11月9日，第十八屆中國(guó)半導(dǎo)體封裝測(cè)試技術(shù)與市場(chǎng)年會(huì)在甘肅天水舉行，中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)、長(zhǎng)電科技CEO鄭力以《高精密芯片封測(cè)技術(shù)扛起后摩爾時(shí)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展大旗》為主題發(fā)表了演講。

鄭力表示，后摩爾定律時(shí)代封裝的技術(shù)，尤其是高精密封裝技術(shù)，在今后的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展中會(huì)越來(lái)越重要。在未來(lái)，封測(cè)技術(shù)和封測(cè)企業(yè)的發(fā)展與整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈的發(fā)展將會(huì)是一脈相承、相輔相成的。

從應(yīng)用端折射的未來(lái)

鄭力指出，封測(cè)行業(yè)是整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)中，與應(yīng)用市場(chǎng)聯(lián)系最緊密的一個(gè)環(huán)節(jié)。集成電路從一粒沙子經(jīng)過(guò)成千上百道的工序，最后封裝和測(cè)試完過(guò)后才能交付到應(yīng)用場(chǎng)景去生產(chǎn)。芯片到了應(yīng)用場(chǎng)景以后，出現(xiàn)最多的問(wèn)題往往不是質(zhì)量問(wèn)題，而是后道緊密相關(guān)的封裝和測(cè)試，所以要看封測(cè)產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展，首先應(yīng)該從應(yīng)用的角度再來(lái)觀察。

近年來(lái)，新興應(yīng)用中被提及較多的就是5G和人工智能。但鄭力認(rèn)為，從真正落地的角度來(lái)看，5G和人工智能大規(guī)模落地的應(yīng)用都不是很多，還以數(shù)據(jù)處理和高性能為主要應(yīng)用場(chǎng)景。

鄭力預(yù)測(cè)，未來(lái)五年內(nèi)運(yùn)算能力至少成長(zhǎng)1000倍，這是集成電路產(chǎn)業(yè)，尤其是封測(cè)行業(yè)實(shí)現(xiàn)高性能跨越性發(fā)展的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。而在此發(fā)展過(guò)程中，半導(dǎo)體制造工藝從10nm制程開始，包含設(shè)計(jì)到流片在內(nèi)的全過(guò)程所需要的資本投入也在節(jié)節(jié)高升。7nm總開發(fā)成本大約是10nm的2倍，5nm的成本則已高達(dá)5億美元。

目前，臺(tái)積電和三星是唯二能量產(chǎn)7nm和5nm工藝的廠商。鄭力指出，到了7nm和5nm節(jié)點(diǎn)，臺(tái)積電要8年的時(shí)間才能夠回收資本投入。所以，集成電路產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展正面臨一個(gè)巨大的資金成本障礙。

另外，萬(wàn)物智能的市場(chǎng)趨勢(shì)大大提高了對(duì)芯片功能應(yīng)用多元化的需求，One-SoC-Fits-All已不足以勝任。鄭力強(qiáng)調(diào)，不同應(yīng)用場(chǎng)景的芯片在性能、能耗、成本等方面必然側(cè)重不同，因此異構(gòu)集成不可或缺。異構(gòu)集成可避免對(duì)多種類芯片工藝一刀切，節(jié)省時(shí)間成本，并在3D維度有效延續(xù)摩爾定律。

談到摩爾定律的延續(xù)，鄭力還認(rèn)為，摩爾定律的核心并不單單只是18個(gè)月單位面積的晶體管數(shù)量提升，而是指半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)每在一個(gè)比較短的時(shí)間內(nèi)，芯片的性能都會(huì)有大幅度的提高，這也是集成電路的魅力和活力所在。

高精密封測(cè)技術(shù)發(fā)展

魏少軍教授在大會(huì)上指出，中國(guó)大陸集成電路封測(cè)業(yè)十五年間的年均復(fù)合增長(zhǎng)率為15.23％，總體規(guī)模僅次于芯片設(shè)計(jì)業(yè)。銷售額方面，封測(cè)業(yè)也高于IC制造業(yè)。鄭力表示，封測(cè)業(yè)在中國(guó)大陸的集成電路領(lǐng)域的確起到了舉足輕重的作用，但前幾年封測(cè)行業(yè)還相對(duì)比較沉寂，外界普遍認(rèn)為其高科技含量并不高。

