台积电和谷歌通过3D堆叠封装技术突破芯片制造的界限

台积电和谷歌通过3D堆叠封装技术突破芯片制造的界限

台积电(Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.)正与谷歌(Google)和其他美国科技巨头合作,开发一种使半导体功能更强大的3D堆叠封装技术新方法。

业界将越来越多的晶体管塞满单个芯片的传统方法开始失去动力。作为回应,这家全球最大的芯片制造商将重点放在芯片封装上,这是半导体制造过程中鲜为人知的一部分,但正在成为行业战场。

芯片封装是芯片制造过程中的最后一个步骤,在这个过程中,半导体被安装到一个支撑性的外壳中,然后再放到印刷电路板上。长期以来,人们认为它的技术要求比芯片制造低。

但是随着芯片开发的步伐(称为摩尔定律)的放慢-缩小晶体管之间的空间并使其更适合芯片的难度变得越来越大,它们的封装方式已经成为主流。

台积电现在使用一种称为SoIC的新3D技术垂直和水平地进行芯片封装。据该公司称,它使得可以将几种不同类型的芯片(例如处理器,内存和传感器)堆叠和链接到一个封装中。这种方法使整个芯片组更小,功能更强大,更节能。

知情人士告诉日经新闻,台积电计划在其在台湾苗栗的一座芯片封装厂中采用其新的3D堆叠技术。消息人士补充说,谷歌和英特尔的较小竞争对手Advanced Micro Devices将成为SoIC芯片的首批客户之一,并正在帮助台积电对其进行测试和认证。该工厂的建设计划于明年完成,并于2022年开始批量生产。

台积电为苹果,华为,谷歌,高通,英伟达和博通等几乎全球所有主要芯片开发商生产芯片,但此前,芯片封装服务已由ASE Technology Holding,Amkor和Powertech以及在中国获得政府支持的新兴企业,例如江苏长江电子技术有限公司,同福微电子和天水华天科技有限公司。

但是,凭借其SoIC技术,台积电也将把其高端客户也锁定在芯片封装的生态系统中,一位了解开发情况的芯片封装专家告诉《日经亚洲》。这是因为需要高端芯片的客户更愿意测试最新技术。

“ TSMC当然不是在试图取代所有传统的芯片封装厂商,而是旨在为金字塔顶端的那些高端客户提供服务,以便那些财力雄厚的芯片开发商,例如Apple,Google,AMD和Nvidia不会离开TSMC。”该人士说。

另一位芯片封装行业专家说:“这些新的芯片堆叠技术需要先进的芯片制造专业知识以及大量计算机模拟实现精确的堆叠,因此传统芯片封装提供商很难介入。”

台积电并不是唯一一家研究更先进芯片封装可能性的芯片制造商。

多家消息人士称,规模较小的竞争对手半导体制造国际有限公司正在寻求建立类似的先进芯片封装能力,并已从台积电的一些供应商订购设备,以运行小型先进封装生产线。尽管大多数行业高管并不指望中芯国际能够与市场领先者抗衡,这既是因为中芯国际缺乏技术实力,也是因为华盛顿加强了对中国芯片制造商的出口管制。

其中一位消息人士说:“尽管如此,中芯国际仍希望在芯片封装的最前沿扩大其足迹,尽管这将需要很多时间,但我们仍然可以看到这一雄心。

英特尔和三星,按收入计算是世界上最大的两个半导体制造商,它们也将赌注押在下一代芯片堆叠技术上,并且各自声称在这一领域处于行业前列。但是与为众多芯片设计商服务的台积电不同,英特尔和三星主要生产供自己使用的芯片,并且正在开发先进封装功能,主要是为了使自己的芯片与竞争对手的芯片区分开。

另一方面,三星正在积极扩大其代工业务(为其他公司制造芯片的业务),并将高通和英伟达视为主要客户。这使得韩国芯片巨头与台积电有着更直接的竞争。

台积电(TSMC)首席执行官兼副董事长CC Wei在10月中旬的财报中表示:“我们预计,包括先进封装和测试在内的后端服务收入将在未来几年以略高于公司平均水平的速度增长。”

一位知情人士告诉日经亚洲,谷歌计划将采用SolC工艺制造的芯片用于自动驾驶系统和其他应用。Google在设计自己的芯片方面是一个相对较新的公司,目前它在其数据中心服务器中将其用于人工智能计算。

另一位知情人士说,正在开发用于计算机和服务器的微处理器的AMD也渴望利用最新的堆栈技术,希望创造出能够超越其更大竞争对手Intel的芯片产品。

台积电拒绝对特定客户发表评论,但对《日经亚洲》表示,由于计算任务比以往更加多样化和苛刻,“半导体和封装技术必须一起发展。” 它补充说,客户对高级芯片封装服务的需求正在增长。

根据研究机构Yole Development的数据,先进封装行业在2019年的销售额为290亿美元,预计在2019-2025年之间的复合年增长率为6.6%,到2025年将达到420亿美元。这家研究公司表示,在所有细分市场中,3D堆叠封装将在同一时期内以25%的速度增长最快。

台积电已经在台湾城市桃园建立了一家芯片封装厂,主要满足苹果的需求。除了桃园和苗栗,台积电还在台湾南部的台南市附近最先进的5纳米芯片工厂18号厂附近建立了一家芯片封装厂,该工厂仍在扩展,以后来推出更先进的3纳米芯片。

台湾经济研究院半导体分析师Arisa Liu表示,随着全球高端芯片开发商寻求更多的定制化芯片,以产生强大的性能,帮助他们从竞争对手中脱颖而出,对先进封装的需求正在增长。获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

Liu说:“对于领先的芯片制造商台积电,三星和英特尔,以及全球领先的芯片开发商来说,它已经成为一个新的舞台。” “这也被视为抵消摩尔定律放缓的一种手段。”

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