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台积电成为高级集成电路封装解决方案供应商

lhl545545 来源:传感器技术 作者:传感器技术 2020-06-11 10:59 次阅读

台积电在30年前开始了晶圆代工业务。有远见的管理和创新工程团队开发了先进的工艺技术,并以其可信赖的量产声誉而闻名。台积电也很早就意识到建立生态系统的重要性,以补充公司自身的优势。他们的开放式创新平台(OIP)吸引了许多EDA和IP合作伙伴,他们为台积电(TSMC)的成功做出了贡献。这一切都遵循了摩尔定律(Moore‘s Law),目前已进行到了3nm阶段。

市场需要先进的IC封装技术

对于许多其他应用,摩尔定律不再具有成本效益,尤其是对于异构功能而言。超越摩尔定律的技术,如多芯片模块(MCMs)和封装系统(SiP),已经成为集成大量的逻辑和内存,模拟MEMS等集成到(子系统)解决方案中的替代方案。但是,这些方法仍是针对特定客户而言的,并且会花费大量的开发时间和成本。

为了满足市场对新型多芯片IC封装解决方案的需求,台积电与OIP合作伙伴合作开发了先进的IC封装技术,以实现摩尔定律以外的集成。

台积电成为高级集成电路封装解决方案供应商

在2012年,TSMC与Xilinx一起推出了当时最大的FPGA,它由四个相同的28nm FPGA芯片并排安装在硅中介层上。他们还开发了硅通孔(TSV),通过微凸点和再分布层(RDL)将这些构件相互连接。台积电基于其构造,将该集成电路封装解决方案命名为“基片上晶圆封装”(CoWoS)。这种基于block和EDA支持的封装技术已成为高性能和高功率设计的行业标准。当今最常见的应用是将CPU / GPU / TPU与一个或多个高带宽内存(HBM)组合在一起。

台积电于2017年宣布了集成式FanOut技术(InFO)。它使用聚酰胺薄膜代替CoWoS中的硅中介层,从而降低了单位成本和封装高度,这两项都是移动应用的重要标准。台积电已经出货了数千万个用于智能手机的InFO设计。

台积电于2019年推出了集成芯片系统(SoIC)技术。使用前端(晶圆厂)设备,TSMC可以非常精确地对准,然后使用许多间距狭窄的铜焊盘进行压焊设计,以进一步减小形状系数,互连电容和功率。

图1显示CoWoS技术针对的是云,人工智能网络,数据中心以及其他高性能和大功率计算应用程序。

InFO通常被用于对成本更加敏感且功耗较低的市场,除此之外,还有一些其他领域也可以用到InFO。

SoIC技术提供了用于集成到CoWoS和/或InFO设计中的多管芯模块。——参见图2。

SoIC技术受益于

台积电的最新创新,SoIC技术是将多个 dice堆叠到“ 3D构件”(又称为“ 3D小芯片”)中的一种非常强大的方法。如今,在垂直堆叠的芯片中,利用SoIC技术每mm2能够实现约10,000个互连。每平方毫米100万个互连的开发工作正在进行中。3D-IC爱好者(包括我自己)一直在寻找一种封装方法,这种方法能够实现这种细粒度的互连,进一步减少形状因素,消除带宽限制,简化模具堆的热管理,并将大型、高度并行的系统集成到集成电路封装中。顾名思义,即“ System on IC”,该技术可以满足这些挑战性的要求。SoIC和SoIC +令人印象深刻的功能将在此处进一步说明。台积电的EDA合作伙伴正在努力通过用户友好的设计方法来补充该技术。我希望IP合作伙伴能够尽快提供SoIC就绪的小芯片和仿真模型,以方便用户地集成到CoWoS和InFO设计中。

个人评论:20多年前,我在新思科技(Synopsys)担任联盟管理职务时,有机会为侯克夫(Cliff Hou)博士在台积电(TSMC)初始工艺设计套件(PDK)和参考设计流程方面的开拓性开发工作做出了贡献,促进从传统IDM过渡到更具有经济效益的商业模式。

借助上述封装技术,台积电(TSMC)正在率先对半导体业务进行另一项变革。CoWoS,InFO尤其是SoIC使半导体和系统供应商能够从当今较低复杂度(和较低价值)的组件级IC迁移到IC封装中非常高复杂度和高价值的系统级解决方案。这三种先进的IC封装解决方案正在加速一个重要的行业趋势:IC和系统价值创造的很大一部分正从芯片转移到封装。
责任编辑:pj

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