集成電路的封測(cè)技術(shù)正在實(shí)現(xiàn)從先進(jìn)封裝到高精密封裝的轉(zhuǎn)變，這使得封測(cè)行業(yè)與生態(tài)鏈技術(shù)上的緊密合作愈發(fā)凸顯，包括前道晶圓廠、IDM、材料與設(shè)備廠、EDA與IP廠商等。

鄭力表示，高精密封裝測(cè)試在設(shè)計(jì)封測(cè)結(jié)構(gòu)和相關(guān)材料時(shí)，就可以發(fā)現(xiàn)封裝行業(yè)與生態(tài)鏈的相關(guān)性已變得非常之強(qiáng)，包括對(duì)電磁屏蔽材料、膠粘材料、散熱材料、塑膜材料、熱導(dǎo)介質(zhì)材料以及基板材料等生態(tài)鏈技術(shù)產(chǎn)品都提出了更高要求。因此，在后摩爾時(shí)代，實(shí)現(xiàn)高精密封測(cè)及異構(gòu)集成標(biāo)準(zhǔn)化的首要條件就是一個(gè)涵蓋晶圓制造、封測(cè)、材料、協(xié)同設(shè)計(jì)仿真等的行業(yè)生態(tài)圈。

顯然，在對(duì)材料提出高要求的同時(shí)，高精密封測(cè)也順勢(shì)推動(dòng)了本土高端材料工藝加速創(chuàng)新，例如高精密RDL電鍍成型材料、高精密封裝Bump塑膜材料、高精密封裝基板材料工藝、高精密銅面增加光滑度材料等。

除了材料的技術(shù)革新，測(cè)試和仿真也在整個(gè)高精密封裝環(huán)節(jié)中扮演重要角色。鄭力指出，封裝行業(yè)本身更多的元素是制造，設(shè)計(jì)的成分并不大。但隨著高精密封裝向前發(fā)展，協(xié)同設(shè)計(jì)也變得越來(lái)越重要。長(zhǎng)電科技本身也在不斷加大在設(shè)計(jì)方面的投入，確保客戶在做高精密、高功效產(chǎn)品時(shí)，能夠無(wú)縫連接。

更大的挑戰(zhàn) 更高的上限

之所以說(shuō)先進(jìn)封裝到高精密封裝實(shí)現(xiàn)了跨越，國(guó)際上也有一個(gè)比較統(tǒng)一的共識(shí)，也就是高精密封裝需要克服三大技術(shù)挑戰(zhàn)。

鄭力指出，第一大挑戰(zhàn)就是I/O和Bump Pitch之間的間距越來(lái)越小，這對(duì)異構(gòu)集成帶來(lái)了更為精密的挑戰(zhàn)。第二大挑戰(zhàn)是由存儲(chǔ)器帶來(lái)的，由于存儲(chǔ)器的異構(gòu)集成相對(duì)于CPU而言比較慢，所以要將一快一慢一起封裝，就會(huì)帶來(lái)新的技術(shù)難題。第三大挑戰(zhàn)就是解決高密度I/O與各個(gè)GPU之間如何實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的問(wèn)題。

鄭力表示，從市場(chǎng)數(shù)據(jù)來(lái)看，業(yè)界對(duì)高精密封裝的定義還有兩個(gè)硬性要求，即RDL要小于3μm，Bump Pitch小于50μm。在2019年以前，只有臺(tái)積電和日月光能做到這兩點(diǎn)，但今年長(zhǎng)電科技符合業(yè)界定義的高精密封裝工藝也即將開始量產(chǎn)。

整體來(lái)看，高精密封裝市場(chǎng)還非常小，2019年時(shí)總市場(chǎng)規(guī)模只有5億美元，但其增長(zhǎng)速度十分驚人。鄭力預(yù)計(jì)，到2025年時(shí)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到15億美元，屆時(shí)長(zhǎng)電科技有望拿下8%的市場(chǎng)份額。

“隨著集成電路不斷的向高精尖領(lǐng)域發(fā)展，集成電路的封裝測(cè)試技術(shù)正在從定義模糊的先進(jìn)封裝時(shí)代，走進(jìn)高精密封測(cè)這樣一個(gè)嶄新的時(shí)代。無(wú)論是設(shè)計(jì)還是封測(cè)技術(shù)，都會(huì)迎來(lái)一個(gè)更高的上限。”鄭力說(shuō)，“封測(cè)行業(yè)在向高精密封裝時(shí)代發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)不斷的創(chuàng)新，與整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的合作會(huì)變得越來(lái)越緊密。相信集成電路封測(cè)技術(shù)將在后摩爾定律時(shí)代起到非常關(guān)鍵的作用。”
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