台积电SoW技术突破,如何改变半导体产业的未来?

芯有芯的小事 2024-07-31 18:10:35

随着人工智能和高性能计算应用的计算需求不断飙升,芯片制造商正在寻求提高性能和效率的新方法。一种创新方法是超越传统芯片封装,实现晶圆级集成。台积电凭借其晶圆系统(SoW)平台一直是领域的先驱,现在正通过 3D 技术将其推向新的高度。

台积电的CoWoS封装作为英伟达B100、H100、A100等诸多AI芯片的指定封装形式,一直供不应求,2023年底月产能才1.2万片,只能生产30多万颗AI芯片,CoWoS的重要性不言而喻,不少企业一直希望实现CoWoS国产化替代。

台积电的CoW-SoW封装技术

全球封测巨头台积电也针对SoW技术展开了重点布局。4月末,台积电推出CoW-SoW封装技术(TSMC-SoW),可实现在单片12英寸晶圆上制造大型芯片阵列。

同时,台积电宣布其首款SoW产品——基于集成扇出型封装(InFO)技术的纯逻辑晶圆已投入生产。利用CoWoS技术的CoW-SoW晶圆预计将于2027年问世,届时单晶圆级系统的计算能力即可与整个机架甚至整个服务器相媲美。

各国际巨头对于SoW创新技术及商业化产品的成功探索,不仅充分验证了SoW技术的可行性,更预示着其广阔的应用前景和发展潜力。在智能化时代浪潮中,SoW技术已逐渐崭露头角,成为集成电路行业发展的主流趋势,更将成为全球科技竞赛中的关键技术高地。

通过 CoW-SoW,晶圆级 InFO-SoW 处理器可以使用优化的逻辑工艺制造,而像 HBM4 这样的超高带宽内存则通过单独的内存芯片集成(可能使用特殊的内存优化节点处理)。合并的 SoW 基础芯片和堆叠芯片利用台积电的封装能力实现无缝互连。

为先进芯片提供更优的封装选择

随着高性能计算需求的爆发,算速与算力上的需求推动了先进封装的进一步发展,台积电的CoWoS与SoIC封装技术正是目前产能吃紧供不应求的先进封装。根据近日台媒的报道,英伟达、AMD 两家公司高度重视高性能计算市场,已经包下了台积电今明两年CoWoS与SoIC先进封装的产能。

CoWoS是台积电2.5D先进封装技术,不夸张地说,目前绝大部分HBM系统都封装在CoWos上,台积电也是一再上调CoWos产能,预计今年底CoWoS月产能将达到4.5万至5万片以满足市场需求。

台积电在论坛上也宣布,正在研发CoWoS封装技术的下个版本,可以让系统级封装尺寸增大两倍以上,实现120x120mm的超大封装,功耗可以达到千瓦级别。计划到2026年CoWoS_L硅中介层尺寸可以达到光掩模的5.5 倍,2027年让硅中介层尺寸达到光掩模的8倍以上。

SoIC是高密度3D chiplet堆叠技术,凸块密度更高,传输速度更快,功耗更低。目前该技术产能还较低,预计今年底月产能可达五六千片,并在2025年底冲上单月1万片规模。

此外,先进系统级晶圆封装技术SoW的亮相也代表了台积电在封装技术方面的持续创新和进步。SoW是一种异构集成手段,能够将逻辑芯片、复合SoIC封装、HBM 和其他芯片等全部封装在单一晶圆中,与CoWoS和SoIC相比,先进封装复杂性和能力的进一步提升,能解决封装技术在性能、功耗上的限制。

台积电表示基于集成扇出(InFO)技术的SoW现已投入生产,利用CoWoS技术的SoW计划在2027年推出。

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