3.3D先進封裝、玻璃基板、小芯片Chiplet、3D堆疊SoIC...新一代先進封裝技術奔涌而來，三星電子、英特爾、臺積電、日月光等企業加碼投資擴產，誰將站在下一代先進封裝發展浪頭引領行業發展？

三星電子正開發“3.3D先進封裝技術”，目標2026年第二季度量產

近日，據韓媒報道，三星電子正在開發面向AI半導體芯片的新型3.3D先進封裝技術，并計劃于2026年二季度實現量產。據悉，這項封裝技術整合了三星電子多項先進異構集成技術。

圖片來源：三星

在概念圖中，GPU（AI計算芯片）與LCC緩存通過垂直堆疊的方式形成一個整體，與HBM內存進行互聯。在兩者之間使用硅橋芯片來直接連接裸晶，而在銅RDL重布線層上引入了透明介質來代替價格更高的硅中介層。這種設計能夠在不犧牲芯片性能的前提下降低22%的生產成本。

此外，三星電子還計劃在其3.3D封裝技術中引入面板級（PLP）封裝。大型方形載板將取代面積有限的圓形晶圓，從而進一步提高封裝生產效率。目前，由臺積電主導的先進封裝代工市場主要由無晶圓廠設計企業占據份額，因此三星電子希望通過推出新一代3.3D封裝技術，在價格和生產效率上具有顯著優勢，以爭取更多無晶圓廠設計企業的訂單。

與此同時，近日，三星電子對先進封裝（AVP）團隊和設備技術實驗所進行重組，以提升整體技術競爭力。同時進行改組的還有三星電子負責半導體業務的設備解決方案（DS）部門。據悉，該部門新設HBM研發組。三星電子副社長、高性能DRAM設計專家孫永洙（音譯）擔任該研發組組長，帶領團隊集中研發HBM3、HBM3E和新一代HBM4技術。

TrendForce集邦咨詢指出，自臺積電于2016年開發命名為整合扇出型封裝（InFO）的扇出型晶圓級封裝（FOWLP）技術，并應用于iPhone7 手機所使用的A10處理器后，專業封測代工廠(OSAT)業者競相發展FOWLP及扇出型面板級封裝（Fan-out Panel Level Package, FOPLP）技術，以提供單位成本更低的封裝解決方案。

自第二季起，超威半導體（AMD）等芯片業者積極接洽臺積電及OSAT業者以FOPLP技術進行芯片封裝，帶動業界對FOPLP技術的關注。根據全球市場研究機構TrendForce集邦咨詢調查，在FOPLP封裝技術導入上，三種主要模式包括「OSAT業者將消費性IC封裝方式自傳統封裝轉換至FOPLP」；「專業晶圓代工廠（foundry）、OSAT業者封裝AI GPU，將2.5D封裝模式自晶圓級(wafer level)轉換至面板級(panel level)」；「面板業者封裝消費性IC」等三大方向。

從FOPLP技術對封測產業發展的影響面來看，第一，OSAT業者可提供低成本的封裝解決方案，提升在既有消費性IC的市占，甚至跨入多芯片封裝、異質整合的業務；第二，面板業者跨入半導體封裝業務；第三，foundry及OSAT業者可壓低2.5D封裝模式的成本結構，甚至借此進一步將2.5D封裝服務自既有的AI GPU市場推廣至消費性IC市場；第四，GPU業者可擴大AI GPU的封裝尺寸。

TrendForce集邦咨詢認為，FOPLP技術的優勢及劣勢、發展機會及挑戰并存。主要優勢為低單位成本及大封裝尺寸，只是技術及設備體系尚待發展，技術商業化的進程存在高度不確定性，預估目前FOPLP封裝技術發展在消費性IC及AI GPU應用的量產時間點，可能分別落于2024年下半年至2026年，以及2027-2028年。

玻璃基板量產元年在即，多家大廠加速布局

近日，英特爾、AMD、三星、LGInnotek、SKC美國子公司Absolics等均將目光高度聚焦到應用于先進封裝的玻璃基板技術中。玻璃基板技術因其優異的性能，已成為先進封裝領域冉冉升起的新星。

基板即安裝硅IC芯片的材料，主要起承載保護芯片與連接上層芯片和下層電路板的作用，它們為芯片提供了結構穩定性（硅芯片非常脆弱），也是傳輸信號的手段。自上世紀70年代以來，芯片基板設計發生了多次演變，金屬框架在90年代被陶瓷所取代，然后在世紀之交陶瓷又被有機封裝所取代。而當前的處理器廣泛使用主要是有機基板。

英特爾認為，有機基板也將在未來幾年達到其能力的極限，因為公司(行業其他公司亦是)將生產面向數據中心的系統級封裝（SiP），具有數十個小瓦片（tile），功耗可能高達數千瓦。此類SiP需要小芯片（chiplet）之間非常密集的互連，同時確保整個封裝在生產過程中或使用過程中不會因熱量而彎曲。

