電子發燒友網報道(文/周凱揚)當下限制AI芯片大量供應的因素,除了HBM產能受限外,也有先進封裝產能不足的問題,尤其是臺積電的CoWoS。為了應對AI芯片需求激增的現狀,不少供應商都在積極探索替代方案,據傳臺積電也開始探索更激進的封裝方案,比如面板級封裝FO-PLP。
面板級封裝FO-PLP,AI芯片加倍產能的捷徑?
在先進封裝市場占比10%的扇出封裝中,主要技術路線分為FOPLP(扇出面板級封裝)和FOWLP(扇出晶圓級封裝)兩種。相較FOWLP,FOPLP可采用便宜且更大尺寸的方形基板,從而在一塊基板上盡可能進行更多數量的封裝,從而降低封裝成本。
尺寸大小正好是FOPLP的一大優勢,相較采用傳統300mm晶圓的FOWLP,由于邊緣端的部分沒法利用到,其面積使用率也不高,而反觀采用方形面板的FOPLP,面板整體面積更大的同時,面積利用率更是高達95%以上。根據日經的爆料,臺積電目前正在試驗的矩形基板尺寸為510mm x 515mm,可用面積是圓形晶圓的四倍多。
但FOPLP要想投入各種高性能芯片的先進封裝中去,也存在不小的挑戰。首先FOWLP封裝的尺寸已經標準化,相關的設備和材料已經成熟,反觀FOPLP依然存在基板材料和尺寸種類參差不齊的問題。
另一個就是線寬,FOPLP在線寬上很難做到FOWLP的程度,更是難以與硅中介層匹敵,因此對于需要更高集成度的高性能芯片設計而言,目前市面上的FOPLP方案還是很難滿足需求。
論面板級封裝,臺積電早已慢一步
其實單論晶圓廠對于FO-PLP的公開研究,三星確實研究開始得更早。早在經歷了與臺積電在蘋果手機處理器上的敗仗后,從2015年起三星就開始推進旗下子公司三星電機與三星電子共同開發FO-PLP,更是隨后將這一業務整個收購過來。
谷歌的Pixel 7系列集成了其自研的Tensor G2芯片,制造則是基于三星的5nm工藝節點,封裝則是首次在手機SoC用到FO-PLP技術,由此可以看出,從2023年起,三星已經具備FO-PLP封裝的量產能力。
不只是三星,還有不少封裝廠商也已經投入FOPLP的產線,比如韓國封裝廠Nepes也早就開始布局FOPLP。Nepes提供的是600mmx600mm方形面板方案,相較300mm的晶圓面積利用效率提高至5倍。2021年第三季度Nepes就完成了客戶驗證,并于第四季度開始了FOPLP的全面量產,同時在強勁的市場需求下于2022年加倍產能。
同樣發力FO-PLP的也有面板廠商,比如群創光電。為了激活面板廠的舊產線,群創光電從2019年起選擇入局半導體封裝,將3.5代面板的生產線轉換為高附加值的FOPLP半導體封裝產線。據群創光電介紹,他們在G3.5 FOPLP玻璃基板上開發的半導體封裝,規格為620mm x 750mm尺寸是12英寸玻璃晶圓的7倍,同時解決了翹曲問題、具備高能效、容納更多I/O等優勢。
除以上提到的這些廠商,國內外還有不少廠商也在發展這一封裝技術,比如國內有富天灃微電子(天馬微電子和通富微電子成立)、奕成科技(奕斯偉投資孵化)等廠商,國外有Manz AG、Amkor等等。
寫在最后
盡管看起來FO-PLP有不少優點,但是否能大規模用于最先進的HPC/AI芯片中,仍有待驗證。FO-PLP并不需要最先進的工藝和設備,所以此前主要用于PMIC、RF以及高功率、大電流的功率半導體等。如果解決了材料和尺寸標準的問題,且線寬等技術規格上能得到保證,同時又能實現更低的成本和更高的產能,那么FO-PLP很有可能會成為先進封裝市場又一個強有力的技術路線。
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