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突破技术封锁,国产小芯片4nm封装投入量产

发布人:EDA365 时间:2023-01-20 来源:工程师 发布文章

前言

国产小芯片技术,又前进了一大步。

1月5日,长电科技官方公众号宣布,公司XDFOI Chiplet高密度多维异构集成系列工艺已按计划进入稳定量产阶段,同步实现国际客户4nm节点多芯片系统集成封装产品出货,最大封装体面积约为1500mm²的系统级封装。

长电科技表示,公司这一工艺已应用于高性能计算、人工智能、5G、汽车电子等领域,向客户提供了外型更轻薄、数据传输速率更快、功率损耗更小的芯片成品制造解决方案,满足日益增长的终端市场需求。

目前,Chiplet(小芯片)已经成为半导体制造及封装领域最热门的技术之一,日前,被阿里达摩院选为2023十大科技趋势之一。

在摩尔定律放缓的当下,小芯片成为能持续提高SoC高集成度和算力的重要途径,各大企业也争相进入这一新的赛道,众多美企也对该技术虎视眈眈,加紧布局。

长电科技作为全球第三、中国大陆第一的封装龙头企业,取得这一新的突破,标志着我国的多芯片集成封装测试水平,已经达到国际先进水平,国产先进封装领域的景气度,将得到进一步提升。

01.封测龙头长电科技,跻身先进封装队伍前列

后摩尔时代,Chiplet成为芯片发展的新趋势,“Chiplet”一词越来越多地出现在大众视野。

我们知道,相对于单独为一个整体的传统芯片,Chiplet的不同之处在于,它像是乐高积木,不同形状、大小、功能的小芯片,加上必要的电路设计,再借助先进封装技术,就可将其拼为一个完整的大芯片,从而能发挥更大的效益。


Chiplet模式具备开发周期短、设计灵活性强、设计成本低和良率高等优点

(图源:CEIA电子制造)

除了降本增效外,Chiplet背后更重大的意义是,利用先进封装连接数个芯片以达到先进制程芯片功能,可以绕过先进光刻机技术的限制,是我国突破美国芯片科技封锁的一个快捷方式。

也就是说,如果我们暂时还无法制造4nm工艺制程的芯片,通过Chiplet技术,最终也能实现跟4nm芯片同样的性能和功能。

因此,Chiplet对于我国来说至关重要,是核心战略产品。

而实现Chiplet的前提便是先进封装,可以说,Chiplet技术的推动,离不开先进封装。作为封测领域的龙头老大,长电科技近年来开始大力推进先进封装技术的布局。在去年整个行业进入下行周期阶段,长电科技不仅没有减少资本开支,反而加快对先进封测领域的投入与产能布局。

去年7月,长电科技实现了4nm工艺制程的手机芯片封装,以及CPU、GPU和射频芯片的集成封装,在芯片和封装设计方面和客户展开合作,可帮助客户将2.5D和3D等各类先进封装集成到智能手机和平板电脑。

长电科技表示,目前,长电科技XDFO技术可将有机重布线堆叠中介层厚度控制在50μm以内,微凸点(µBump)中心距为40μm,实现在更薄和更小单位面积内进行高密度的各种工艺集成,达到更高的集成度、更强的模块功能和更小的封装尺寸。

同时,还可以在封装体背面进行金属沉积,在有效提高散热效率的同时,根据设计需要增强封装的电磁屏蔽能力,提升芯片成品良率。


据了解,此前,3D封装难度较高,仅由英特尔和台积电掌握并商用。如今,长电科技3DChiplet先进封装技术正式投入量产,意味着在我国先进封装达到国际先进水平,有望借此突破芯片技术封锁,解决“卡脖子”问题。

02.先进封装,后摩尔时代的未来?

集成电路产业链包括芯片设计、制造、封装和测试等环节,各个环节目前已分别发展成为独立、成熟的子行业。

其中,封装技术是半导体产业核心一环,主要目的为保护芯片。在后摩尔时代,封装正逐渐从传统转向先进封装。先进封装的市场规模日益壮大,成为全球封测市场贡献主要增量。

据Yole数据显示,2020 年先进封装全球市场规模 304 亿美元,全球封装市场占比 45%;预计2026 年先进封装全球市场规模将达到 475 亿美元,占比达50%。


2020-2026年全球封装规模及占比结构

(来源:Yole,长电科技定期公告,浙商证券研究所)

虽然目前中国大陆封测市场主要还是以传统封装业务为主,但随着国内领先厂商不断通过海内外并购及研发投入,先进封装业务正进入快速发展阶段。

近年来,华为海思、高通、联发科等知名芯片设计公司,正逐渐将封装测试订单转向中国大陆企业。

根据Frost& Sullivan 数据,中国大陆先进封装市场2021-2025年年复合增长率(CAGR)约为29.91%,预计2025年,中国先进封装在中国大陆封装市场的占比将达到约32%。随着国产化进程的不断推动,国内封测龙头企业工艺技术的不断进步,国内先进封装市场空间还将进一步扩大。

目前,国内除了长电科技外,通富微电、长川科技、兴森科技等国内领先封测企业,都正抓住Chiplet先进封装技术带来的前所未有的机遇,发力先进封装,力争跑在外企之前,不再受制于人。

总 结

据长电科技先进封装技术董事、首席执行长郑力介绍,后摩尔时代,先进封装技术越来越重要,在行业产业链中有着巨大需求。从长周期来看,封测产业必将有越来越大的发展空间,它在未来产业发展中承担的任务、价值以及创新的机会也将越来越多。

不过,需要正视的是,先进封装属于高端技术,有着较高的技术壁垒,目前关键技术仍由国外企业掌控,我国先进封装的设备比较初级,高端技术仍依赖进口。因此,想要在这一领域取得更好的发展,加速国产替代是必然。

此前,我国也已经在Chiplet赛道开始全面布局。去年12月16日,我国正式发布了《小芯片接口总线技术要求》团体标准,标志着我国已经从产业生态入手,在Chiplet赛道摆脱对外依赖,拥有更多自主选择空间,更快推动各厂商技术发展。

相信在国内产业链与政策共同努力之下,国产芯片将会突破技术封锁,掌握更多话语权,未来可期。


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关键词: 小芯片 4nm

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