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隨著人工智慧與高效能運算(HPC)的持續發展,半導體產業正面臨一場結構性的轉折。摩爾定律推動晶片效能不斷提升的黃金年代,逐漸觸及物理與經濟的極限。如何在有限的晶片面積內塞進更多電晶體、縮短訊號傳輸路徑,並有效解決能耗問題,成為業界迫切要回答的難題。在這樣的背景下,「先進封裝(Advanced Packaging)」正逐步浮現為核心解方,並在AI晶片製造中扮演舉足輕重的角色。
資策會產業情報研究所(MIC)日前舉辦第38屆MIC FORUM Fall研討會,在「前瞻科技發展趨勢」專場中,MIC產業顧問鄭凱安以「剖析先進封裝技術發展與國際大廠關鍵佈局」為題,深入解析封裝技術的演進、最新進展與產業應用。他指出,先進封裝的價值早已不再只是晶片的保護與電性連接,而是透過系統整合,推動整體效能突破現有限制。
資策會MIC 產業顧問鄭凱安,攝影:北美智權報/李淑蓮
從保護晶片到系統整合:封裝的世代轉變
封裝的最初目的是保護脆弱的晶片並進行電性連接,早期的導線架與打線技術雖能滿足需求,但隨著IC設計日益複雜、I/O密度不斷攀升,傳統封裝逐漸顯得力不從心。為了應對挑戰,產業先是轉向覆晶封裝(Flip-Chip),而後發展至2.5D與3D堆疊世代,讓晶片之間能以垂直方式緊密結合,進而達成效能大幅躍升。
在這個過程中,多項關鍵技術相繼問世。重布線層(RDL)使晶片能重新配置I/O接點,矽中介層(Interposer)則成為高速訊號橋梁,讓GPU與高頻寬記憶體(HBM)的連結不再受限。Intel更提出嵌入式多晶片互連橋接(EMIB),在成本與效能之間找到平衡。而真正推動3D封裝成熟的,是矽穿孔(TSV)技術,讓訊號得以穿越晶片直達上下層,大幅縮短距離並提升速度。
近年來,微凸塊與Hybrid Bonding的出現更將封裝推向新境界。傳統幾十甚至上百微米的凸塊逐步縮減至10微米以下,而Hybrid Bonding直接以銅對銅的方式實現近乎「無縫」的晶片接合,不僅導電效率更高,也讓晶片堆疊的密度達到前所未有的水準。
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