先进封装：芯片制造商巨额投资的新热点

　　4月15日(星期一)，三星宣布投资400亿美元建设美国得克萨斯州芯片制造，包括建设“先进芯片封装”工厂的计划，这将使美国远离当地制造尖端人工智能（AI）芯片又近了一大步。

　　美国政府和中国同时认识到先进封装在半导体供应链中发挥着越来越重要的作用，三星的行为被视为拜登政府的重大胜利。

　　全球领先的芯片制造商正在投资数十亿美元对先进封装技术进行扩展和改进，这对提高半导体性能至关重要。

　　先进芯片封装是什么？

　　随着芯片的小型化进程达到其物理极限，芯片制造商为了满足生成人工智能等技术日益密集的计算需求，被迫寻找替代方法来不断提高性能。

　　芯片制造商可以通过将多个芯片(无论是同类还是不同类型)更紧密地集成或“包装”在一起，提高速度和效率，避免小规模限制。

　　什么是先进封装的例子？

　　高带宽存储（HBM）

　　英伟达图形处理单元（GPU）高性能芯片需要大量的内存来存储计算结果。即使是最先进的存储芯片本身也不能提供足够的“带宽”来存储和计算，并根据需要来回发送。

　　高带宽存储芯片是通过将DRAM存储芯片堆叠起来，通过每个小孔的细线连接起来生产的。就像一个配有电梯的多层图书馆，可以在楼层之间快速运输大量的书籍进行收集和交付。

　　晶圆芯片在基板上（CoWoS）

　　H100“英伟达”Hopper以AI芯片为例，该芯片采用台积电CoWoS先进的封装技术，将六个HBM芯片与英伟达设计、台积电生产的GPU融为一体。

　　GPU和HBM芯片都位于硅接口上，被称为“中介层”，它们通过这个接口相互通信。接着，中介层位于基层或“基板”上。三星和英特尔在台积电的竞争对手中有自己的名字，他们在同一技术的类似版本中有自己的名字。

　　有时被称为“2.5”D由于HBM中的DRAM层叠放时，HBM芯片和GPU并排放置，所以先进的封装技术。三星将能在得克萨斯州的新工厂进行2.5D和HBM封装，而韩国芯片制造商SK海力士正在印第安纳州建设HBM工厂。

　　在这种情况下，“3D封装”将涉及HBM和GPU组件的垂直集成，但工程师还不知道如何保持这种系统充分冷却和供电。

　　集成风扇出型封装（INFO）

　　当芯片在严格的物理限制下运行时，先进的包装也非常有用。智能手机中使用的芯片就是一个很好的例子，因为逻辑芯片不能变小，智能手机也不能变大。

　　2017年，台积电与苹果合作推出了一种名为集成扇出的公司。（Integrated Fan-Out）新的先进封装技术。这涉及到逻辑和存储芯片通过新的高密度“重新分布层”更紧密地集成在一起，从而提高性能，消除对更厚基础层的需求。

　　对于行业有什么影响？

　　高级封装要求行业专家加强合作。

　　举例来说，没有存储芯片生产背景的台积电，与HBM市场领袖SK海力士在英伟达的AI芯片上密切合作，没有逻辑芯片生产背景。

　　同时，三星电子和英特尔在逻辑、存储和先进封装方面都有经验，这意味着他们可以为客户提供跨三个领域的集成服务。

　　为了在5000亿美元的半导体市场上获得更大的份额，先进封装重要性的增长也为二线芯片制造商和传统封装公司提供了机会。