让台积电捏了把汗的技术，终于成熟？
????如果您希望可以时常见面，欢迎标星????收藏哦~
2011年的台积电第三季法说会上，张忠谋突然抛出了一个重磅炸弹─台积电要进军封装领域。
台积电所推出的第一个封装产品，就是CoWoS（Chip on Wafer on Substrate），其将逻辑芯片和DRAM放在硅中介层（interposer）上面，然后封装在基板上。张忠谋表示，未来台积电的商业模式将是提供全套服务，实现整颗芯片的生产制造。
2016年，英伟达推出了第一款采用CoWoS封装的图形芯片GP100，为第一波人工智能热潮拉开序幕，而后，谷歌AlphaGo打败柯洁背后的TPU 2.0，所用到的CoWoS封装同样出自台积电之手。
时至今日，CoWoS已成为AI芯片绕不过去的一项技术，而先进封装也已深入半导体行业，成为不逊色于先进制程的一个热门领域。
但对于抛出了Foundry 2.0的台积电来说，光靠CoWoS显然是有些不够的，尤其是考虑到它的产能有限，甚至无法满足英伟达需求的情况下，它亟需推出更多更好的封装产品。
而当我们放眼整个先进封装市场之际，会发现除了过去一年中热议的2.5D和3D封装外，有几项新技术被提到的次数愈来愈多，AI芯片带火了CoWoS，如今它又把先进封装中的FOPLP和玻璃基板带上了舞台。
抢滩FOPLP
为何扇出型面板级封装（FOPLP）成了厂商的香饽饽？
2016 年，台积电着手开发名为 InFO（整合扇出型封装）的 FOWLP（扇出型晶圆级封装）技术，用于 iPhone 7 系列手机的 A10 芯片上，将三星代工厂挤出了苹果供应链，而后封测行业纷纷跟随台积电的脚步，开始推广 FOWLP 方案，希望以更低的成本吸引客户。
但在几年过后，FOWLP 封装方案在技术方面没有太大的突破，终端应用方面依然停留在 PMIC（电源管理 IC）等成熟工艺产品上，难以敲开更多客户的大门。
此时FOPLP登上舞台，从wafer level（晶圆级）切换到 panel level（面板级），兼具低单位成本和大尺寸封装的优势，也引发了AI芯片厂商的关注。
晶圆级封装和面板级封装之间的主要区别在于，前者不是将切割的芯片重新组装在晶圆上，而是将它们重新组装在更大的面板上。这使制造商能够封装大量芯片，从而降低封装过程的成本。它还提高了封装效率，原因是通过方形基板进封装，可使用面积可达圆形12英寸晶圆的7倍之多，即在相同单位面积下，能摆放更多的芯片。
图片来源三星
值得一提的是，这一新兴市场的增长速度非常快。Yole Group 半导体封装分析师 Gabriela Pereira 表示：“纵观整个扇出型封装市场，FOWLP 仍然是主流载体类型，而 FOPLP 仍被视为小众市场。在收入方面，Yole Intelligence 在《扇出型封装 2023》报告中估计，2022 年 FOPLP 市场规模约为 4100 万美元，预计未来五年将呈现 32.5% 的显着复合年增长率，到 2028 年将增长至 2.21 亿美元。
事实上，FOPLP 的采用将比整体扇出型市场增长更快，其相对于 FOWLP 的市场份额将从 2022 年的 2% 上升至 2028 年的 8%。这意味着，随着更多面板生产线的推出以及更高的良率带来更好的成本效益，FOPLP 有望在未来几年实现增长。”
而最新的利好是，英伟达有意将面板级扇出型封装（通常称为 FOPLP）用于最新 Blackwell 芯片，英伟达为Blackwell 产品提供的 CoWoS封装产能紧张，有传言称 Blackwell GB200 也可能提前于明年（2025 年）开始使用 FOPLP，而不是最初的 2026 年时间表。此外，AMD也已经开始接触相关企业，准备在未来的AI芯片中采用FOPLP。
而与此相对应的是，是一众中国台湾封测企业正在加速开发FOPLP。
台湾半导体封测厂中最早投入布局FOPLP量产线的是力成，于16年在竹科三厂开始兴建全球第一座FOPLP生产线，19年正式启用量产。力成执行长谢永达说，力成领先业界约2年左右，看好未来在ＡＩ世代中，异质封装将采用更多FOPLP解决方案，预期26、27年陆续开花结果。
群创利用不具有价值的3.5代厂设备进行转型，其中近7成的设备可以延续使用，是目前面板尺寸最大的生产线。群创投入研发FOPLP的时间也已经长达8年，其中不只取得经济部大A+计画的补助，也与工研院合作，预计今年第四季将正式导入量产，明年对于营收将带来1至2个百分点的贡献。
