先進(jìn)封裝：華為未來技術(shù)突破路線？

先進(jìn)封裝技術(shù)隨著人工智能（AI）狂熱備受市場(chǎng)重視，能夠異質(zhì)整合高帶寬內(nèi)存（HBM）的2.5D技術(shù)、設(shè)備、產(chǎn)能、材料供應(yīng)鏈，皆成為業(yè)界關(guān)注焦點(diǎn)，其中又以臺(tái)積電3D Fabric平臺(tái)旗下CoWoS最為火熱。

不過，先進(jìn)封裝發(fā)展一直以來都有兩大方向，其一是增進(jìn)算力的高效運(yùn)算（HPC）芯片，另一就是更輕薄短小、省電兼顧效能的行動(dòng)產(chǎn)品處理器。熟悉先進(jìn)封測(cè)業(yè)者坦言，若以近幾年的趨勢(shì)觀察，手機(jī)應(yīng)用處理器（AP）采用的先進(jìn)封裝架構(gòu)如InFO趨于成熟，也仍僅有蘋果（Apple）持續(xù)買單，而蘋果導(dǎo)入3D晶圓堆棧芯片的時(shí)程，恐怕要落到2025年，但3D芯片搭配扇出封裝的手機(jī)AP技術(shù)進(jìn)展，將代表未來手機(jī)AP的最高技術(shù)，這似乎也是被限制在7nm制程的麒麟芯片唯一可突破的技術(shù)路線。

3D晶圓堆棧小芯片潛力浮現(xiàn)助力整體良率與成本控制

由于摩爾定律即將面臨物理極限，以及能夠承擔(dān)3nm以下先進(jìn)制程高昂成本的大客戶屈指可數(shù)，晶圓級(jí)SiP概念的3D堆棧邏輯芯片，成為下一世代重要的發(fā)展趨勢(shì)，如臺(tái)積電的SoIC技術(shù)就是其一范例。

小芯片（Chiplet）發(fā)展還有一個(gè)業(yè)內(nèi)觀點(diǎn)，亦即隨著先進(jìn)制程2D持續(xù)微縮，要打造單一節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)單芯片（SoC），良率并不容易提升到非常高的水平，透過小芯片技術(shù)，某程度來說因?yàn)榍懈罡?xì)，再進(jìn)行堆棧，隨著晶圓堆棧技術(shù)更趨成熟，反而有助于整體良率的提升與成本控制。

目前SoIC除了頂級(jí)AI芯片搭配CoWoS封裝、先進(jìn)制程一條龍外，也另有導(dǎo)入于專業(yè)電競(jìng)PC/ NB處理器，后段可委由封測(cè)代工（OSAT）廠進(jìn)行FCBGA封裝，對(duì)于芯片商、OSAT來說，SoIC制程所打造的3D芯片，可視為一片晶圓片（Wafer）看待，自然也能進(jìn)行傳統(tǒng)封裝流程。

AI狂熱再助CoWoS盛名手機(jī)AP進(jìn)展醞釀中

而2023年5月以降，GPU龍頭NVIDIA執(zhí)行長(zhǎng)黃仁勛一句AI的iPhone時(shí)刻到來，引爆全球AI狂熱，然而2023年卻是景氣修正的一年，前段晶圓制程的稼動(dòng)率并未明顯吃緊，即便是5nm家族等也尚有余裕，然而，向來鎖定量少質(zhì)精頂級(jí)HPC芯片的CoWoS先進(jìn)封裝，產(chǎn)能卻是高度供不應(yīng)求。

年初臺(tái)積電每個(gè)月CoWoS月產(chǎn)能僅約0.9-1萬片，2023年在AI急單下，臺(tái)積電內(nèi)部也緊急透過各種去瓶頸化方式擠出CoWoS產(chǎn)能，2023年底預(yù)計(jì)將提升兩三成，力求提升到1.1萬-1.2萬片水平。臺(tái)積電也快速取得銅鑼新廠用地，力拚2024-2025年月產(chǎn)能最高擴(kuò)充到近3萬片水平。

而在競(jìng)爭(zhēng)激烈的手機(jī)AP領(lǐng)域，先進(jìn)封裝及3D芯片的普及率何時(shí)能夠提升？筆者認(rèn)為時(shí)間點(diǎn)恐怕要落在2025年以后。事實(shí)上，手機(jī)AP僅有蘋果iPhoneA系列處理器，自2016年iPhone7所用的A10以后，蘋果采用臺(tái)積電InFO_PoP先進(jìn)封裝，InFO技術(shù)成功助攻臺(tái)積電成為A系列處理器獨(dú)家晶圓代工廠。

