台積電3D芯片封裝技術2021年量產:面向5nm工藝,蘋果或首發

上周台積電發布了 2018 年報,全年營收 342 億美元,佔到了全球晶圓代工市場份額的 56%,可謂一家獨大。在先進工藝上,台積電去年量產 7nm 工藝,進度領先友商一年以上,今年量產 7nm EUV 工藝,明年還有 5nm EUV 工藝,3nm 工藝工廠也在建設中了。

作為全球最大的晶圓代工公司,台積電在半導體製造上的技術沒啥可說的了,但很多人不知道的是台積電近年來加大了半導體封裝技術的研發,過去幾年能夠獨家代工蘋果A系列處理器也是跟他們的封裝技術進步有關。日前在台積電說法會上,聯席 CEO 魏哲家又透露了台積電已經完成了全球首個 3D IC 封裝,預計在 2021 年量產,據悉該技術主要面向未來的 5nm 工藝,最可能首發 3D 封裝技術的還是其最大客戶蘋果公司。

在蘋果A系列處理器代工中,三星曾經在 A9 處理器分到一杯羹,與台積電分享了蘋果訂單,不過從 A10 處理器開始都是台積電獨家代工了,而台積電能夠贏得蘋果青睞也不只是因為半導體製造工藝,還跟台積電能夠整合先進封裝工藝有關。

在半導體製造黃金定律摩爾定律逐漸失效的情況下,單純指望製造工藝來提高芯片集成度、降低成本不太容易了,所以先進封裝技術這幾年發展很快。此前台積電推出了扇出型晶圓級封裝(InFO WLP)以及 CoWoS 封裝工藝,使得芯片有更好的電氣特性,能實現更高的內存帶寬和低功耗運行能力,能使到移動設備有更好性能和更低功耗。

不過 InFO WLP、CoWoS 本質上還是 2.5D 封裝,業界追求的一直是真 3D 封裝,去年台積電宣布推出 Wafer-on-Wafer(WoW) 封裝技術,通過 TSV 硅穿孔技術實現了真正的 3D 封裝,而這個封裝技術主要用於未來的 7nm 及 5nm 換工藝。

雖然台積電在上周的說法會上沒有明確提及他們首發的 3D IC 工藝是否為 Wafer-on-Wafer(WoW)封裝技術,但猜測起來就是這個新技術了,畢竟 3D 封裝是 2019 年的熱門新技術,英特爾之前推出的 Foreros 封裝也是 3D 芯片封裝的一種。

根據台積電的說法,他們的 3D IC 封裝技術已經完成了技術開發,不過 2021 年才會量產,這個時候他們的主力工藝還是 5nm EUV 級別的。至於哪家客戶都成為第一個吃螃蟹的,預計蘋果還是最先採用台積電 3D 封裝的公司,以往也是蘋果率先使用台積電 2.5D 封裝的,他們有這個需求,也有這個資本。

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