根据研究机构TrendForce的调查，在FOPLP封装技术导入上，三种主要模式包括：一，封测代工业者将消费性ＩＣ封装方式自传统封装转换至FOPLP。二，专业晶圆代工厂、封测代工业者封装AI GPU，将2.5D封装模式自晶圆级转换至面板级。三，面板业者锁定电源管理、消费性IC等应用。
而大厂的动作也相当迅速。台积电董事长魏哲家首度在近期法说会上说明FOPLP布局的进度，台积电已成立研发团队与产线，目前仍处于起步阶段，他预期三年后技术可成熟，届时台积电将具备量产能力。
紧接着在日月光投控的法说会上，营运长吴田玉表示，日月光在面板级的解决方案上已经研究超过5年，先从300mm×300mm开始，未来会扩展到600mm×600mm的尺寸。
而在中国台湾之外，韩国的三星也在紧锣密鼓地推进FOPLP封装技术。
早在8年前，三星电机就为Galaxy Watch开发了 FOPLP 技术，并于 2018 年开始量产，而在2019年，三星电子以 7850 亿韩元（约合 5.81 亿美元）从三星电机手中收购了 PLP 业务，截止目前，Galaxy Watch 6 芯片依然沿用该技术，利用 FOPLP 结合封装堆叠 (PoP) 技术将 CPU、PMIC 和 DRAM 集成到芯片组中。
三星电子半导体（DS）部门前主管 Kyung-Hyun Kyung 在今年 3 月份的公司股东大会上解释了对 PLP 技术的需求。他说：“AI芯片基板的尺寸通常为 600 mm x 600 mm或 800mm x 800 mm，这就需要 PLP 等技术。”他还补充说：“三星电子也在开发并与客户合作。”
三星目前为需要低功耗存储器集成的应用（如移动和可穿戴设备）提供 FOPLP，其还计划将其 2.5D 封装技术 I-Cube 扩展到 PLP。
相较于台积电和三星，英特尔在FOPLP上显得没那么热衷，尽管它也具备相关技术储备，但就目前而言，它还没什么FOPLP领域的大动作。
值得一提的是，台积电目前由于订单爆满，已经开始大规模扩建已有的封装厂，甚至不惜以高价购买其他公司的封装厂，以满足客户的需求。
今年8月，台积电宣布以约5.28亿美元的价格买下了群创南科5.5代面板厂（南科四厂）及附属设施，并预定11月成交。根据公告，该厂建物面积约折合9.6万余坪，据了解，双方洽谈购买将不仅南科四厂，而是会有两个厂，并传接下来交易的可能是群创南科五厂。
台积电开出的设备采购清单中，已见编列AP八的编号，意谓继嘉义厂的AP七兴建两座封装厂后，群创南科旧厂将是下一个先进封装据点，并规划明年第一季开始装机，依时程可能比嘉义新厂早一步投入，支持最缺的CoWoS产能；后续第二座厂，群创可能属意与台积电共同合作FOPLP。
在大厂这里，FOPLP已成了必争之地，但对于AI芯片来说，光有这项封装技术还不够。
玻璃基板竞赛
为什么FOPLP需要玻璃基板？
FOPLP的特点是采用了更大的基板，但传统的塑料基板在IC越来越多越来越大的情况下，容易出现翘曲的问题，伴随着众多封装厂商开始用大尺寸基板，这一问题愈发突出。
除了翘曲外，塑料基板（有机材料基板）也在不断接近达到容纳的极限，特别是它们的粗糙表面，会对超精细电路的固有性能产生负面影响，在这样的情况下，玻璃作为一种新型基板材质，走入了半导体行业。
作为新型方案，玻璃基板有比塑料基板更光滑的表面，同样面积下，开孔数量要比在有机材料上多得多。据悉，玻璃芯通孔之间的间隔能够小于 100 微米，这直接能让晶片之间的互连密度提升10倍。互连密度的提升能容纳的更多数量的晶体管，从而实现更复杂的设计和更有效地利用空间；
同时，玻璃基板在热学性能、物理稳定度方面表现都更出色，更耐热，不容易因为温度高而产生翘曲或变形的问题；此外，玻璃芯独特的电气性能，使其介电损耗更低，允许更加清晰的信号和电力传输，与ABF塑料相比，玻璃芯基板的厚度可以减少一半左右，减薄也可以提高信号传输速度和功率效率。
但玻璃基板并非没有缺点。玻璃板的厚度通常为 100µm 或更薄，在运输、处理和制造过程中容易因压力而开裂或破碎，需要专门设备和工艺来使用和管理这种材料。
此外，玻璃基板面临的一个重大障碍是缺乏统一的玻璃基板尺寸、厚度和特性标准。与遵循精确全球规格的硅晶片不同，玻璃基板目前缺乏普遍接受的尺寸和特性。标准化的缺陷使厂商在不对工艺进行重大调整的情况下更换基板的半导体工厂的问题变得复杂。与之密切相关的是兼容性问题，不仅是不同批次的玻璃基板之间的兼容性，而且还有基板与其支持的半导体器件之间的兼容性，玻璃独特的电气和热性能必须与半导体器件的电气和热性能进行仔细匹配。
