知情者曝台積電探索全新芯片封裝方法

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【大紀元2024年06月22日訊】(大紀元記者吳畏編譯報導)全球最大的芯片製造商台灣半導體製造有限公司(即台積電,TSMC)正在探索一種先進的芯片(晶片)封裝新方法,以跟上超高運算能力的需求。

據多位知情人士告訴《日經亞洲》,台積電正在與設備和材料供應商合作開發這種新方法,但要達到真正的商業化可能需要幾年時間。

根據這多位知情人士說,新方法背後的想法是使用矩形面板狀基板,而不是目前使用的傳統圓形晶圓,這樣可以在每個晶圓上放置更多組芯片。

這項研究仍處於早期階段,但它代表了台積電的重大技術轉變,此前台積電認為使用矩形基板太具挑戰性。為了使新方法奏效,台積電及其設備供應商必須投入大量時間和精力進行研發,並升級或更換大量生產工具和材料。

知情人士透露,目前正在試驗的矩形基板尺寸為510毫米x515毫米,可用面積是圓形晶圓的三倍以上。消息人士稱,矩形形狀也意味著邊緣剩餘的未使用面積會更少。

台積電先進的芯片堆疊和組裝技術,被用於為英偉達(Nvidia)、超微半導體(AMD)、亞馬遜和谷歌生產AI芯片,採用了目前最大的12吋矽晶圓。台積電正在擴大其在台灣的先進芯片封裝產能,以滿足不斷增長的需求。知情人士透露,台中工廠的擴建主要是為了服務英偉達,而台南工廠的擴建是為了亞馬遜和亞馬遜的晶片設計合作夥伴 Alchip。

當被問及此事時,台積電表示「密切關注先進封裝的進度和發展,包括面板級封裝」。該公司表示不對個別客戶相關議題發表評論。

芯片封裝技術曾被視為芯片製造中技術含量相對較低的方面,但如今對於保持半導體進步的步伐越來越重要。

對於像英偉達的H200和B200這樣的AI運算晶片,僅使用最先進的芯片生產是不夠的。台積電首創的先進芯片封裝技術 CoWoS(芯片基板上的晶圓上的芯片)也是必要的。例如,對於B200芯片組,CoWoS可以將兩個Blackwell圖形處理器組合在一起,並將它們與八個高寬頻記憶體(HBM)連接起來,從而實現高速資料處理能力,大大提高運算效能。

但隨著芯片尺寸不斷增大以容納更多半導體電晶體並整合更多存儲處理器,目前的行業標準是,12吋晶圓含有的面積約為70,685平方毫米,可能在幾年後就不足以高效地封裝尖端芯片。

例如,芯片產業高層表示,在假設生產良率為100%的情況下,一塊晶圓上只能生產16套B200。摩根士丹利估計,大約29套早期的H200和H100晶片可以封裝在一塊晶圓上。

「趨勢是確定的,芯片製造商要滿足快速數據處理要求,讓芯片發揮更大的運算能力,把更多的芯片整合起來,也就使得芯片封裝的尺寸越來越大。」一位芯片製造商高層告訴《日經亞洲》,「這項新技術仍處於早期研發階段。例如,如何在新形狀(矩形)的基板上塗覆尖端芯片封裝中的光刻膠是一個難題。需要像台積電這樣擁有雄厚的資金的芯片製造商來推動半導體設備製造商改變設備的設計方案。

半導體產業高層和分析師表示,顯示器和PCB製造商是處理矩形基板的專家,但芯片生產需要更高精度的設備和材料。

Bernstein Research的半導體分析師麥克‧李 (Mark Li)表示,台積電可能需要盡快考慮使用矩形基板,因為AI芯片組將需要每個封裝容納越來越多的芯片。

「這種轉變需要對設施進行大規模改造,包括升級機械手臂和自動化物料處理系統,以處理不同形狀的基板。」李說,「這可能是一項跨越5到10年的長期計劃,不是短期內可以實現的。」

英特爾也在與供應商合作探索面板級封裝,而擅長顯示器製造的三星也嘗試了新的晶片封裝方法。

責任編輯:林妍#

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