异构集成是半导体技术中一个重要且不断发展的领域,被视为半导体技术持续进步的关键策略,特别是在传统的摩尔定律逼近极限的当下,集成各种技术和材料的能力对半导体产业发展至关重要。
3月19日,SEMICON/FPD China 2024同期会议——异构集成(先进封装)国际会议在上海浦东嘉里大酒店成功举办,会议邀请了国内和国际领袖与专家,从全球产业视野分享最新版异构集成路线图及先进封装技术,是行业当前和未来趋势的宝贵信息来源。
芯和半导体科技(上海)股份有限公司创始人及CEO凌峰为会议主持。
SEMI全球副总裁、中国区总裁居龙在会议致辞中向各位嘉宾、来自海内外的专家朋友们问好,座无虚席的会议现场,彰显着产业正面临前所未有的革命。当摩尔定律减缓时,用什么方法延续摩尔定律所带来的在性能、功率、尺寸、成本上的持续优化?以异构集成为核心的先进封装技术将是半导体技术创新的主要方向。AI是先进封装技术最典型的新兴应用,是新的技术、新的市场、也是新的机遇。
半导体产业将持续前行,“前方的道路充满未知与挑战,正因为如此,我们对产业饱含激情和情怀,对通过科技改变人类生活与文明的使命感更加强烈。”居龙表示,去年半导体产业经历了下行周期,产业下滑约11%,然而“寒潮弥昧待春暖,长风破浪会有时”,半导体是周期性的产业,怀着“长风破浪会有时”的精神等待机会,总会迎来春天。预计今年半导体销售额将增长约13%-16%可能达到6000亿美金,在新技术的驱动及新智能应用市场需求的拉动下,半导体产业销售额在2030年前后有望实现一万亿美元里程碑。值此阳春三月,春暖花开,产业亦复如是迎来了复苏曙光,期待在变局中走出一条“芯”路。
异构集成赋能AI/5G浪潮
日月光高级副总裁Ingu Yin Chang分享了《异构集成加速人工智能经济发展》主题演讲。世界正在向AI时代迈进,人工智能和数据将继续推动半导体创新,AI芯片于智能手机、自动驾驶、自动化机器人等应用,带动半导体需求成长,到2030年及以后,其指数级增长将塑造全新的生活方式。半导体行业正在通过异构集成加速人工智能经济一体化发展。创新的封装方式能够使多个Chiplet、SiP和模块无缝集成到一个封装中,以增强功能性能和操作特性。他还在现场介绍了日月光在先进封装方面的产品技术路线图,包括VIPack先进封装平台与IDE整合设计生态系统等。
易卜半导体执行副总裁郭一凡分享了《Chiplet 封装技术的现状和发展趋势》,随着半导体技术发展进入智能时代,智能应用对计算速度和多种功能提出了更高要求,然而先进工艺节点尺寸微缩接近物理极限,超大芯片在制造时面对良率损失和光罩尺寸方面的挑战,同时摩尔定律在提升算力上已遭遇瓶颈。通过Chiplet多芯片封装集成的方式能够助力算力持续提升,先进封装将在后摩尔时代起到关键作用,他现场讲解了CoWoS、Si Bridge高密度互联解决方案,以及易卜半导体在Chiplet封装上的核心技术与解决方案。
瑞萨电子传感器事业部负责人Leopold Beer从《半导体传感器 – 一个全面的视角》出发,阐述了传感器市场的最新变化与技术进展。传感器市场正在稳步增长,数据处理技术的不断进步也将带来额外的拉动,比如生成式AI的进步将提升硬件和传感的重要性,有助于消除应用在软件层面受到的限制。垂直行业的融合是发展趋势与机遇所在,随着各行业间的边界越来越模糊,跨行业解决方案的出现更能满足不同行业的独特需求,将会发挥越来越重要的作用。智能传感是传感器信号调理的发展趋势,Leopold Beer例举了感应式位置传感、光学定位、环境感知整合等方面的案例。
阿里云智能首席云服务器架构师、CXL和UCle董事会成员陈健带来了《共建开放互通的芯粒生态系统》主题演讲,他回顾了Chiplet的发展,指出通用芯粒互连技术(UCIe)是Chiplet的开放标准,有助于推动Chiplet生态系统的发展,从而促进Chiplet技术的产业化落地。他介绍了UCIe 1.0规范中的PCIe (PCI Express)和CXL(Compute Express Link )互联总线标准的亮点,并重点讲解了UCIe 1.1规范的要点,包括在汽车、全栈流协议、先进封装的成本优化、合规性测试几大方面的增强,以及相关案例。
下午场论坛由阿里巴巴平头哥高级副总裁符会利主持。
先进封装技术与关键工艺
厦门云天半导体科技有限公司董事长于大全解读了《基于圆片级玻璃通孔的异构集成技术》。人工智能和高性能计算的快速发展将异构集成从芯片级推向封装级,先进封装生态已逐渐形成,国产替代空间广阔。他指出,作为晶圆级集成的关键技术,玻璃通孔技术(TGV)可实现三维互联结构,玻璃具有电气性能出色、表面光滑、成本低等优势,将成为未来异构集成的理想的中阶层和衬底,然而低成本和可靠性问题成为关键挑战,他现场讲解了激光诱导深度蚀刻、TGV填孔等技术。
芯盟科技有限公司联席总裁洪齐元的演讲主题为《专注异构集成,重塑半导体生态》,伴随生成式AI的爆发式出现,多模态、新算法、自主智能、边缘推理是未来发展的方向。对于低功耗、低延时以及存储容量提出了更高的要求,三维异构集成技术能够为解决这一系列问题提供新思路。作为三维异构集成的关键技术之一,混合键合技术在三维堆叠应用中发挥着重要作用,他阐述了晶圆对晶圆混合键合以及芯粒对晶圆键合的技术与工艺流程,并介绍了芯盟技术路线汇总以及SOH、DOWOS等关键技术。
