晶圆厂大战先进封装，台积电稳居龙头

来源:半导体行业观察发布时间:2023-08-02810浏览

来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）编译自路透社，谢谢。

根据 LexisNexis 的数据，中国台湾芯片制造商台积电开发了最广泛的先进芯片封装专利库，其次是三星电子和英特尔。先进芯片封装是从最新芯片设计中榨取最大马力的关键技术，对于芯片代工制造商争夺业务至关重要。

LexisNexis 上个月发布的数据表明，台积电和三星多年来一直在先进封装技术上稳步投资，而英特尔没有跟上自己的申请步伐。

据数据和分析公司 LexisNexis 称，台积电拥有 2,946 项先进封装专利，并且质量最高，衡量标准包括这些专利被其他公司引用的次数。根据 LexisNexis 的数据，三星电子在专利数量和质量方面排名第二，拥有 2,404 项专利。英特尔排名第三，其先进封装产品组合拥有 1,434 项专利。

LexisNexis PatentSight 董事总经理 Marco Richter 在接受采访时表示：“他们似乎推动了该领域的发展，并制定了技术标准。”他指的是台积电、三星和英特尔。

数据显示，自 2015 年左右以来，英特尔、三星和台积电一直在稳步投资先进封装技术，三者当时都开始增加其专利组合。这三个企业是世界上唯一拥有或计划部署该技术来制造最复杂、最先进芯片的公司。

先进封装对于改进半导体设计至关重要，因为将更多晶体管封装到单片硅上变得更加困难。封装技术使业界能够将多个称为“小芯片”的芯片（堆叠或彼此相邻）缝合在同一个容器内。

AMD的小芯片技术帮助其服务器芯片获得了超越英特尔的优势。该部门负责人 Moonsoo Kang 在一份声明中表示，三星多年来一直在先进封装方面进行投资，但这家韩国芯片巨头于 2022 年 12 月成立了一个专门团队来追求先进封装。

英特尔对台积电专利组合规模表明其已经开发出更先进技术的观点提出质疑。英特尔知识产权法律小组副总裁本杰明·奥斯塔普克(Benjamin Ostapuk)在一份声明中表示，该公司的专利保护其知识产权，其专利投资都是经过精心挑选的。

台积电拒绝置评。

先进封装技术，突破半导体极限

三星半导体在官方博客中表示，过去，半导体行业关注的是在同样大小的芯片上可以放置多少更小更多的晶体管。早前，戈登摩尔（Gordon Moore）曾说，芯片中晶体管的密度每24个月翻一番，这就是我们熟知的“摩尔定律”。如今，摩尔定律随着半导体技术进步的步伐逐渐改变，但因已遵守了50多年，它仍被认为是半导体发展的一个基本原则。

随着智能手机技术、移动互联网、AI、大数据时代的发展，半导体计算性能需求迅速提高。然而，因技术进步和创新的速度逐渐趋缓，半导体工艺的微型化已逐渐接近物理极限，密度增加的速度也正渐缓。换句话说，摩尔定律正接近极限。

我们还期盼能创造一种集模拟、RF无线通信等功能于一身的多功能半导体，但是，随着半导体工艺的日益微型化，保持模拟性能变得越来越困难。因此，仅通过基于摩尔定律的工艺微型化，确实难以满足这种多功能需求。

为了克服半导体技术的这些局限，我们需要一种超越摩尔定律的新方法，我们称之为“超越摩尔”（Beyond Moore）。

通过先进封装技术（Advanced Package），我们意在迈向“超越摩尔”时代。异构集成（Heterogeneous Integration），即横向和纵向连接多个半导体，可将更多的晶体管装在一个更小的半导体上，准确地说是在更小的半导体封装内，从而提供比其各部分之和更大的功用。

市场研究表示，从2021年到2027年，先进封装的市场份额预计将见9.6%的年复合增长率。其中特别是采用异构集成技术的2.5D和3D封装，更预计可达14%，高于整个先进封装市场的增长水平。

