Chiplet专家交流电话会纪要–20230414

【核心要点】 一、Chiplet封装的优势在于 1）把先进制造工艺用在核心算力芯片，再和其他芯片合封在一起可以降低成本，同时提高单颗芯片的良品率。 2）Chiplet可以减少芯片间的交互时间，带来效率上的提高同时减小功耗。 3）减少空间上的使用，对可穿戴设备来说有较大帮助。 从国内先进制程突破的角度来说，专家认为通过Chiplet技术可以实现与先进制程相同的功能，但同时也会带来功耗的问题，总体来说是一个很好的替代方案但是无法完全替代先进制程。 二、Chiplet封装必须具备的技术包括RDL（重新布线）、Bumping、DPS（硅原片的减薄切割）、FC（倒装工艺，将切割完的芯片放到预定位置）、Molding（芯片表面用环氧胶脂进行灌装）、Interposer（利用硅转接板进行互联）、基本工艺（BGA等）。 三、Chiplet会带动封装设备和材料的需求。设备方面由于Chiplet更偏向于FAB工艺，所以需要光刻、CMP、CVD、减薄切割设备、检测设备等，这部分国产设备厂商已经在布局，国产化率也在逐渐提升。材料方面，电镀液、PI胶、光刻胶需求会增多。这些材料在封装端的精度要求没有那么高，国产厂商也比较有机会。 【专家演讲】 1、先进封装的分类及先进封装技术的应用 FCBGA、FCCSP、WLP等都属于单die封装，现在已经不是那么先进，目前的先进封装一般是多die合封。目前比较热门的先进封装形式有 1）FOPOP：Fanout工艺后进行PackageonPackage。 2）2.5D封装，类似于台积电的CoWoS工艺，利用硅转接板进行多die合封。 3）3D封装，通过TSV工艺实现上下互联，常规的做法是把SOC和DRAM垂直方向上堆叠。 4）Chiplet封装，将SOC拆开，核心芯片使用先进制程，其他芯片使用28/14nm相对成熟的制程。5）Hybridbonding，使用铜互连技术代替bumping中的pad，主要是英特尔在做，偏向Fab工艺。目前2.5D已经比较成熟了，3D还在研发的阶段。 2、哪些技术是实现Chiplet工艺所必须的？ 1）RDL，Chiplet需要RDL进行重新布线。 2）Bumping工艺，同时还要求能长bumping对应的垫层，先进封装中一般不会使用传统wirebond进行连接。3）DPS，应用于硅原片的减薄切割，加工成小晶粒之后进行异质合封。4）FC倒装工艺，将切割完的芯片放到预定位置，难点在于晶粒的尺寸比较小，找到预设点比较难。 5）Molding，芯片表面用环氧胶脂进行灌装。 6）Interposer工艺，利用硅转接板进行互联，有些产品互联要求比较高，传统RDL的长宽比一般是8×8，但是利用Interposer可以做到 1*1以下，偏向fab的工艺。 7）基板工艺，BGA形式目前虽然不是很先进了，但是依然需要。 3、不同厂商的先进封装形式及其优劣势 1）台积电：最先推出CoWoS（ChiponWaferonSubstrate），通过将晶粒先连接至硅转接板再连接至基板。之后推出了推出CoWoS-L局部互联，用硅桥代替硅转接板，减小成本，因为一整片Interposer整体面积很大，成本升高。台积电主要优势在于芯片来源自控，可以提供一站式服务，客户只需要提供设计理念。 2）英特尔：EMIB技术，和台积电CoWoS-L比较像，把芯片埋到基板内然后加工互联。英特尔目前比较推崇的是铜互联，把bumping层中的 pad层取消将两个芯片铜互连在一起，可能是先进封装走到后期很重要的一个技术。 3）三星/海力士：核心工艺是多颗存储芯片叠封，在垂直方向找空间。