由此，玻璃基板應用而生。在去年9月，英特爾在官網公布了號稱是“下一代先進封裝的玻璃基板技術”，稱或將顛覆整個芯片封裝領域。玻璃基板是指用玻璃取代有機封裝中的有機材料，并不意味著用玻璃取代整個基板。因此，英特爾不會將芯片安裝在純玻璃上，而是基板核心的材料將由玻璃制成。

與有機基板相比，玻璃基板玻璃具有獨特的特性，例如超低平整度和更好的熱穩定性和機械穩定性，可將互連密度提高10倍。據英特爾所言，玻璃基板能使單個封裝中的芯片面積增加五成，從而塞進更多的Chiplet；且玻璃平整度、能將光學鄰近效應（OPE）減少50%，提高光刻聚焦深度。

有機基板和玻璃基板的對比（圖源：Intel）

英特爾稱，玻璃基板可能為未來十年內在單個封裝上實現驚人的1萬億個晶體管奠定基礎?；趯ζ涞牧己妙A期，近期行業內傳來最新消息，英特爾計劃最快2026年量產玻璃基板。在玻璃基板技術上，英特爾已投入了約十年時間，目前其在美國亞利桑那州擁有一條完全集成的玻璃研發線。該公司表示，這條生產線的成本超過10億美元，為了使其正常運行，需要與設備和材料合作伙伴合作，建立一個完整的生態系統。且行業內目前僅有少數公司能夠負擔得起此類投資，而英特爾似乎是迄今為止唯一一家開發出玻璃基板的公司。

除了英特爾，SKC美國子公司Absolics、AMD、三星等也看到了玻璃基板廣闊的發展前景。

2022年，SKC美國子公司Absolics在美國佐治亞州科文頓市斥資約3000億韓元（約合2.22億美元）建立了第一家專門生產玻璃基板的工廠。近日，該公司宣布工廠竣工并開始批量生產原型產品。業界分析，這標志著全球玻璃基板市場進入關鍵時刻。

三星則已組建由三星電機、三星電子和三星顯示器部門組成的聯盟，研發玻璃基板，目標在2026年開始大規模量產，意圖比英特爾更快地實現商業化。據報道，三星電機計劃在今年9月前在試驗生產線上安裝所有必要的設備，并于第四季度開始運營。外媒消息顯示，三星電機供應商的選擇已經完成，Philoptics、Chemtronics、JoongwooM-Tech和德國LPKF等公司負責為該裝置提供零部件。報道稱，該裝置旨在簡化生產并遵守三星嚴格的安全和自動化標準。

AMD則計劃于2025~2026年推出玻璃基板，并與全球元件公司合作，保持領先地位。據韓媒報道，AMD正對全球多家主要半導體基板企業的玻璃基板樣品進行性能評估測試，計劃將這一先進基板技術導入半導體制造。此次參與評估測試的上游企業包括新光電氣、欣興電子、三星電機和AT&S（奧特斯）。此前，AMD一直同韓國SKC旗下的Absolix進行玻璃基板領域的合作。此次測試多家企業樣品被視為AMD正式確認引入該技術并準備建立成熟量產體系的標志。

相關從業者指出，玻璃雖能克服翹曲、電氣性能也較好，然而缺點包括易碎、難加工等。業界認為，在實際交付之前實現量產良率還需要一段時間。公司的前期投資成本也很高。即使公司在技術開發上投入巨資，如果業務無法盈利，它也會成為沉沒成本。

Hl Investment&Securities投資銀行公司的研究員KoEui-young表示：“玻璃基板需要重組供應鏈，因為需要更換設備，并且需要進一步驗證與玻璃材料相關的可靠性?！薄傲慨a的標準化工作是必須要做的，但量產時的良率是不確定的?！钡珡拈L遠來看，行業共識是應該發展玻璃基板。

目前，包括SCHMID等新公司的出現以及激光設備供應商、顯示器制造商、化學品供應商等的參與，行業內圍繞玻璃芯基板逐漸生成了一些新興供應鏈，形成了多樣化生態系統。行業各方正在建立合作和伙伴關系，以應對與玻璃基板制造相關的技術和物流挑戰，這表明各方正共同努力，充分發揮其潛力。

AI人工智能在當代的蓬勃發展，使得玻璃基板經過此前近十年的孕育中破土而出，它遇到了最適合它的時代。在英特爾看來，玻璃基板將首先被引入到能夠最大程度利用其的市場：需要更大外形封裝（即數據中心、人工智能、圖形）和更高速度能力的應用程序和工作負載。

日月光針對先進封裝擴產，多項先進封裝新技術值得期待

近日，日月光投控召開股東大會，首席運營官（COO）吳田玉表示，到2025年AI先進封裝需求持續強勁，今年AI相關CoWoS先進封裝營收，會比原先預期增加2.5億美元以上，包括CoWoS等先進封裝測試營收占比可提高，加速營收復蘇。