各界对先进封装技术的研究和开发（R&D）的兴趣亦日渐浓厚。2月，韩国方面，由产业通商资源部主导，开展了半导体封装技术发展论坛，美国方面的重要研发组织于22年4月宣布为先进封装相关领域提供大量新预算。日本也正关注先进封装，通过提供补贴和基建等方面的激励措施，吸引私人封装研究机构，并建立封装研讨会。

先进封装技术重要性日益凸显。据此，三星电子于2022年12月，在半导体业务部门内成立了先进封装（AVP）业务团队，以加强先进封装技术，并在各业务部门之间创造协同效应。

三星电子更具备集内存、代工和封装业务于一体的优势。以这些优势，并通过其异构集成技术，三星可提供有竞争力的2.5D和3D封装，利用EUV（极紫外光刻）将出色的逻辑半导体与高性能的内存半导体如HBM（高带宽存储）结合起来。

AVP业务团队的先进封装业务模式，可为客户提供高性能和低功耗解决方案的一站式服务。团队将直接与客户沟通，为客户和产品量身定制先进封装技术和解决方案，并将其商业化。AVP团队还将特别致力于开发基于RDL3（重布线层）、Si Interposer（硅中介层）/Bridge（硅桥接）和TSV（硅通孔）堆叠技术的下一代2.5D和3D高级封装解决方案。

AVP业务团队的目标是“超连接性”。“超连接性”意味着创造巨大的协同效应，而不仅仅是将每个半导体的性能和功能相加。我们的目标是超越连接，将半导体与世界、人与人、客户的想象力与现实连接起来。

三星电子正实施具竞争力的开发和生产战略，具备包括适应大面积化趋势的专有封装技术。在这些基础上，我们将得以及时响应客户的要求。通过以客户为中心的业务发展，我们希望能够成长为一个令世界都耳目一新的AVP业务团队。

落后于台积电，难抢AI芯片订单

据 BusinessKorea 报道，英伟达占据了全球 AI GPU 市场 90% 以上的份额，这也让其芯片的代工权成为厂商们争夺的焦点。

目前，因用于 ChatGPT 而闻名的英伟达旗舰芯片 A100 和 H100 GPU 正由台积电独家供应。IT之家此前报道，由于这两款芯片供不应求，台积电 6 月初已决定应英伟达的要求扩大封装产能。

台积电之所以能独家代工英伟达芯片，主要归功于 CoWoS 这一先进封装技术。随着超微制造工艺最近达到人类头发丝厚度百分之二十的水平，封装技术作为提高半导体性能的一种方式，其重要性愈发突出。

在封装过程中，将芯片以 3D 方式进行立体堆叠，可缩短它们之间的距离，从而使芯片之间的连接速度更快。这种封装方式可带来高达 50% 甚至更多的巨大性能提升。

台积电于 2012 年首次引入 CoWoS 技术，此后不断升级其封装能力。如今，英伟达、苹果和 AMD 的旗舰产品都离不开台积电及其先进封装技术的支持。这也解释了为什么三星电子在 2022 年领先台积电一步完成了 3nm 量产，但英伟达和苹果等巨头仍然希望使用台积电的生产线。

为了超越台积电的 CoWoS，三星正在开发更先进的 I-cube 和 X-cube 封装技术。此外有消息称，三星将研究重点放在了 3D 封装上，将多个芯片垂直堆叠以提高性能。一位半导体业内人士表示：“很快三星和台积电在封装上就会发生正面冲突。”

英特尔，意外取得突破

在刚过去的财务季，英特尔晶圆代工服务（IFS）营收暴增307%，达2.32亿美元，但目前仍是贡献营收占比最低的一个事业单位。Gelsinger透露，IFS部分营收成长来自于先进封装，「业界对于先进封装有很大的兴趣，因为这对于高效能运算（HPC）与人工智能（AI）应用而言是必不可少的」，预期未来还会带来比现在多得多的业绩。

英特尔财务长David Zinsner指出，旗下晶圆厂产能未达满载状态的相关问题，未来几季还是会持续下去，但好消息是，情况已经逐渐缓解当中。而谈到新制程进展，Gelsinger则表示，目前按部就班进行当中，甚至进度还有一点超前。

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