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異質整合欲小不易 相關概念股率先掌握勝率高

 

文/林明謙

 

若說到半導體「異質整合(Heterogeneous Integration)」的概念近年不斷的被凸顯了出來,早已成為半導體的新顯學,而且在未來AI與5G的發展趨勢下,更將加速異質整合的進行。

 

摩爾定律延續下去

 

台積電(2330)早先依循摩爾定律(Moore's Law)在進行製程微縮,讓線寬不斷的縮小,而這個晶片電晶體數目每隔18個月便會增加1倍的摩爾定律,讓台積電在過去30幾年來不斷的成長,並得以成為台灣的護國神山,但未來有一天,摩爾定律終究會到達極限。台積電前董事長張忠謀先生於2017年表示摩爾定律仍將持續成長,但可能會在2027年走到盡頭,因此必須尋找其他突破的辦法,讓摩爾定律可以繼續延續下去。

因此採用更先進封裝技術,把不同晶片整合在同一個封裝體內,同樣可以達到持續微縮的目標,因此就有了繼續延續下去的「泛摩爾定律」,這當中非得要談到「異質整合」的概念。

讓我們先簡單了解過去半導體晶片的整合過程,一開始傳統上是將「CPU、記憶體、邏輯元件、類比元件」等不同功能的晶片分別封裝成一個個的IC,然後放在一塊PCB上進行運作,這是最原始的情況。後來為了讓體積更小、效能提高,因此發展出SoC系統單晶片,可以將不同功能元件整合在一個晶片上再去封裝,這就是系統單晶片,但是由於這些元件封裝在一個IC當中,彼此容易互相干擾,因此良率與成本上會有瓶頸。

同時,將「被動元件、電容、電阻、連接器或天線等元件」與晶片給一起封裝的SiP系統級封裝,也在持續的進行當中,這個在製程上也有其極限。因此,上面的這些技術不斷的從平面演進立體的層面,於是就有了3D IC與3D封裝,以及近期相當熱門的Chiplet小晶片封裝技術,而隨著這些技術上的成熟,就一步步的打開半導體通往異質整合的大門,其實異質整合已經在進行式之中,只是未來的整合程度會到更廣泛的領域。

當然,在提升效能的過程之中,過去也運用過「同質整合」的方式,就是將多個同質的晶片整合成一顆IC,像之前的4核手機、8核手機就是這個概念,基本上就是將CPU給整合在一起。

 

封裝技術得更成熟

 

而難度比較高的是異質整合,則須要進一步將多個「不同性質」的IC給整合起來,包含「記憶體IC、邏輯IC、RFIC與類比IC」,甚至是微機電系統,跳脫SoC的瓶頸,甚至是超越目前的SiP,給慢慢的統合起來在一個多功能的異質整合晶片中,但是體積依然很小、效能也繼續提升。不過,這也意味著封裝技術要更加的成熟,因為這牽涉到半導體中的「IC 設計、晶圓代工、後段封測」等各個領域,各個廠商可能既合作又競爭。

 

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