三星电子总监吴政达在《小芯片及先进异构集成》中指出,半导体产业发展面临着成本、性能和内存带宽的挑战,先进异构集成是有效的解决途径,能够降低研发成本并提高性能。他介绍了AVP先进异构集成平台,对低功耗内存、Wide I/O Memory、更高缓存带宽需求等相应提供2.5D、3D封装技术,以及逻辑3D IC集成平台中TCB和HCB技术等等。三星与合作伙伴合作建立的Chiplet和先进异构集成生态系统,能够提供无缝解决方案满足客户的产品需求。
泰瑞达SOC产品战略高级总监和首席营销策略师Dr. Jeorge S. Hurtarte分享了《AI时代下的测试“芯”挑战》,人工智能时代为先进封装的异构集成带来了新的机遇,先进的节点、先进封装中的异构集成和新兴技术使开发环节增加了很多压力,需要灵活的测试策略来优化良率、测试成本和质量。优化测试是一个动态且持续的过程,灵活性非常重要,灵活测试可以移动测试覆盖范围最大限度地降低实现质量的成本。
北京北方华创微电子装备有限公司副总裁王娜带来了《以装备创新助推算力时代先进封装产业腾飞》主题演讲,AI应用的出现提高了对集成电路“感、存、算、传”四方面能力的要求,而集成电路对于创新的追求是亘古不变的,随着尺寸微缩难度加大,三维集成的方式阶段性地提高了芯片整体性能和良率。装备是集成电路芯片技术创新的基石,工艺技术的进步对设备提出了新的要求,包括新材料引入、器件结构创新、更优的均匀性、更好的稳定性、更高生产效率、更低成本等等,她详细介绍了北方华创装备在TSV、2.5D、PD等工艺上的解决方案以及在先进封装领域的布局。
江苏芯德半导体科技有限公司副总经理张中在现场分享了《AI芯片高性能先进封装&芯德先进封装技术解决方案》,首先讲解了半导体集成电路封装以及先进封装的定义,介绍了芯德科技的封装技术路线图与未来规划。伴随着AI的快速发展,超级算力基建规模呈现指数级增长,成为半导体行业格局新风口,他分析了行业内先进封装的典型工艺,还展示了芯德科技晶粒及CAPiC先进封装技术平台。
设计、检测与生态系统
紫光展锐封装系统架构部负责人陈思解读了当下《异质集成技术的发展与挑战》,客户需求引领着封装技术的发展,从SiP产品演进来看,将向着更高密度、更高性能、更优成本的方向演进。随着芯片产品性能的提升,传统封装技术走向瓶颈,暂难以满足高密度封装需求,Chiplet成为新的探索方向,但还面临热力设计、供应链等方面的挑战,他指出,Bumping和Interposer是高密度封装的两个关键技术领域。
上海微技术工业研究院研发中试线负责人、资深副总经理李卫宁分享了《硅光异质异构集成技术》,硅基光电集成技术是利用超大规模集成电路工艺进行光电子器件研制和集成,兼具微电子的高集成度、低成本和光电子的大带宽、低损耗的优势,有望解决后摩尔时代信息传输的功耗、带宽等瓶颈难题。他介绍了全球主要的硅基光电工艺平台以及硅基光电集成方面的技术包括薄硅集成工艺、成套厚硅SOI集成工艺、晶圆级异质集成工艺、氮化硅集成工艺、特色介质波导集成工艺、激光器与硅光器件的结合工艺等等。
泛林集团先进封装客户运营资深总监Lee Chee Ping在《AI芯片封装的创新:先进工艺和设备技术》中指出,AI芯片市场方兴未艾蓬勃发展,其性能需要通过先进封装赋能,且先进的封装和异构集成是半导体行业实现优化性能、功率、外形和成本的主要途径。他讲解了在RDL、Bumping、TSV、HBI/HCB等技术路线下,Lam Research所做的设备布局以推动封装技术在未来的发展,客户和合作生态系统是实现下一代创新的关键所在。
KLA产品线资深市场经理Richard Yeoh通过《晶圆级先进封装的未来趋势以及微小化对于缺陷检测的影响》指出,异构集成是提高芯片性能的一种方式,前端工艺与晶圆级封装相融合成为趋势。他阐述了2.5/3D封装技术的变化和挑战,混合键合工艺(hybrid bonding)是异构集成的关键所在,但是面临许多工艺控制的挑战,需要许多创新的检测解决方案来应对这些挑战。KGD不代表能够达到很好的3D整合效果,他提出,W2W要关注晶圆边缘翘曲控制,D2W要注意缺陷敏感性,并分享了诸多KLA的应用案例。
TechSearch International, Inc.高级分析师Shaun Bowers在其《异构集成助推未来汽车》演讲中指出,高级驾驶辅助系统(ADAS)相关应用占据汽车半导体市场一大份额,软件定义汽车和Chiplet的模块式设计理念是汽车行业的发展方向,异构集成将成为汽车领域的“必需品”,采用Chiplet的好处包括优化节点灵活选择、扩展性能、缩短上市时间等等。他指出,Chiplet是ADAS、IVI和自动驾驶功能的可行解决方案,需要满足各项严苛的汽车标准,还要发展可靠性、热力解决方案和材料技术。
符会利在闭幕致辞中强调了先进封装具有系统、材料&制造、测试、生态、成本、应用六大属性。