財訊快報 發行日期:2022-01-24 刊號:202201
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半導體技術新贏家出列

Chiplet、異質整合與GAA技術推進
【文/李純君】

疫情加速數位轉型,5G、HPC、物聯網等趨勢擴大對半導體晶片的需求,連帶加快半導體新技術的進程,包括小晶片(chiplet)、異質整合等半導體新技術真正被開始採用,而相關的先進封裝逐步量產,至於晶圓代工產業,龍頭廠台積電也將從原先的鰭式場效電晶體(FinFET),跨入閘極全環電晶體技術(GAA),與三星、英特爾展開另外一場競合爭霸。

Chiplet概念竄起

Chiplet小晶片,顧名思義,就是讓晶片更小,比如,把一顆CPU切成3~5個更小的晶片,然後再透過先進封裝整合為一顆功能完整晶片;亦即,將大尺寸多核心設計分散成不同的微小裸晶片,如處理器、類比元件、儲存器等,再用樂高積木的概念堆疊,以封裝技術做成一顆晶片。最早喊出Chiplet的是Intel和AMD,而AMD的Infinity Fabric技術堪稱小晶片的濫觴。

為降低功耗、提升效能,半導體代工製程持續推進,但成本也越墊越高,尤其半導體產業奉為圭臬的摩爾定律,當邁向3奈米後,已達物理極限,無法透過製程微縮解決所有問題,也因此,chiplet有望成為突破摩爾定律的一種方式,將電路分割成獨立小晶片,各自強化功能與縮小尺寸,最後透過先進封裝整合在一起。

值得注意的是,chiplet是種概念,是種晶片形式,而chiplet的後段,一定得仰賴先進封裝技術;目前主要運用小晶片整合封裝技術的大廠包含台積電的CoWoS/SoIC(System-on-Integrated-Chips)、Intel的2D封裝技術EMIB(Embedded Multi-die Interconnected Bridge)、Fovores 3D封裝技術,還有AMD的MCM(Multi-Chip-Module)晶片整合封裝等;而後續採用3奈米代工製程產出的晶片,有望成為主要進入此類技術的產品。

但chiplet屬於高單價、利基性市場,問題不少,包括,標準不一,不同規格與特性的晶片要封裝在一起,在散熱、應力、訊號傳遞上都是考驗。此外,小晶片只要其中一個晶片出問題,整個系統都會受影響,付出的代價很高,成本相對高,也因此,近三年內,採用的廠商家數與產出晶片的數量不會多,以AMD、英特爾為主,封測端則是台積電為主,日月光少量。

此外,因chiplet需要使用的載板數量變多了,因此生產EMIB載板的欣興,以及高階載板的景碩,均能同步受惠。另外因得採用先進封裝技術,相關設備供應商包括弘塑、萬潤及辛耘等也可分得一杯羹。

異質整合決定摩爾定律存續

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