去年，日月光通過子公司ISELabs，斥資2400萬美元在美國加州圣何塞建設測試產線，吳田玉預計7月12日將有該廠投產的剪彩儀式。針對未來布局，目前該公司已敲定在加州弗里蒙特建造第二家芯片測試工廠的計劃，并也將于7月12日正式公布該項目以及投資規模。該公司還在墨西哥托納拉購買了土地，用于建造芯片封裝和測試工廠。后續也將依據需求擴充產能，均不排除在日本、美國、墨西哥擴增先進封裝產能。

先進封裝技術的日益發展與完善是日月光投控的重中之重。今年3月下旬，日月光宣布，推出小芯片（Chiplet）新互聯技術，以應對人工智能發展帶來的多樣化小芯片整合設計和先進封裝。該技術通過微凸塊(microbump)技術使用新型金屬疊層，可將芯片與晶圓互聯間距大幅縮小。日月光表示，提升小芯片級互聯技術可開拓應用領域，除了AI芯片之外，也可擴展至手機應用處理器、MCU微控制器等關鍵芯片。

據悉，Chiplet是異構的一個基本方面。行業人士表示，小芯片方法代表了一種新興的半導體設計理念，它將兩個或多個分立芯片組合在分解的 SiP 設計中。與可能的單片替代方案相比，小芯片提供了更大的設計靈活性、更快的上市時間、更高的良率和經濟效益。小芯片的功能涵蓋典型處理器 SoC 中的基本知識產權 (IP) 塊，包括中央處理單元 (CPU)、圖形處理單元 (GPU)、神經處理單元 (NPU)、I/O 和內存控制器以及接口、高速緩存存儲器和模擬功能（SerDes、PLL、DAC、ADC、PHY 等）。

目前Chiplet已成為算力芯片的主流方案，AMD、Intel等半導體巨頭共同成立了UCIe產業聯盟，Nvdia A100/H100、AMD MI300等主流產品均采用了Chiplet方案，國內算力芯片廠商亦在快速跟進。

此外，日月光控股表示，公司將持續投資新技術，2023年就一共開發七大技術，包括以覆晶封裝進行高頻寬記憶體第三代堆迭技術、智慧打線瑕疵檢測技術、扇出型封裝內埋橋接芯片與被動元件、3D電壓調節模組先進封裝技術、以內埋式深銅堆聲產品開發面板級封裝，高整合度SiP封裝通訊模組方案以及光學模組封裝技術開發等。

臺積電全面擴張CoWoS產能，SoIC先進封裝同受青睞

臺積電方面，本月初中國臺媒消息顯示，臺積電正全面擴張CoWoS產能，已在中國臺灣地區云林縣虎尾園區覓得一處先進封裝廠建設用地。對于此消息，臺積電沒有回應。

據臺積電預計，AI加速發展帶動先進封裝CoWos需求快速增長，目前其CoWos產能供應緊張，2024-2025年將擴產。業內人士分析，臺積電2024年月CoWoS產量將翻倍成長至4萬片，2025年升至5.5萬~6萬片，2026年進一步達到7萬~8萬片。

為了實現產能增長目標，臺積電在CoWoS產線、設備等方面積極投資。在新CoWoS廠上，臺積電南科嘉義園區P1晶圓廠已于今年4月動工，但近期因發掘出疑似遺址停工，臺積電轉而啟動同地P2晶圓廠建設；臺積電此前還有在苗栗縣銅鑼鄉建設CoWoS工廠的計劃，但遭遇了水土問題。而在設備方面，臺積電已于去年4月、6月、10月以及今年的2月下達了四波CoWoS工藝設備訂單，目前仍持續追單。這也很大程度的拉動著半導體設備行業的業績。

臺積電正在積極提高CoWoS封裝產能的同時，也在積極推動下一代SoIC封裝方案落地投產。近日據行業媒體消息，在AMD之后，蘋果公司在SoIC封裝方案上已經擴大和臺積電的合作，預估在2025年使用該技術。

臺積電目前已經整合封裝工藝構建3D Fabric系統，其中分為3個部分：3D堆疊技術的SoIC系列、先進封裝CoWoS系列以及InFo系列。其中，SoIC處于前段封裝，于2018年4月公開，是臺積電基于CoWoS與多晶圓堆疊(WoW)封裝技術開發出的新一代創新封裝技術，這標志著臺積電已具備直接為客戶生產3D IC的能力。該技術于2022年就已經開始小量投產，而且臺積電計劃2026年產能擴大20倍以上。

據悉，AMD是臺積電SoIC的首發客戶，旗下的MI300加速卡就使用了SoIC+CoWoS封裝解決方案，可將不同尺寸、功能、節點的晶粒進行異質整合，目前在位于竹南的第五座封測廠AP6生產。此外，蘋果對SoIC封裝也非常感興趣，將采取SoIC搭配Hybridmolding（熱塑碳纖板復合成型技術），目前正小量試產，預計2025~2026年量產，計劃應用在Mac上。