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4nm封装技术实现:得先进封装技术者,得天下
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4nm封装技术实现:得先进封装技术者,得天下

2022-08-25 13:47:46 来源:半导体器件应用网 作者:susan 点击:1004

【哔哥哔特导读】7月1日,长电科技发文称公司已实现4nm手机芯片工艺制程的封装,以及CPU、GPU和射频芯片的集成封装。先进封装技术的突破对于芯片制造具有重要意义,未来,得先进封装技术者,得天下。

7月1日,长电科技发文称,公司在先进封装技术领域再创佳绩,实现了4nm手机芯片工艺制程的封装,以及CPU、GPU和射频芯片的集成封装。该技术的应用将填补国内空白,打破国外技术垄断,推动芯片产业发展。早在2021年7月,长电科技就推出了XDFOI多维先进封装技术,一种面向小芯片的极高密度,多扇出型封装高密度异构集成解决方案,这也为突破4nm先进封装技术铺垫了基础。

众所周知,4 nm芯片的制造技术难度很大,封装难度也很大。因为制程愈短,晶体管愈小,晶体管间间距愈短,线间距愈短。而如何精确地将晶片上的电线与外接接口连接起来,也是一项相当高的技术含量。能在4 nm制程上做到这一点,已经算是技术上的一大突破了。国产4nm芯片封装技术还是一种多维异构芯片封装技术。 也就是说,要将多种类型的芯片集成在一起,这进一步考验了封装企业的技术。 封装企业需要熟悉不同芯片的结构,了解不同芯片的电学性能,在准确实现不同芯片互连的同时确保兼容性,这是一项难度更大的技术。国产4nm芯片封装技术能做到多维的封装,是一件非常了不起的事情。

先进封装技术是摆脱光刻机困境的“助推器”

缺少制造高端芯片的EUV光刻机一直是国内芯片发展的难题,但即使我们拥有足够的光刻机,物理极限也使我们很难再进一步打造更高端的芯片,而封装技术的突破就是我们弯道超车的强劲“助推器”,因为芯片封装技术是提升芯片性能的好帮手,可以真正做到“1+1>2”的效果。比如,苹果的M1ultra芯片,现在采用的就是台积电的CoWoS-S封装技术,此技术是将两颗M1Max晶粒从内部进行互连,从而提升芯片的性能水平,包括华为的芯片叠加专利也是如此,是将两颗14nm芯片合并成一颗芯片,从而拥有与7nm不相上下的性能水平,这两个例子都说明了先进封装技术是摆脱光刻机困境的一个突破点。

先进的封装技术除了可以提升我们现有生产芯片的性能以外,还有利于我们深入了解先进工艺的细节,助力先进工艺的研发。中国台湾的芯片产业如今能居于全球顶尖水平得益于早前它们在封装业务外包经验的积累,通过封装业务外包,企业逐渐了解芯片构造,进一步研发技术,积累经验、培养人才,之后再进入芯片制造的领域就容易站稳脚跟了。

国内先进封装企业推进现有技术成熟,加大高端先进封装形式产能规模

在芯片封装领域,中国占比份额较大,在封装领域排名前十的企业中,中国企业占了8席,分别是中国台湾日月光、江苏长电科技、中国台湾矽品、中国台湾力成、天水华天、通富微电、中国台湾京元电、中国台湾欣绑,份额达到了65%。 另外分别是排名第二的美国企业艾克尔和排名第八的新加坡企业联测。

 

全国封测市场份额占比

在国内先进封装技术方面,我国早已达到国际领先水平,以长电科技、通富微电、华天科技为代表的国内先进封装企业,一方面在推进金属凸点技术(Bumping)、倒装芯片技术(Flip-chip)、硅通孔(TSV)和堆叠芯片封装技术(3D/2.5D)的成熟,另一方面将继续加大BGA、PGA、WLP、CSP、MCM和SiP等高端先进封装形式的产能规模。

值得注意的是,通富微电率先实现了7nm FC产品量产,华天科技开发了0.25mm超薄指纹封装工艺,实现了射频产品4G PA的量产,并且公司已具备chiplet封装技术平台。目前封装厂商技术平台基本做到与海外同步,大陆先进封装产值占全球比例也在逐渐提升,由2016年的10.9%增长至2020年的14.8%。

另外,在芯片后道封装设备方面,上海微电子公司的500系列步进投影光刻机已经占到了国内80%以上的市场份额。

中美颁布法规、政策发力先进封测技术领域

近年来,国家一直出台支持集成电路封装测试的相关政策,包括2017年3月发改委发布的《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》(2016版)中提到重点支持电子核心产业,包括集成电路芯片封装,采用SIP、MCP、CSP等技术的集成电路封装;2019年10月发改委发布的《产业结构调整指导目录(2019年本)》中鼓励包括球栅祯列封装(PGA)、系统级封装(SIP)、晶圆级封装(WLP)等先进封测产业的发展;2021年4月工信部、发改委、财政部、税务总局发布的《国家鼓励的集成电路设计、装备、材料、封装、测试企业条件(2021年本)》中提到对符合条件的封装、测试企业进行所得税优惠等一系列推动封装测试产业发展的具体政策。

美国也意识到了封装业的重要意义,想重新崛起,让更多的厂商开始涉足封装业。6月,美国智库安全与新兴技术中心(CSET)发布政策分析报告《先进半导体封装回流-——维护美国半导体工业创新、供应链安全和领先地位》(Re-Shoring Advanced Semiconductor Packaging—Innovation, Supply Chain Security, and U.S. Leadership in the Semiconductor)。报告介绍了半导体封装和先进封装产业的基本情况与背景,并提到了美国在先进封装“回流”方面的相关法案与激励措施。这表明中国、美国发力先进封测技术领域。先进封装技术大战已经打响!

目前,中国先进封装技术基本与国外持平,市场也非常有发展的潜力,未来有可能借助此领域的优势实现国产芯片的“弯道超车”,完成全产业链的突破,中国生产自主研发芯片的愿望指日可待,到时候美国就再也无法封锁中国的技术了。

 

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