB上更宽的线距宽度连接起来。如果制造生态系统中没有IC衬底，美国就缺乏完整的供应链，尤其是用于国防系统的电子产品。

最近在美国宣布的其他先进封装项目包括苹果、台积电(TSMC)和全球第二大封装测试公司Amkor之间的合作。Amkor计划在亚利桑那州建造一座价值20亿美元的工厂，以支持台积电附近正在建设的半导体工厂。苹果是Amkor最大的客户之一，Amkor去年表示，预计该工厂将成为美国最大的先进封装工厂。

此后，SK海力士宣布投资39亿美元，在印第安纳州建设一个先进封装工厂。该公司是全球领先的高带宽内存生产商，可提高AI芯片的性能。

Vardaman认为，美国不可能在所有封装和组装领域完全自给自足。

“但是，(美国)国内需要具备一定的能力和产能。”她说，“我们在北美有着很多能力，例如加拿大Bromont的IBM工厂和墨西哥的业务，包括德州仪器的传统封装和Skyworks的移动应用系统级封装模型，因此有各种可能性的例子。”

Vardaman认为，为传统组装和测试(如引线框架封装)提供研发资金毫无意义，因为这是一项低利润业务，会迁移到全球劳动力成本较低的地方。

“这就是很多人把目光投向印度的原因。”她说。

（原文刊登于EE Times美国版，参考链接：$1.6 Billion CHIPS Subsidy Boosts Advanced Packaging in U.S.，由Franklin Zhao编译。）

本文为《电子工程专辑》2024年11月刊杂志文章，版权所有，禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里。