比如将2颗或者4颗HBM芯片进行同质合封，通过TSV技术上下打通，难度在于堆砌的精度和密度，以及堆砌过程中温度的控制。 4）日月光：CoWoS、Fanout工艺比较成熟，对台积电的产能是一个很好的补充。 5）长电：主营还是传统封装，目前FCBGA、FCCSP等工艺也做的比较好，另外他的Fanout工艺在国内也比较有优势。 4、国外使用Chiplet封装的主要目的 1）成本方面：摩尔定律在7nm以下成本有所提高，国外厂商想把7nm、5nm制程用在核心算力芯片，在这部分进行演进，而其他芯片工艺要求不高，可以形成单独的模块来合封。另外，这样也可以提高单颗芯片的良品率。 2）性能方面：先进制程芯片对传输的效率要求比较高，先进封装可以减少交互时间和面积。比如目前利用 2.5D封装SOC和Dram来实现更短的交互时间，提高算力和速度的同时减少功耗。 3）空间方面：将多个芯片模组化之后堆叠可以减少空间，对可穿戴设备非常有吸引力。 5、Chiplet技术对国内突破先进制程的作用？ 通过多die合封可以在单位面积上可以实现相同功能，但是会带来更高的功耗，这是在受到外部制裁情况下的一个很好的替代的方案，但是不能完全替代先进制程。 6、Chiplet封装带来的设备/材料方面的增量？ 1）设备方面：Chiplet现在更偏向于FAB工艺，对硅基板的加工需要CMP、CVD、减薄切割设备等，同时在加工工艺过程中也需要更多的检测机台来保证芯片合封之前的品质。 目前国内封测厂在前期量产阶段还是以国外设备为基础，量产之后再找一些国内设备做平替。目前来看整体效果还是可以接受的，国产化率也在稳步提升。主要的厂商包括上海微电子、华海清科、拓荆、盛美、中科飞测、北方华创等。 另外，Chiplet封装会带来测试机用量的提升。以前测试机主要是爱德万和泰瑞达两家厂商瓜分，现在泰瑞达因为美国制裁影响，大家都不太敢买了，转向采购爱德万。爱德万目前产能不足，设备交期要半年以上，所以国内客户也在找国内的替代方案。 2）电镀液、PI胶、光刻胶需求会增多。这些材料在封装端的精度要求没有那么高，国产厂商也有布局。 【问答环节】 Q：先进封装中光刻机/光刻胶的作用？ A：RDL技术是图形的转移和再连接，具体是通过掩模版，然后光刻机曝光将图形打到芯片面。另外，bumping技术也需要光刻把bump球的位置打出来，所以光刻机和光刻胶是先进封装中必不可少的。不过这个环节对光刻机要求不高，常规G/I线光刻机就可以满足要求。 Q：硅转接板国内是否可以做？ A：硅转接板是纯Fab工艺，目前封装厂只能求Fab厂扩出一些产能来做。不过长期来看封装厂也想具备这种能力，因为晶圆厂做硅转接板不赚钱，整体制程和普通工艺差不多，而售价又比较便宜，所以积极性不高，封装厂的需求量很难保证。后续先进封装规模起来以后封测厂肯定也会开始做。目前国内晶圆厂已经具备制作硅转接板的能力。 Q：通富和长电技术的区别？ A：长电偏向于Fanout工艺，主要面对可穿戴设备，而通富主要是FCBGA工艺比较强，主要面对大尺寸芯片，用在高性能计算这方面。 Q：2.5D封装的主要用途和形式？ A：2.5D目前主要还是服务器和HPC。目前的架构主要是1颗SOC＋4颗，现在也有在做2颗SOC+8颗HBM，但是难点在于大尺寸Interposer和大尺寸基板。 Q：Chiplet在手机端的应用？ A：首先射频前端方面，5G射频前端需要更多芯片，想要实现小型化就需要Chiplet工艺。另外，如果主控芯片和存储芯片使用Chiplet进行合封也会加快响应速度，减小功耗。目前来看国内/国外手机中用Chiplet的都不多，还是以SOC为主，不过未来会使用的越来愈多。