“半導(dǎo)體制造和封裝正在融合，在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，封裝已經(jīng)成為一個(gè)非常重要、有趣的創(chuàng)新所在”英特爾封裝研究與系統(tǒng)解決方案總監(jiān)Johanna Swan如是說(shuō)。

正如我們所見(jiàn)，在當(dāng)今半導(dǎo)體市場(chǎng)當(dāng)中，那些少數(shù)還在致力于先進(jìn)制程發(fā)展的企業(yè)們，都開(kāi)始向先進(jìn)封裝技術(shù)方向進(jìn)行拓展。而這也意味著封裝技術(shù)，尤其是先進(jìn)封裝技術(shù)已經(jīng)被業(yè)界視為是繼續(xù)推進(jìn)摩爾定律繼續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵之一。

同時(shí)，這種融合也促進(jìn)了晶圓代工市場(chǎng)的變化。在這其中，發(fā)生在英特爾身上的改變最為受到關(guān)注。那么，對(duì)于英特爾來(lái)說(shuō)，封裝技術(shù)到底扮演著怎樣的一個(gè)角色，他們又是如何看待封裝技術(shù)的發(fā)展，很值得我們?nèi)ヌ骄俊?/p>

封裝技術(shù)所扮演的角色

作為IDM模式的代表，在英特爾新任CEO帕特·基辛格走馬上任后，這個(gè)引領(lǐng)者半導(dǎo)體行業(yè)數(shù)十年發(fā)展的企業(yè)宣布，要迎接制造業(yè)的新紀(jì)元，即IDM 2.0。帕特·基辛格曾強(qiáng)調(diào)在IDM 2.0時(shí)代，英特爾的核心能力依然是設(shè)計(jì)、制造、封裝一體化的能力。

我們看到，在封裝技術(shù)的重要性日益凸顯的今天，在英特爾宣布英特爾將邁入IDM 2.0后，先進(jìn)封裝的重要性也得到了重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)。

帕特·基辛格曾指出，英特爾在封裝技術(shù)方面的領(lǐng)先性，是一項(xiàng)重要的差異化因素。這使英特爾能夠在一個(gè)普適計(jì)算的世界中，通過(guò)將多種IP或芯片封裝在一起，從而交付獨(dú)一無(wú)二、定制化的產(chǎn)品，滿足客戶多樣性的需求。

如果說(shuō)，曾經(jīng)英特爾的先進(jìn)封裝技術(shù)，只有英特爾的產(chǎn)品才能享受得到。那么在IDM 2.0的時(shí)代里，英特爾的先進(jìn)封裝技術(shù)很有可能被更多的產(chǎn)品采用。

這要?dú)w功于，英特爾所提出的英特爾代工服務(wù)（IFS）。在此前的報(bào)道中，曾有媒體這樣描述IFS的優(yōu)勢(shì)——IFS事業(yè)部與其他代工服務(wù)的差異化在于，它結(jié)合了領(lǐng)先的制程和封裝技術(shù)，并支持x86內(nèi)核、ARM和RISC-V生態(tài)系統(tǒng)IP的生產(chǎn)，從而為客戶交付世界級(jí)的IP組合。

對(duì)此，Johanna Swan也在接受半導(dǎo)體行業(yè)觀察的采訪時(shí)稱：“可以肯定的是，英特爾代工廠客戶將可以使用我們已準(zhǔn)備好部署的前沿封裝技術(shù)，包括2D、2.5D或3D技術(shù)?！?/p>

據(jù)Johanna Swan介紹，在進(jìn)入到IDM 2.0時(shí)代后，英特爾將繼續(xù)開(kāi)發(fā)2D、2.5D 和 3D 等先進(jìn)封裝技術(shù)。英特爾也會(huì)將這些技術(shù)提供給代工客戶，以滿足他們獨(dú)特的產(chǎn)品需求。

Hybrid Bonding將成為英特爾先進(jìn)封裝發(fā)展關(guān)鍵

從上述這些回復(fù)中，我們可以發(fā)現(xiàn)，先進(jìn)封裝將成為未來(lái)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)差異化的關(guān)鍵。因此，對(duì)于先進(jìn)封裝的理解，以及區(qū)別于其他代工廠商在先進(jìn)封裝上的優(yōu)勢(shì)，可能會(huì)成為其先進(jìn)封裝技術(shù)是否能被更大的市場(chǎng)所接納的關(guān)鍵所在。

在英特爾看來(lái)，在功率效率、互連密度和可擴(kuò)展性等方面的提升，是指引著英特爾先進(jìn)封裝發(fā)展的明燈。以此為基礎(chǔ)，英特爾也曾在其架構(gòu)日上展示了其封裝技術(shù)路線圖。

如圖所示，從標(biāo)準(zhǔn)封裝到EMIB（嵌入式多管芯互聯(lián)橋接）再到Foveros，凸點(diǎn)間距從100μm縮減到50-25μm。而無(wú)論是EMIB（嵌入式多管芯互聯(lián)橋接）還是Foveros，這都是英特爾在先進(jìn)封裝領(lǐng)域的過(guò)往，對(duì)于未來(lái)，他們將怎么走下去？

Johanna Swan表示：“我們擁有的發(fā)展機(jī)會(huì)是在每毫米立方體上提供最多的區(qū)塊并獲得每毫米立方體最多的功能。但在這方面我們還沒(méi)有走到極限?！?/p>