當(dāng)初聯(lián)發(fā)科、高通（Qualcomm）等業(yè)者也曾一度考慮導(dǎo)入扇出（Fan-out）封裝，然而這7-8年期間，雖不時(shí)傳出非蘋陣營AP有意采用Fan-out技術(shù)，但在成本、供應(yīng)鏈分散等考慮下，始終未有具體進(jìn)展。

熟悉InFO相關(guān)業(yè)者坦言，以iPhone處理器為例，現(xiàn)行的效能、架構(gòu)、體積等，都趨于成熟，蘋果也有意在既有基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)，而非整個(gè)封裝體的大幅變革，主因系調(diào)整將涉及PCB板、系統(tǒng)端也可能需要改動(dòng)，若有任何差池，將連帶影響芯片的功耗、散熱效率等，短期內(nèi)，臺(tái)積電InFO與A系列處理器的既有合作，預(yù)期將延續(xù)。

先進(jìn)封裝架構(gòu)新亮點(diǎn)：納入3D小芯片技術(shù)

事實(shí)上，iPhone處理器發(fā)展至今，已趨于成熟，關(guān)鍵在設(shè)計(jì)與制程、封裝最初的共同研發(fā)，后續(xù)較不會(huì)有結(jié)構(gòu)性變化，這成為臺(tái)積電延續(xù)動(dòng)能的主因。

對(duì)于傳統(tǒng)OSAT來說，先進(jìn)封裝與高階封裝分野算是相對(duì)明確，OSAT替手機(jī)AP或是CPU、網(wǎng)通芯片的覆晶封裝（FC），屬于高階封裝，日月光集團(tuán)、艾克爾（Amkor）本身也有一系列對(duì)應(yīng)臺(tái)積電3D Fabric平臺(tái)的晶圓級(jí)、2.5D、扇出型先進(jìn)封裝技術(shù)。

而事實(shí)上，聯(lián)發(fā)科曾在2-3年前洽詢臺(tái)積電InFO技術(shù)，考慮點(diǎn)在良率與量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)穩(wěn)定，然因手機(jī)市況不佳，兩大非蘋手機(jī)AP業(yè)者都放緩腳步，并不積極跨入先進(jìn)封裝，一般預(yù)期Android陣營手機(jī)AP欲導(dǎo)入先進(jìn)封裝技術(shù)，在2-3年內(nèi)機(jī)率低。

SoIC技術(shù)打造的3D芯片，在PC/NB端的CPU應(yīng)用，因后段還是得采用與載板（Substrate）相關(guān)的覆晶封裝技術(shù)，這部分OSAT可分食生意。但若考慮到手機(jī)AP領(lǐng)域，如iPhone處理器的InFO封裝不涉及載板，InFO封裝架構(gòu)已成熟，鉆石級(jí)客戶也不愿大幅更動(dòng)。

反而在同樣架構(gòu)中，以3D堆棧芯片進(jìn)行提升最符合現(xiàn)行效益，這部分幾乎又成為臺(tái)積電獨(dú)霸生意，可直接替客戶一條龍生產(chǎn)先進(jìn)制程、3D SoIC、InFO封裝的手機(jī)AP，事實(shí)上，臺(tái)積電先前技術(shù)論壇中，也低調(diào)揭示InFO 3D技術(shù)。

客戶多重考慮：成本、風(fēng)險(xiǎn)控管、商業(yè)效益

日月光/硅品本身有一系列可對(duì)照臺(tái)積電3D Fabric如InFO/CoWoS的封裝技術(shù)，然在晶圓級(jí)的硅中介層（Interposer）、3D晶圓堆棧沒有特別優(yōu)勢(shì)，甚至有做壞產(chǎn)品的可能風(fēng)險(xiǎn)。

以CoWoS為例，國際級(jí)大客戶以往傾向臺(tái)積電統(tǒng)包，雖然整體一條龍費(fèi)用較高，但因晶圓廠來自于前段的奧援明確，風(fēng)險(xiǎn)責(zé)任歸屬反而相對(duì)單純。以此次NVIDIA AI GPU急單為例，客戶端罕見自掏腰包負(fù)擔(dān)Interposer投片等事宜，這也使得以往向來不太愿意承接先進(jìn)封裝訂單的OSAT廠吃下定心丸。

