11月9日，第十八屆中國半導體封裝測試技術與市場年會在甘肅天水舉行，中國半導體行業(yè)協(xié)會副理事長、長電科技CEO鄭力以《高精密芯片封測技術扛起后摩爾時代產(chǎn)業(yè)發(fā)展大旗》為主題發(fā)表了演講。

鄭力表示，后摩爾定律時代封裝的技術，尤其是高精密封裝技術，在今后的半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展中會越來越重要。在未來，封測技術和封測企業(yè)的發(fā)展與整個集成電路產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈的發(fā)展將會是一脈相承、相輔相成的。

從應用端折射的未來

鄭力指出，封測行業(yè)是整個集成電路產(chǎn)業(yè)中，與應用市場聯(lián)系最緊密的一個環(huán)節(jié)。集成電路從一粒沙子經(jīng)過成千上百道的工序，最后封裝和測試完過后才能交付到應用場景去生產(chǎn)。芯片到了應用場景以后，出現(xiàn)最多的問題往往不是質(zhì)量問題，而是后道緊密相關的封裝和測試，所以要看封測產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展，首先應該從應用的角度再來觀察。

近年來，新興應用中被提及較多的就是5G和人工智能。但鄭力認為，從真正落地的角度來看，5G和人工智能大規(guī)模落地的應用都不是很多，還以數(shù)據(jù)處理和高性能為主要應用場景。

鄭力預測，未來五年內(nèi)運算能力至少成長1000倍，這是集成電路產(chǎn)業(yè)，尤其是封測行業(yè)實現(xiàn)高性能跨越性發(fā)展的堅實基礎。而在此發(fā)展過程中，半導體制造工藝從10nm制程開始，包含設計到流片在內(nèi)的全過程所需要的資本投入也在節(jié)節(jié)高升。7nm總開發(fā)成本大約是10nm的2倍，5nm的成本則已高達5億美元。

目前，臺積電和三星是唯二能量產(chǎn)7nm和5nm工藝的廠商。鄭力指出，到了7nm和5nm節(jié)點，臺積電要8年的時間才能夠回收資本投入。所以，集成電路產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展正面臨一個巨大的資金成本障礙。

另外，萬物智能的市場趨勢大大提高了對芯片功能應用多元化的需求，One-SoC-Fits-All已不足以勝任。鄭力強調(diào)，不同應用場景的芯片在性能、能耗、成本等方面必然側(cè)重不同，因此異構集成不可或缺。異構集成可避免對多種類芯片工藝一刀切，節(jié)省時間成本，并在3D維度有效延續(xù)摩爾定律。

談到摩爾定律的延續(xù)，鄭力還認為，摩爾定律的核心并不單單只是18個月單位面積的晶體管數(shù)量提升，而是指半導體產(chǎn)業(yè)每在一個比較短的時間內(nèi)，芯片的性能都會有大幅度的提高，這也是集成電路的魅力和活力所在。

高精密封測技術發(fā)展

魏少軍教授在大會上指出，中國大陸集成電路封測業(yè)十五年間的年均復合增長率為15.23％，總體規(guī)模僅次于芯片設計業(yè)。銷售額方面，封測業(yè)也高于IC制造業(yè)。鄭力表示，封測業(yè)在中國大陸的集成電路領域的確起到了舉足輕重的作用，但前幾年封測行業(yè)還相對比較沉寂，外界普遍認為其高科技含量并不高。

集成電路的封測技術正在實現(xiàn)從先進封裝到高精密封裝的轉(zhuǎn)變，這使得封測行業(yè)與生態(tài)鏈技術上的緊密合作愈發(fā)凸顯，包括前道晶圓廠、IDM、材料與設備廠、EDA與IP廠商等。

鄭力表示，高精密封裝測試在設計封測結(jié)構和相關材料時，就可以發(fā)現(xiàn)封裝行業(yè)與生態(tài)鏈的相關性已變得非常之強，包括對電磁屏蔽材料、膠粘材料、散熱材料、塑膜材料、熱導介質(zhì)材料以及基板材料等生態(tài)鏈技術產(chǎn)品都提出了更高要求。因此，在后摩爾時代，實現(xiàn)高精密封測及異構集成標準化的首要條件就是一個涵蓋晶圓制造、封測、材料、協(xié)同設計仿真等的行業(yè)生態(tài)圈。

顯然，在對材料提出高要求的同時，高精密封測也順勢推動了本土高端材料工藝加速創(chuàng)新，例如高精密RDL電鍍成型材料、高精密封裝Bump塑膜材料、高精密封裝基板材料工藝、高精密銅面增加光滑度材料等。

除了材料的技術革新，測試和仿真也在整個高精密封裝環(huán)節(jié)中扮演重要角色。鄭力指出，封裝行業(yè)本身更多的元素是制造，設計的成分并不大。但隨著高精密封裝向前發(fā)展，協(xié)同設計也變得越來越重要。長電科技本身也在不斷加大在設計方面的投入，確保客戶在做高精密、高功效產(chǎn)品時，能夠無縫連接。

更大的挑戰(zhàn) 更高的上限

之所以說先進封裝到高精密封裝實現(xiàn)了跨越，國際上也有一個比較統(tǒng)一的共識，也就是高精密封裝需要克服三大技術挑戰(zhàn)。

鄭力指出，第一大挑戰(zhàn)就是I/O和Bump Pitch之間的間距越來越小，這對異構集成帶來了更為精密的挑戰(zhàn)。第二大挑戰(zhàn)是由存儲器帶來的，由于存儲器的異構集成相對于CPU而言比較慢，所以要將一快一慢一起封裝，就會帶來新的技術難題。第三大挑戰(zhàn)就是解決高密度I/O與各個GPU之間如何實現(xiàn)互聯(lián)的問題。

鄭力表示，從市場數(shù)據(jù)來看，業(yè)界對高精密封裝的定義還有兩個硬性要求，即RDL要小于3μm，Bump Pitch小于50μm。在2019年以前，只有臺積電和日月光能做到這兩點，但今年長電科技符合業(yè)界定義的高精密封裝工藝也即將開始量產(chǎn)。

整體來看，高精密封裝市場還非常小，2019年時總市場規(guī)模只有5億美元，但其增長速度十分驚人。鄭力預計，到2025年時市場規(guī)模將達到15億美元，屆時長電科技有望拿下8%的市場份額。

“隨著集成電路不斷的向高精尖領域發(fā)展，集成電路的封裝測試技術正在從定義模糊的先進封裝時代，走進高精密封測這樣一個嶄新的時代。無論是設計還是封測技術，都會迎來一個更高的上限。”鄭力說，“封測行業(yè)在向高精密封裝時代發(fā)展的過程當中，通過不斷的創(chuàng)新，與整個產(chǎn)業(yè)鏈的合作會變得越來越緊密。相信集成電路封測技術將在后摩爾定律時代起到非常關鍵的作用。”
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