玻璃基板的特性让行业趋之若鹜，但所带来的技术挑战又劝退了许多中小型企业，只有几位巨头愿意当第一个吃螃蟹的人。
图片来源英特尔
2023年9月，英特尔宣布推出业界首批用于下一代先进封装的玻璃基板之一，计划在本十年后半期推出，也就是2026年至2030年推出。
英特尔高级副总裁兼装配和测试开发总经理巴巴克·萨比 (Babak Sabi)表示：“经过十年的研究，英特尔已经实现了业界领先的先进封装玻璃基板。我们期待推出这些尖端技术，让我们的关键参与者和代工客户在未来几十年受益。”
据了解，10年前，英特尔向美国亚利桑那州的工厂投资 10 亿美元，建立了玻璃基板研发线和供应链，其在推动下一代封装方面有着悠久的历史，在 20 世纪 90 年代引领行业从陶瓷封装向有机封装的转变，率先实现卤素和无铅封装，并发明了先进的嵌入式芯片封装技术。
而三星很快也跟随着英特尔脚步，加入到了这场竞赛当中。2024年1月的 CES 2024 上，三星电子提出将在今年建立玻璃基板试制品产线，目标是2025年产出试制品，2026年实现量产。
而在今年3月，三星电子已开始与三星电机和三星显示等主要电子关联公司联合研发玻璃基板，预计三星电机将贡献其在半导体与基板结合方面的专有技术，而三星显示器则将贡献玻璃工艺。据了解，这是三星电子首次与三星电机和三星显示等电子元件公司共同开展玻璃基板研究。
当然，三星和英特尔并不是唯一致力于下一代基板技术的公司。日本制造商 Ibiden 也加入了基于玻璃的设计研发工作，SK集团旗下的SKC已成立子公司Absolux，以开发新的量产能力，其已经与 AMD 等公司建立了合作伙伴关系，而LG Innotek也表示，玻璃将是未来半导体封装基板的主要材料，公司正考虑开发玻璃基板。
而在这些厂商之外，最值得关注的无疑是台积电。
尽管台积电此前并未提及关于玻璃基板这项技术，但考虑到这家公司在封装领域的积累，其很可能早已有相关的技术储备，据媒体报道，业界盛传台积电已重启玻璃基板的研发，以此来满足未来英伟达想用FOPLP的需求。
此外，台湾半导体设备厂商也提前展开部署，与英特尔合作多年的钛升发起，集结相关供应链成立了玻璃基板供应商E-core System大联盟，意图争取英特尔和台积电的订单。
对于封装行业来说，FOPLP和玻璃基板就像一体两面，想要大规模应用FOPLP，就需要更大的封装基板，而更大的封装基板，又绕不开玻璃基板，只要FOPLP的应用需求持续高涨，那么玻璃基板的量产就会不断加速。
从晶圆，到面板
事实上，FOPLP作为FOWLP的一项衍生出来的技术，在初期并未受到太多关注，一方面是应用产品有限，另一方面，这项技术考验的不止是厂商的封装能力，从工艺能力上看，FOPLP 可以看作是一种FOWLP和印刷电路板处理的技术，往往需要两个不同行业的厂商通力合作，才能实现想要的效果。
这也是为什么英特尔和三星在这一领域能够进展最快的原因，前者身为多年的美国半导体行业龙头，手握大半个美国半导体供应链，而后者本身就是一个庞大的集团，涉及到了半导体生产制造的方方面面，能够更加迅速地解决问题。
而它们无疑也给台积电的封装业务带来了更多的压力，伴随FOPLP和玻璃基板逐步成熟，难保像英伟达和AMD这样的厂商会因为技术原因而转投其他封装厂商。
此外，FOPLP和玻璃基板的崛起，也让我们看到了更多面板级封装的机会，由于两种技术都采用类似的面板尺寸，在提高芯片密度、降低成本和提高制造效率等方面实现了互补，未来的封装行业极有可能往这一维度发展。
在它们重新定义先进封装的格局后，谁又能吃到最多的红利呢？
END
????半导体精品公众号推荐????
▲点击上方名片即可关注
专注半导体领域更多原创内容
▲点击上方名片即可关注
关注全球半导体产业动向与趋势
*免责声明：本文由作者原创。文章内容系作者个人观点，半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点，不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持，如果有任何异议，欢迎联系半导体行业观察。
今天是《半导体行业观察》为您分享的第3876内容，欢迎关注。
推荐阅读
『半导体第一垂直媒体』
实时 专业 原创 深度
公众号ID：icbank
喜欢我们的内容就点 “在看” 分享给小伙伴哦
京公网安备 11010802033920号