由于有客戶掛保證能夠取得如臺(tái)積電、聯(lián)電成熟制程打造的Interposer，Amkor、日月光體系也更放心地承接外溢訂單，業(yè)界也透露，如Amkor在NVIDIA的推波助瀾下，預(yù)計(jì)將在2024-2025年力拼類CoWoS封裝產(chǎn)能倍增大計(jì)。

2023年AI急單可說是特例，對(duì)于NVIDIA等市場(chǎng)先行者來說，這個(gè)階段幾乎就是產(chǎn)品出貨就帶來豐厚利潤，也因此，OSAT端以往對(duì)于2.5D封裝的疑慮，有了芯片商客戶出面擔(dān)保后，也相對(duì)降低了不少。

3D小芯片手機(jī)AP誰出線？蘋果、臺(tái)積電或再拔頭籌

2020-2021年左右，聯(lián)發(fā)科、高通等先前也洽詢臺(tái)積電能否有不涉及DRAM的InFO技術(shù)選項(xiàng)，讓芯片廠、系統(tǒng)廠不需要先行購買DRAM。臺(tái)積電也推出InFO_B（Bottom only），僅有底層邏輯芯片封裝的技術(shù)選擇，外傳聯(lián)發(fā)科就差臨門一腳，但最終停留在研發(fā)階段而未真正商品化。

熟悉手機(jī)AP業(yè)者坦言，不管是臺(tái)積電的InFO，或是Amkor、日月光集團(tuán)、長(zhǎng)電也都能夠操刀的Fan-out PoP封裝，IC設(shè)計(jì)業(yè)者普遍認(rèn)為，手機(jī)AP在封裝架構(gòu)上能升級(jí)的方向不多，現(xiàn)行覆晶封裝PoP成熟且堪用，成本上也較扇出封裝有競(jìng)爭(zhēng)力許多。

且對(duì)OSAT來說，在扇出封裝的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、成本控制也未如晶圓廠成熟，甚至可能同樣是扇出封裝AP，成本競(jìng)爭(zhēng)力反而不若晶圓廠，多方考慮下，臺(tái)、美一線IC設(shè)計(jì)業(yè)者仍未進(jìn)入先進(jìn)封裝手機(jī)AP的量產(chǎn)，這當(dāng)中，曾一度有華為釋出濃厚興趣，力求追求與iPhone處理器同樣規(guī)格的先進(jìn)封裝AP。

結(jié)語

事實(shí)上，若在不考慮量產(chǎn)效益與獲利能力下，后起直追的三星電子（Samsung Electronics），整體先進(jìn)封裝技術(shù)也可能僅落后臺(tái)積電2-3年而已，大陸則落后3-4年，但綜合觀察手機(jī)AP產(chǎn)業(yè)現(xiàn)況，庫存調(diào)整、價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)等不確定因素還在，此時(shí)導(dǎo)入扇出封裝、甚至更進(jìn)一步的3D堆棧芯片，在策略上并不太符合效益，以現(xiàn)行功能與效能需求來看，手機(jī)AP目前也暫未有一定得導(dǎo)入3D小芯片的必要。

但無疑這是一個(gè)中長(zhǎng)期勢(shì)必發(fā)酵的趨勢(shì)，臺(tái)積電SoIC產(chǎn)能預(yù)計(jì)到2026～2027年后將有20倍以上的驚人成長(zhǎng)，市場(chǎng)推估將先以PC/NB用CPU等量能最先放大，手機(jī)AP則也有機(jī)會(huì)擁抱3D堆棧芯片搭配InFO的整合封裝服務(wù)，而市場(chǎng)預(yù)期，最先拔得頭籌的業(yè)者，仍非蘋果/臺(tái)積電體系莫屬。

臺(tái)積電挾強(qiáng)大的先進(jìn)封裝技術(shù)與蘋果的開創(chuàng)最先進(jìn)的手機(jī)AP技術(shù)，這將給被限制在7nm制程無法進(jìn)入世界一流的華為麒麟一個(gè)很好的示范，3D堆棧芯片搭配InFO的整合先進(jìn)封裝將是華為未來突破的一個(gè)重大技術(shù)路線指引。

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