针对 HPC 芯片封装技术,台积电已在 2019 年 6 月于日本 VLSI 技术及电路研讨会(2019 Symposia on VLSI Technology & Circuits)中,提出新型态 SoIC(System on Integrated Chips)之 3D 封装技术论文;透过微缩凸块(Bumping)密度,提升 CPU/GPU 处理器与存储器间整体运算速度。
整体而言,期望借由 SoIC 封装技术持续延伸,并作为台积电于 InFO(Integrated Fan-out)、CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)后端先进封装之全新解决方案。
运用垂直叠合与微缩体积方法,3D 封装成功提升 HPC 工作效率
由于半导体发展技术的突破、元件尺寸逐渐微缩之际,驱使 HPC 芯片封装发展必须考量封装所需之体积与芯片效能的提升,因此对 HPC 芯片封装技术的未来发展趋势,除了现有的扇出型晶圆级封装(FOWLP)与 2.5D 封装外,将朝向技术难度更高的 3D 封装技术为开发目标。
所谓的 3D 封装技术,主要为求再次提升 AI 之 HPC 芯片的运算速度及能力,试图将 HBM 高频宽存储器与 CPU/GPU/FPGA/NPU 处理器彼此整合,并藉由高端 TSV(硅穿孔)技术,同时将两者垂直叠合于一起,减小彼此的传输路径、加速处理与运算速度,提高整体 HPC 芯片的工作效率。
台积电与 Intel 积极推出 3D 封装,将引领代工封测厂一并跟进
依现行 3D 封装技术,由于必须垂直叠合 HPC 芯片内的处理器及存储器,因此就开发成本而言,比其他两者封装技术(FOWLP、2.5D 封装)高出许多,制程难度上也更复杂、成品良率较低。
目前 3D 封装技术已对外公告的最新成果,现阶段除了半导体代工制造龙头台积电最积极,已宣布预计于 2020 年导入量产 SoIC 和 WoW(Wafer on Wafer)等 3D 封装技术外,另有 IDM 大厂 Intel 也提出 Foveros 之 3D 封装概念,将于 2019 下半年迎战后续处理器与 HPC 芯片之封装市场。
随着半导体代工制造商与 IDM 厂陆续针对 3D 封装技术投入研发资源,也将引领另一波 3D 封测技术风潮,相信代工封测厂(如日月光、Amkor 等)也将加紧脚步,跟上此波 3D 封装技术的发展趋势。