台积电、英特尔、三星竞逐3D封装市场
2024-02-28 10:58
来源：中国电子报近日，英特尔宣布其首个3D封装技术Foveros已实现大规模量产。与此同时，三星也在积极开发其3D封装技术X-Cube，并表示将在2024年量产。
3D封装的理论已经提出多年，但是由于技术难度比较大，能量产3D封装的企业并不多。如今，业内对台积电CoWos等2.5D封装已经供不应求。随着业内对AI芯片算力的需求不断提升，这一现象将很快蔓延到3D封装领域，3D封装甚至将成为AI芯片的制胜法宝。先进制程三巨头在3D封装市场的排位赛也即将开启。咨询公司Yole Intelligence称，未来，全球先进芯片封装市场规模预计从2022年的443亿美元增长到2027年的660亿美元，3D封装预计占四分之一左右的市场规模。
台积电最早布局
2022年，台积电成为业内首家量产3D封装的厂商，并将其命名为SoIC。
台积电指出，SoIC支持CoW（芯片在晶片封装技术）和WoW（多晶圆堆叠封装技术）两种不同的封装模式，而这两种模式的结合能够将不同尺寸、功能的芯片进行有效连接，使得芯片在设计过程中具备更高的灵活性。
据了解，目前采用台积电SoIC技术的芯片月产能约为1900片，预计2024年月产能超过3000片，增幅近60%；2027年的月产能有望拉升到7000片以上，是2023年月产能的3.7倍。
此前，英国AI芯片公司Graphcore发布了世界上首颗采用台积电SoIC 3D封装技术的AI芯片，芯片性能提升了40%，并首次突破7nm工艺极限。该款芯片的出现，也展示了3D封装技术在AI芯片领域的巨大潜力。
如今，苹果、AMD等业内龙头企业都成了台积电3D封装的客户。据悉，AMD将在其最新的MI300芯片中采用台积电的SoIC 3D封装技术。苹果计划将SoIC与热塑碳纤板复合成型技术搭配使用，相关产品目前正小批量试产，预计2025—2026 年量产。
英特尔实现规模量产
随着AI芯片对3D封装的需求不断增长，仅台积电一家公司的3D封装产能难以满足庞大的市场需求。刚刚实现3D封装量产的英特尔，或将缓解市场的焦虑。
据悉，在此前的2D以及2.5D封装技术中，英特尔基本上都将其用于生产自家产品。但是在3D封装领域，英特尔开始接受外部订单，与台积电展开竞争。
就在不久前，英特尔宣布其首个3D封装技术Foveros已实现大规模量产。英特尔相关负责人向《中国电子报》记者透露，英特尔于去年年底发布的酷睿Ultra处理器已经采用了Foveros 3D封装技术，而此次宣布量产则意味着英特尔可以为客户大批量生产3D封装产品。
此外，英特尔近期发布的2024年财报明确指出，其先进封装代工客户新增三家。业内猜测，这些客户中可能有英伟达，并预计英特尔最快于2024年第二季度正式加入英伟达先进封装供应链行列，为其提供每月高达5000片的产能。
在先进制程领域，英特尔一度落后三星，但是在3D封装领域英特尔却先三星一步实现量产，并同样将在代工市场分一杯羹。
芯谋研究副总监严波认为，英特尔的3D封装技术之所以能快速发展，部分原因是美国建设本土产业集群带来的助推作用。
“虽然英伟达、AMD等公司的AI芯片仍采用台积电的先进封装技术，但目前美国是全球大型芯片设计公司的聚集地。在美国致力于强化半导体供应链的背景下，英特尔的先进封装技术有望迎来本土政策带来的发展红利。”严波说道。
三星蓄势待发
作为代工三巨头之一，三星正在积极开发其3D封装技术X-Cube，并表示将在2024年量产。同时，其为AI芯片开发的最新3D封装技术SAINT也渐行渐近。
X-Cube是三星在2020年的3D封装技术。该技术是将硅晶圆或芯片物理堆叠，并通过硅通孔（TSV）连接，最大程度上缩短了互连长度，在降低功耗的同时提高了传输速率。
2023年，三星推出了3D封装技术SAINT，主要有三种方案：在垂直堆叠SRAM内存芯片和CPU中采用的SAINT S，在CPU、GPU等处理器和DRAM内存中使用的SAINT D，在堆叠应用处理器（AP）中使用的SAINT L。其中，SAINT S技术已经通过了目前的验证测试。三星很有可能将SAINT这一技术应用于集成高性能芯片所需的存储器和处理器，其中就包括AI芯片。
有消息称，三星内部正考虑将其SAINT 3D封装技术应用于Exynos系列移动处理器上，以进一步提高Exynos处理器的整体性能和生产效率。而在为客户代工方面，还需要与客户进一步测试后才能推出商用服务。此外，还有消息称，三星的SAINT封装技术将为英伟达的Blackwell AI加速器生产关键组件。
目前，台积电在先进封装领域已经具备了较大的技术和生产优势，而英特尔也在美国政府的扶持下不断开拓其3D封装的客户。在竞争如此激烈的当下，三星需要通过加大研发投入力度、提高生产效率，以及优化产品定价等方式来增强自身的竞争力，以赢得市场份额。
