近日,SEMICON China 2026國際半導(dǎo)體展在上海召開。
作為該屆展會(huì)的重要論壇之一,異構(gòu)集成(先進(jìn)封裝)國際會(huì)議以“AI算力與CPO”為主題,匯聚全球產(chǎn)業(yè)領(lǐng)袖和行業(yè)專家,聚焦AI算力爆發(fā)與帶寬升級(jí)核心需求,深度解析2.5D/3D異構(gòu)集成、CPO硅光、HBM、Chiplet與UCIe等關(guān)鍵技術(shù),深度解析從需求痛點(diǎn)到技術(shù)方案的必然路徑。
SEMI中國總裁馮莉在致辭環(huán)節(jié)指出,當(dāng)下AI算力每3.5個(gè)月翻倍、HPC數(shù)據(jù)中心帶寬需求隨之突破100Tbps,傳統(tǒng)封裝技術(shù)已難以承載下一代產(chǎn)業(yè)需求,這使得異構(gòu)集成(HI)成為必然選擇。2026年全球先進(jìn)封裝市場將超700億美元,其增長本質(zhì)是技術(shù)對(duì)需求的精準(zhǔn)響應(yīng)。
在異質(zhì)異構(gòu)集成賦能AI創(chuàng)新的主旨演講環(huán)節(jié),宏茂微電子首席技術(shù)專家郭一凡介紹了2.5D異構(gòu)集成先進(jìn)封裝解決方案及發(fā)展趨勢。他認(rèn)為AI需求不是泡沫,投資規(guī)模持續(xù)增長,投資回報(bào)正在發(fā)生,但AI營收提升如今仍受限于互聯(lián)帶寬(BW)瓶頸,Chiplet+高密度互聯(lián)異構(gòu)集成已成為提升AI算力的最佳途徑。
同時(shí),他詳解了2.5D封裝中CoWoS-R、CoWoS-S、CoWoS-L片間互聯(lián)技術(shù)的優(yōu)劣勢,相較FC封裝可大幅提高帶寬,但也大幅增加了封裝成本。Chiplet先進(jìn)封裝技術(shù)中,隨著Scale-up w/CPO超節(jié)點(diǎn)架構(gòu)應(yīng)用,系統(tǒng)集成度不斷提升,中介層尺寸不斷增大,晶圓(Wafer)中介層面積利用率急劇惡化,板級(jí)(Panel)制程勢在必行,并強(qiáng)調(diào)高密度板級(jí)封裝是未來高算力異構(gòu)集成的有效解決方案。
在武漢新芯集成電路股份有限公司代工業(yè)務(wù)處市場總監(jiān)郭曉超看來,先進(jìn)封裝市場特別是2.5D/3D領(lǐng)域正快速擴(kuò)張,行業(yè)主流方案已從CoWoS-S向CoWoS-L、SoW及3.5D XDSiP演進(jìn),集成規(guī)模不斷擴(kuò)大,混合鍵合是實(shí)現(xiàn)高密度互連的關(guān)鍵。
隨后她重點(diǎn)分享了晶圓級(jí)混合鍵合面臨的工藝挑戰(zhàn)包括散熱路徑復(fù)雜、散熱通道微縮、復(fù)雜材料也帶來了應(yīng)力分析方面的挑戰(zhàn)。三維集成技術(shù)的設(shè)計(jì)流程將從標(biāo)準(zhǔn)化向客制化轉(zhuǎn)變,設(shè)計(jì)仿真需覆蓋跨尺度、多物理場耦合。最后,她強(qiáng)調(diào),異質(zhì)集成混合鍵合是提升算力的核心技術(shù),不僅需要晶圓廠的工藝突破,更是需要設(shè)計(jì)方法論、材料、設(shè)備共同合作的團(tuán)體賽。
在CPO和硅光專題演講環(huán)節(jié)。新加坡微電子研究院總監(jiān)Dr. Patrick Poa在演講主題中介紹,隨著AI模型規(guī)模擴(kuò)張,互連帶寬已成為系統(tǒng)瓶頸——過去三十年間計(jì)算性能提升6萬倍,而互連帶寬僅增長30倍。共封裝光學(xué)(CPO)通過將光引擎緊鄰交換芯片放置,將電氣傳輸距離縮短至10毫米以內(nèi),顯著降低功耗。隨后他介紹了CPO性能提升的四大支柱:數(shù)據(jù)速率向超過400G/lane演進(jìn);互連從微凸點(diǎn)向混合鍵合演進(jìn);光中介層向更高密度的TDV/TSV方案演進(jìn);光耦合方案在邊緣耦合與垂直耦合間權(quán)衡。在材料與工藝層面,硅光子正逼近200G/lane極限,需引入InP、Ge、SiN、TFLN等異質(zhì)材料。TFLN調(diào)制器與SiN波導(dǎo)的集成,將支持從1.6Tb/s到25.6Tb/s的CPO路線圖演進(jìn)。
IDTechEx首席研究顧問何曉溪闡述,在技術(shù)路徑對(duì)比中,硅光相較于InP方案具備更高的制造規(guī)模與可靠性,通過異質(zhì)鍵合將激光器與調(diào)制器分離,有效降低熱串?dāng)_風(fēng)險(xiǎn),薄膜鈮酸鋰(TFLN)調(diào)制器方案已實(shí)現(xiàn)110GHz帶寬,打破了“硅光太慢”的傳統(tǒng)認(rèn)知。何曉溪認(rèn)為,CPO是異構(gòu)集成在光電領(lǐng)域的典型應(yīng)用,2D與3D集成方案正逐步成熟,將成為下一代AI集群突破帶寬瓶頸的核心技術(shù)。
在HBM與AI算力封裝專題演講環(huán)節(jié),ERS electronic GmbH首席執(zhí)行官Laurent Giai-Miniet介紹了ERS在晶圓針測與先進(jìn)封裝領(lǐng)域的技術(shù)布局。在先進(jìn)封裝領(lǐng)域,從晶圓級(jí)向面板級(jí)過渡已成為提升產(chǎn)能效率的重要方向,但面板尺寸放大帶來的翹曲問題尤為突出,需通過精準(zhǔn)的溫控與機(jī)械校正手段加以解決。在晶圓針測環(huán)節(jié),AI與HPC芯片的功耗持續(xù)攀升,單芯片測試功耗增加,對(duì)測試環(huán)節(jié)的溫度均勻性、散熱能力以及溫區(qū)覆蓋范圍提出了更高要求,液冷等高效散熱手段正成為行業(yè)標(biāo)配。
Comet市場營銷與產(chǎn)品戰(zhàn)略副總裁Isabella Drolz以《重構(gòu)HBM封裝三維檢測》為題,指出對(duì)先進(jìn)封裝而言,零缺陷已成為行業(yè)剛需,X射線檢測與AI算法的深度融合,正推動(dòng)半導(dǎo)體檢測從離線故障分析向在線過程控制演進(jìn)。以TSV為例,直徑10微米、深寬比10:1的通孔中,2微米級(jí)空洞的識(shí)別已可自動(dòng)完成。
他認(rèn)為,在芯片級(jí)封裝中,3D bump metrology可精確測量焊球偏移、橋接、枕頭效應(yīng)等缺陷,為工藝調(diào)整提供量化依據(jù)。X射線檢測正從單一的失效分析工具,演變?yōu)樨灤┕に囬_發(fā)與量產(chǎn)監(jiān)控的全流程賦能平臺(tái),這對(duì)于HBM等復(fù)雜多層堆疊封裝尤為重要。