整理包／為何台積電、英特爾砸重金搶蓋先進封裝廠？兩張圖看半導體巨頭全球版圖布局

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2023/08/28 15:53:28

經濟日報新聞部編輯中心／數位編輯林宜萱整理

半導體巨擘的競爭從先進製程，一路打到了先進封裝，台積電才剛宣布在苗栗銅鑼砸900億蓋先進封裝廠，英特爾（Intel）本月22日也透露正在馬來西亞檳城興建最新的先進封裝廠，頗有較勁意味，為何台積電、英特爾紛紛搶攻先進封裝，帶您一起來看！

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先進封裝為何成為兵家必爭之地?

先進封裝為何重要？要從「摩爾定律」說起，摩爾定律指積體電路上可容納的電晶體數目，每兩年會增加一倍，性能也會提升，但隨著先進製程發展，晶片尺寸已逼近物理極限，要在小小的晶片上做出更多的電晶體越來越困難，業界也意識到製程不會無限縮小下去，電晶體也不可能無限增加，而且即便晶片能繼續微縮，投入的成本亦會相當高，因此業者開始另尋解方。

那要如何在不縮小晶片的狀況下，還能維持摩爾定律所預期的效能提升？先進封裝就成了關鍵，先進封裝技術可以堆疊晶片，提升效能，還能將不同功能、製程的晶片整合在一起，因此重要晶片可以用先進製程，其他晶片則用舊有製程，大幅降低成本。

先進封裝是什麼？

有別於傳統2D封裝，先進封裝可以將處理器、記憶體等多種晶片層層堆疊，達到降低功耗、增加傳輸速度、提升性能的目的，先進封裝技術包含2.5D封裝、3D封裝等。

2.5D先進封裝

2.5D的先進封裝是指將晶片水平堆疊在矽中介層（silicon interposer）上，藉由矽中介板的金屬線連結不同晶片的電子訊號，再經由矽穿孔（Through-Silicon Via, TSV）來連結下方基板，最後透過金屬球連接至外部電路，例如台積電的CoWoS及英特爾的EMIB技術。

3D先進封裝

3D封裝則是用立體堆疊的方式，好比說都市中已經沒有空地可以蓋房子，就只能將房子往上蓋，變成高樓大廈，3D封裝就是這樣的概念，將晶片堆疊起來，直接使用矽穿孔（Through-Silicon Via, TSV）將晶片互相垂直連接。例如台積電的SoIC封裝，及英特爾的Foveros封裝。

先進封裝的挑戰：良率、散熱

不過，目前先進封裝仍有問題要克服，首先，由於晶片層層堆疊，較難散熱；再來是良率問題，先進封裝的技術要求高，若是晶片堆疊時接點沒有順利連接，良率就會降低。

英特爾有哪些先進封裝技術?

英特爾不只和台積電競爭先進製程，在先進封裝領域也火力全開，其主要先進封裝技術包含2.5D EMIB與3D Foveros方案，而這次大馬新廠主要是以Foveros為主。

EMIB

英特爾的EMIB封裝技術，為2.5D嵌入式橋接解決方案，2017年開始導入產品，資料中心處理器Sapphire Rapids是首款採用EMIB的產品。

一般的2.5D封裝技術是透過矽中介層連接晶片，而EMIB則是把矽中介層拿掉，改用「矽橋（Sillicon Bridge）」埋在基板（substrate）中，並利用矽橋來連接晶片，晶片的排列較不受限，也可以節省成本。

Foveros

「Foveros」則是3D垂直晶片封裝技術，於2019年首次推出，Foveros將不同功能及用途的晶片堆疊起來，Lakefiled是英特爾首款使用3D封裝技術的異質整合處理器。繼EMIB與Foveros後，英特爾接續推出Foveros Omni和Foveros Direct兩項技術。

英特爾布局先進封裝為何選馬來西亞?

英特爾副總裁Robin Martin表示，未來大馬檳城新廠將會成為英特爾最大的3D Foveros先進封裝據點。

英特爾沒有透露現階段其3D Foveros封裝的總產能，但表示規畫到2025年時，其3D Foveros封裝的產能將增加四倍，同時英特爾也表示即便客戶未在晶圓代工廠下單，仍可以選用其先進封裝方案。

英特爾在全球有10個生產據點，為何選擇馬來西亞作為海外最大的封測據點？

1.在美中貿易戰以及台海危機等地緣政治因素下，企業轉往東南亞投資。
2.馬來西亞人民教育程度高於周邊國家，且公民多使用馬來語、英語、華語，英語水準高使得跨國溝通較無障礙。
3.馬來西亞檳城被喻為「東方矽谷」，擁有英特爾、超微、博通、恩智浦、日月光等半導體產業進駐，共設有1000個科技和半導體工廠。馬來西亞強項在下游的封裝測試，占全球市占率13%。

英特爾從1972年起就在馬來西亞設封測廠，是第一個海外生產據點，目前，英特爾在馬來西亞已有四座封測廠，再加上檳城的3D IC封測廠，以及居林高科技園區也正在興建另一座組裝測試廠，完工後，英特爾在馬來西亞的封測廠將增為六座。

馬來西亞在英特爾扮演極為重要角色，英特爾在馬來西亞產值占當地電機及電子出口值達20%；英特爾預估到2032年將在此投資金額累計達到140億美元，其中包括已投資金額80億美元，及未來在先進封裝將再投資60億美元。

台積電有哪些先進封裝技術?

台積電主打「3D Fabric」先進封裝，包括InFo、CoWoS與SoIC方案，台積電大客戶蘋果（Apple）採用的是InFo封裝。而近期最受矚目的當屬CoWoS，輝達（NVIDIA）的H100、A100及超微（AMD）MI300使用的就是台積電的CoWoS技術，其他客戶還有博通、賽靈思、亞馬遜等，造成CoWoS產能供不應求。

CoWoS（Chip on Wafer on Substrate），可以拆成兩部分來看，CoW（Chip on Wafer），指的是晶片堆疊，WoS（Wafer on Substrate）則是將堆疊的晶片封裝在基板上。