半导体先进封装技术战况升级:台积电CoPoS、英特尔EMIB-T、联电3D IC与三星SAINT技术解析

2025-09-29 05:52:39 2117次浏览

  

在半导体行业快速发展的背景下,先进封装技术已成为各大晶圆制造厂商竞相布局的战略高地。 随着摩尔定律逐渐接近物理极限,传统芯片制程微缩面临诸多挑战,而先进封装技术凭借其在不依赖制程工艺升级的情况下,仍能实现芯片高密度集成、体积微型化和成本优化等优势,完美契合了高端芯片向更小尺寸、更高性能、更低功耗发展的需求,成为延续和超越摩尔定律的重要技术路径。

近年来,除广受关注的CoWoS技术外,CoPoS、EMIB-T等新型先进封装技术相继问世,主要晶圆厂商纷纷加快研发步伐,在先进封装领域展开新一轮技术竞赛。

01

台积电:创新封装技术引领行业变革

作为半导体制造领域的龙头企业,台积电在先进封装技术方  面持续保持领先地位。其最新推出的CoPoS(Chip-on-Package-on-Substrate)技术采用"化圆为方"的创新理念,彻底改变了传统封装模式。该技术将芯片直接排列在大型方形面板基板上进行封装,相比传统圆形晶圆封装具有显著优势,是对现有CoWoS-L和CoWoS-R技术的重大革新。

从技术细节来看,CoPoS技术将传统圆形晶圆改为310x310毫米方形设计,大幅提升了基板利用率。据测算,这一改进可降低15%-20%的制造成本。在产能规划方面,台积电计划在嘉义AP7厂区建设CoPoS量产工厂,预计2028年底至2029年实现量产。该厂区将分阶段建设8条产线,其中P4厂专用于CoPoS量产,P2/P3厂优先支持SoIC技术,P1厂则为苹果WMCM多芯片模组保留专属产能。相比专注于CoWoS技术的南科AP8厂区,AP7厂区拥有更大的空间和完善的制程配套,将成为台积电整合SoIC、CoPoS等前沿封装技术的核心基地。

此外,台积电已启动为2026年苹果A20系列SoC准备的WMCM(晶圆级多芯片封装)新工艺试生产工作。这项技术能在晶圆级实现多芯片集成,在保持高集成度的同时显著缩小封装体积并提升信号传输效率。

02

英特尔:EMIB-T技术的升级突破

英特尔在先进封装领域同样取得重要进展,其EMIB(嵌入式多芯片互联桥)技术已成功量产。该技术突破了光罩尺寸限制,实现了多芯片间的高速互联。在需要高密度互连的区域嵌入硅片形成互连桥,其他区域则通过基板互连,使EMIB互连和常规互连能在同一封装内共存。

基于EMIB技术,英特尔进一步开发了EMIB-T先进封装技术。该技术采用硅通孔(TSV)技术优化了芯片间的电源传输和数据通信,摒弃了传统悬臂式供电方式,转而通过封装底部TSV直接供电,有效降低电阻,更好地支持HBM4和HBM4e等高性能内存。同时,TSV技术还大幅提升了芯片间通信带宽,兼容UCIe-A互联标 准,数据传输速度超过32Gb/s。为减少信号干扰,英特尔还在桥接器中加入了高功率MIM电容器,确保信号传输稳定性。

在2025年IEEE电子器件技术大会上,英特尔展示了其封装技术的最新进展。除EMIB-T技术外,公司还计划通过高精度热压键合(TCB)工艺提升封装良率和可靠性。针对日益增长的散热需求,英特尔正在研发分解式散热器技术和新型热界面材料,以更高效地将热量从热源传导至散热器,为高性能芯片提供可靠的散热解决方案。

03

联电:加速布局W2W 3D IC封装

联电在先进封装领域也展现出强劲的发展势头。近期,公司正考虑收购南科瀚宇彩晶厂房以扩大先进封装产能。虽然联电未对市场传闻直接回应,但公司高层明确表示将持续扩大在中国台湾地区的产能布局,重点发展先进封装技术。

目前,联电已在新加坡建立2.5D封装产线,并掌握关键的晶圆对晶圆键合技术。南科Fab 12A厂自2002年投产以来,已成功导入14nm制程,专注于高端定制化制造。未来,联电将结合  现有技术优势,在中国台湾地区推进更完善的先进封装解决方案。

联电共同总经理刘启东表示,公司未来将不仅限于传统晶圆代工,还将拓展至高附加值的先进封装领域。目前联电已在新加坡和中国台湾地区建立晶圆对晶圆键合技术能力,这项关键工艺可实现原子级晶圆堆叠,广泛应用于3D IC制造。

去年,联电共同总经理王石透露,公司3DIC解决方案已获得客户采用,首个应用为射频前端模组。联电不仅在RFSOI特殊制程领域有望提升市占率,还将持续拓展内嵌式高压制程客户。在先进封装方面,联电提供2.5D封装用中间层和WoW混合键合技术,首个采用该技术的客户来自其RFSOI制程既有客户。

去年12月有消息称,联电获得高通高性能计算产品先进封装大单,预计将应用于AI PC、车用及AI服务器市场,包括HBM整合。这一订单打破了台积电、英特尔、三星等少数厂商垄断先进封装代工市场的局面。联电强调先进封装是公司重点发展方向,将与子公司及合作伙伴共同打造先进封装生态系统。

04

三星:SAINT技术开创3D封装新格局

三星在先进封装领域也不断创新,推出SAINT(三星先进互连技术)体系。该技术包含三种3D堆叠方案:SAINT-S用于SRAM、SAINT-L用于逻辑芯片、SAINT-D用于在CPU/GPU上堆叠DRAM。三星的3D封装方案独具特色,将HBM芯片垂直堆叠在处理器顶部,不同于传统2.5D技术通过硅中介层水平连接的方式。这种创新设计无需硅中介层,但需要开发新型HBM内存基片制造工艺。

在韩国本土,三星正积极扩充封装产能。公司与忠清南道天安市签署协议,计划建设占地28万平方米的HBM封装工厂,预计2027年完工。同时,三星正在日本横滨建设Advanced Packaging Lab(APL),专注于研发下一代封装技术,支持HBM、AI和5G等高价值芯片应用。

05

AI与HBM驱动封装技术创新

观察各大厂商的先进封装方案可以发现,HBM内存堆叠成为共同关注焦点。随着AI技术快速发展,对高带宽内存(HBM)的需求呈现爆发式增长。HBM能提供极高的数据传输速率和带宽,满足AI芯片处理海量数据的需求。先进封装技术通过高效集成HBM与处理器芯片,可显著提升系统整体性能和能效比。特别是HBM4的封装方式正从传统2.5D水平连接向3D垂直堆叠转变。

以台积电为例,其CoWoS、CoPoS等技术为HBM与处理器集成提供了可靠解决方案,通过优化封装结构和互连技术实现高速数据传输,降低延迟,提升AI芯片运算效率。英特尔的EMIB-T和三星的SAINT技术同样在HBM堆叠方面具有独特优势,能更好支持高性能内存,提升芯片间通信带宽和稳定性。

从市场需求看,深度学习、大数据分析等AI应用对计算能力和内存带宽提出了前所未有的要求。AI芯片需要借助先进封装技术紧密集成HBM与处理器,以实现更高性能和更低功耗。因此,各大晶圆厂商纷纷围绕HBM内存堆叠布局先进封装方案,旨在满足AI市场需求,抢占半导体行业发展先机。

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