異構集成推動面板制程設備（驅動器）的改變

時間：2023-04-13 15:15:01

關鍵字：異構集成面板制程設備機器學習

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[導讀]異構集成(HI)已成為封裝技術最新的轉折點

?對系統(tǒng)級封裝(SiP)的需求將基板設計推向更小的特征（類似于扇出型面板級封裝FO-PLP）

?需求趨同使得面板級制程系統(tǒng)的研發(fā)成本得以共享

晶體管微縮成本的不斷提升，促使行業(yè)尋找創(chuàng)新方法，更新迭代提升芯片和系統(tǒng)的性能。正因此，異構集成已成為封裝技術最新的轉折點。

異構集成將單獨制造的部件集成一個更高級別的組合，該組合總體上具有更強的功能、更好的操作特性，以及更低的成本。這種更高級別的組合稱為系統(tǒng)級封裝 (SiP)。異構集成最初是在高性能計算設備上進行，這些設備通常被用于機器學習和人工智能應用。

系統(tǒng)級封裝設計

提高性能指的是將邏輯和存儲器更緊密地結合在一起，達到比嵌于主機板上的單個芯片能實現的更高的帶寬連接。為了提高速度和帶寬，行業(yè)正在探索系統(tǒng)級封裝 (SiP) 設計。

系統(tǒng)級封裝是將兩個或更多的集成電路封裝在一起，系統(tǒng)芯片 (SoC) 則是將這些芯片的功能集成在單個晶片上。

系統(tǒng)級封裝設計持續(xù)發(fā)展，以盡可能緊密地包含更多功能。

當今一些最先進的設備中，單個封裝就含有幾十個芯片，晶體管數量超過一萬億。

該圖表顯示了系統(tǒng)級封裝設計的選項。圖表顯示，為了滿足對異構集成的需求，需要新的類似于系統(tǒng)級封裝的封裝技術出現，以實現高效的性能并加快上市時間。

為了將邏輯和存儲器更緊密地結合在一起，半導體行業(yè)正在將系統(tǒng)級封裝設計轉移到集成電路基板。與標準印制電路板相比，它能實現更小的特征、更緊密的間距和更高的輸入/輸出(I/O)量。這些因素導致基板上的設計規(guī)則與扇出型晶圓級封裝 (FO-WLP) 和扇出型面板級封裝 (FO-PLP) 的設計規(guī)則更加相像。

扇出型是一種新興技術，可以使芯片被附著在更大尺寸的圓形、正方形或矩形基板上。使用大尺寸的基板可以使每個區(qū)域容納更多的芯片，從而降低單位成本。

FO-PLP在300/330mm的圓形尺寸上進行封裝，相比FOWLP更具成本優(yōu)勢。

但是，小批量研發(fā)FO-PLP技術的成本不斷增加卻是一個巨大的障礙。

研發(fā)挑戰(zhàn)

FO-PLP 市場的主要驅動力是成本（而非性能）。這個市場面臨的挑戰(zhàn)是需要在更大的尺寸（從 300 mm 圓形晶圓到 600 x 600 mm 正方形面板）上滿足晶圓級規(guī)格和產量。這些面板的市場很小，導致整個供應鏈沒有足夠高水平的研發(fā)投資來解決處理大型面板相關的關鍵問題。

由于投資不足，FO-PLP的產量水平較低，不足以獲得轉移到更大基板尺寸的經濟效益。

結果是，大多數扇出型業(yè)務都停留在晶圓上。

技術融合

類似的面板 (510 x 515 mm) 被用于基板市場，這一市場預計在未來四年都會面臨數量上的顯著增加，尤其是在最具技術挑戰(zhàn)性的領域。由于基板和 FO-PLP 要求（例如特征尺寸和均勻性）的技術融合迫在眉睫，我們很可能可以使用相同或相似的平臺來應對這兩個市場。融合可以實現更強大的設備供應商基礎。通過將面板標準化為幾種尺寸并采用現有的接口和設備標準，我們可以增加通用系統(tǒng)平臺的數量。標準化將有助于降低面板級制程系統(tǒng)的研發(fā)成本。

產量增加將有助于將成本分攤在新的設備上。這可以加大規(guī)模，實現一個強勁的面板制程設備市場。

隨著面板產量接近晶圓級封裝的水平，預計將有更多的應用從晶圓轉移到面板，以利用預期的成本優(yōu)勢。

Micro-LED 或“封裝天線”解決方案等相鄰市場也有望推動面板產量的提升。更高的產量將更有可能實現成本的降低，從而有助于提高面板級解決方案的競爭力。