基于這種理解，英特爾也將在未來(lái)致力于開(kāi)發(fā)小于10微米凸點(diǎn)間距的封裝技術(shù)。

在英特爾看來(lái)，混合結(jié)合（Hybrid Bonding）是實(shí)現(xiàn)小于10微米凸點(diǎn)間距的關(guān)鍵技術(shù)之一。Hybrid Bonding也是去年英特爾在其架構(gòu)上首次提出的方案。在今年的 ECTC中，英特爾再次公布了關(guān)于Hybrid Bonding的一些細(xì)節(jié)。據(jù)英特爾介紹，采用Hybrid Bonding還可實(shí)現(xiàn)更小的外形尺寸。

據(jù)介紹，凸點(diǎn)間距為50微米的Foveros，在每平方毫米中包含大約 400 個(gè)凸點(diǎn)。但對(duì)實(shí)現(xiàn)小于10微米的凸點(diǎn)間距的Hybrid Bonding，則可在每平方毫米容納10,000 個(gè)凸點(diǎn)。Johanna Swan表示表示：“這樣，我們便可以在兩個(gè)芯片之間實(shí)現(xiàn)更多的互連，這也意味著采用這種方式可以提供更小、更簡(jiǎn)單的電路，因?yàn)樗鼈儗?shí)際上可以相互疊加。因此，也不必做扇入（fan-in）和扇出(fan-out)。有了這個(gè)更簡(jiǎn)單的電路，我們可以使用更低的電容。然后開(kāi)始降低該通道的功率?！?/p>

與此同時(shí)，Johanna Swan也指出，由于Foveros和Hybrid Bonding在組裝工藝上存在著差異，因此，在使用Hybrid Bonding時(shí)，需要一種新的制造、清潔和測(cè)試方法。

采用Hybrid Bonding的初衷是為了將更多的IP或區(qū)塊（tile）集成在一起，同時(shí)實(shí)現(xiàn)芯片到芯片的互連。而這就意味著，從焊接轉(zhuǎn)向Hybrid Bonding，即要保持制造流程以相同的速度進(jìn)行，還要將更多的IP或芯片放置在一起。

為解決這一挑戰(zhàn)，英特爾正在考慮的解決方案是進(jìn)行批量組裝，他們稱之為自組裝。據(jù)介紹，英特爾正在聯(lián)手CEA-LETI 在推進(jìn)混合結(jié)合（Hybrid Bonding）自組裝研究。

Johanna Swan表示，混合結(jié)合（Hybrid Bonding）的技術(shù)進(jìn)步同樣可用于CO-EMIB和ODI架構(gòu)，這些架構(gòu)則是英特爾先進(jìn)封裝在可擴(kuò)展性方面所推出的技術(shù)。

由此，我們可以看出，Hybrid Bonding不僅能夠在功率效率、互連密度的提升上提供幫助，還可以在可擴(kuò)展性方面提供支持。也因此，筆者認(rèn)為Hybrid Bonding將成為英特爾先進(jìn)封裝發(fā)展關(guān)鍵。

先進(jìn)封裝將走向何處？

市場(chǎng)是驅(qū)動(dòng)封裝技術(shù)升級(jí)的重要因素。

“提供獨(dú)特的解決方案，推動(dòng)了我們關(guān)注的技術(shù)。”Johanna Swan表示：“產(chǎn)品需求的不斷進(jìn)化，才是真正推動(dòng)封裝需要轉(zhuǎn)變的原因?！彼J(rèn)為，封裝技術(shù)進(jìn)步會(huì)隨著用戶的差異化需求而出現(xiàn)。

在Johanna Swan看來(lái)，定制化是實(shí)現(xiàn)下一階段異構(gòu)集成的真正原因。因此，市場(chǎng)將需要獲得更多不同的節(jié)點(diǎn)或 IP 組合，在不同的制程或節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行此操作。通過(guò)這種混合搭配，可以為特定客戶進(jìn)行深度定制。

在此基礎(chǔ)之上，Johanna Swan認(rèn)為極致的異構(gòu)集成是封裝技術(shù)的未來(lái)趨勢(shì)。她表示：“封裝技術(shù)將繼續(xù)具有縮小尺寸的特征，正如我們?cè)诩軜?gòu)日展示的那樣，我們能夠?qū)⒃絹?lái)越小的 IP 和越來(lái)越小的區(qū)塊（tile）封裝在一起?！?/p>

寫在最后

制程&封裝是英特爾未來(lái)發(fā)展的六大技術(shù)支柱之一。作為這個(gè)支柱當(dāng)中重要的一部分，英特爾也對(duì)其封裝技術(shù)進(jìn)行了一系列的布局。這其中就包括在今年5月份，英特爾宣布，將投資35億美元，為其位于新墨西哥州的里奧蘭喬工廠配備先進(jìn)的封裝設(shè)備，包括Foveros技術(shù)，預(yù)計(jì)2021年底動(dòng)工。

除此之外，英特爾在還在諸多半導(dǎo)體行業(yè)權(quán)威會(huì)議上所發(fā)表的論文和演講當(dāng)中，也頻繁地講到了他們對(duì)于先進(jìn)封裝的最近研究以及進(jìn)展。

從這一系列動(dòng)作當(dāng)中，我們可以透過(guò)英特爾這一行業(yè)巨頭，看到封裝技術(shù)的價(jià)值正在發(fā)生變化。