台积电：希望OSAT扩大其先进封装能力

自 20 世纪 80 年代末代工业务模式诞生以来，台积电就开始生产硅片。相比之下，外包半导体封装和测试 (OSAT) 服务提供商会将其封装到陶瓷或有机外壳中。近年来，随着先进封装方法的出现，情况发生了变化，这些方法需要类似于硅生产所使用的复杂工具和洁净室，因为台积电处于创新封装方法的最前沿，该公司将其聚合在 3DFabric 技术中，并且因为它建立了适当的产能。

许多公司，例如英伟达，希望向代工厂发送蓝图并让他们的产品准备好发货，这就是为什么他们选择使用台积电的服务来封装他们先进的系统级芯片，例如 H100。然而，台积电不得不承认它们无法跟上 CoWoS 需求，并将适当扩大产能。

尽管台积电目前在先进的芯片封装技术上赚了很多钱，但该公司并没有计划从其传统的 OSAT 合作伙伴那里抢走业务，这就是为什么它希望这些公司扩大其先进的封装产能。

但事情并没有那么简单。日月光集团、Amkor Technology 和 JCET 等所有领先的封装和测试公司都拥有先进的芯片封装技术，其中许多技术与台积电相似。这些 OSAT 已经拥有先进的封装工厂，可以为无晶圆厂芯片设计人员提供服务。例如，就在上周，Amkor 在越南开设了价值 16 亿美元的先进封装工厂。它的洁净室空间与格罗方德在多个晶圆厂拥有的洁净室空间相当。

然而，尽管 OSAT 提供的封装技术在间距尺寸和凸点 I/O 间距尺寸方面可能与台积电相似，但它们在流程方面并不相同，甚至可能具有略有不同的电气规格。同时，OSAT 使用与台积电相同的工具，因此可以封装使用 CoWoS 内插器的芯片。到目前为止，台积电已经认证了两个 OSAT 来执行最终的 CoWoS 组装。然而，市场上 CoWoS 产能仍然短缺，因为台积电的产能是瓶颈，至少从台积电今年早些时候的评论来看是这样。

台积电设计基础设施管理主管 Dan Kochpatcharin 在阿姆斯特丹举行的 OIP 2023 会议上表示：「现在我们有 ASE 和 SPIL 两家供应商，我们已经对他们的基板进行了鉴定，下一步也是做同样的事情，让它们也使用基板进行自动布线。因此，我们可以拥有完整的 CoWoS 服务堆栈。」

CoWoS 和 InFO 等台积电先进封装技术得到 Ansys、Cadence、Siemens EDA 和 Synopsys 等公司的电子设计自动化 (EDA) 工具的支持。因此，台积电需要 OSAT 使用相同的程序，并将其技术能力与这些工具的设计和台积电生产的产品相匹配。

「我们希望他们使用相同的 EDA 工具，」Kochpatcharin 说。假设 OSAT 基板上有台积电中介层。那么，他们使用 3Dblox 和适当的 EDA 工具进行分析，对客户来说就更容易了。就像我们让两个合作伙伴有资格生产基板一样。在我们做 CoWoS 时，利用 OSAT 做衬底。因此，最好使用相同的流程，因为这对客户来说更容易。「如果您的客户使用不同的 EDA 工具，那么封装的多物理分析将会更加困难。」

为了满足 CoWoS 和其他先进封装方法的需求，OSAT 需要投资适当的产能和工具，而这些都是昂贵的。问题在于，封装和测试专家在先进封装设施的投资方面无法跟上英特尔、台积电和三星的步伐。去年，英特尔在先进封装厂上花费了 40 亿美元，台积电在先进封装上的资本支出总计 36 亿美元。相比之下，根据 EE Times 发布的 Yole Group 估计，三星花费了约 20 亿美元。相比之下，日月光集团（包括 SPIL 和 USI）2022 年的资本支出总额为 17 亿美元，而 Amkor 的支出达到 9.08 亿美元。

台积电的 CoWoS 和 InFO 以及英特尔的 EMIB 和 Foveros 等先进封装技术变得越来越重要，有几个原因。首先，分解芯片设计变得越来越流行，因为芯片制造变得越来越昂贵，更小的芯片更容易生产，而且许多芯片已经达到了光罩极限。与此同时，它们的设计师希望它们变得更大。其次，使用在不同节点上制作的小芯片的分解设计比前沿节点上的单片芯片更便宜。

随着客户需要适当的服务，OSAT 准备扩大其先进的生产能力。与此同时，他们不像代工厂那样愿意提供此类服务，因为如果在封装步骤中出现问题，他们就必须扔掉他们封装的所有昂贵的硅，而且他们的收入不如芯片制造商那么多。他们的利润率也明显较低。最后，在许多情况下，可能不清楚为什么多小芯片封装不起作用，以及问题是出在封装本身还是其中一个芯片上。如今，台积电所能做的就是在切割晶圆之前对晶圆进行光学检查，但这并不是一种特别有效的测试方式。

为了获得单独测试小芯片的能力，台积电正在与芯片测试设备制造商合作，并预计明年验证这些工具。

「在 3DFabric 测试中，我们与 Advantest、Teradyne 和 Synopsys 合作，对芯片进行测试，」Kochpatcharin 说。「当你将所有这些东西堆叠在一起时，测试它们就变得非常困难。因此，我们与 Teradyne 和 Advantest 合作进行 die-to-die 测试，我们将在 2024 年进行芯片验证。」