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在摩尔定律逐渐逼近物理极限的今天,异构集成成为延续计算性能增长、满足多样化需求的关键路径。它不再单纯依赖制程微缩,而是通过先进的封装与系统级集成技术,将不同工艺节点、不同功能的芯片高效整合,实现“超越摩尔”的创新突破。
3月25日,异构集成国际会议(HIIC 2025)作为SEMICON China 2025的前章,在上海浦东嘉里大酒店成功举办,行业领袖们在此分享深度见解,共同剖析技术难题,探索产业发展新路径。
大会上半程由芯和半导体科技(上海)股份有限公司创始人及CEO凌峰先生主持。
SEMI全球副总裁、中国区总裁居龙在致辞中欢迎大家来到SEMICON China 2025。2023年半导体产业经历了下行周期,销售额下滑约11%,在2024年迎来了强劲反弹,销售额增长19%达到6280亿美元。2025年,全球半导体销售额预计将出现两位数的增长,在2030年达到万亿美元,这一里程碑达成时间甚至比预期更早。我们将迎来半导体产业的黄金年代。
与此同时,全球面临着前所未有的巨变和一些不确定因素,我们看到了三大趋势Megatrends,包括国际地缘政治巨变、全球经贸格局秩序颠覆、人工智能改变万物,对产业带来了极其深远的影响和变革。
先进封装正从chip向system集成演进,推动AI硬件的发展,是带动产业前行的最重要因素之一。目前增长最快、占比最高的半导体细分市场是服务器/数据中心/存储,根据预测,到2030年将有72.3%的芯片都与AI相关,是驱动产业稳步向前达到万亿美元规模的新引擎。
为了满足如此大的需求,从现在开始到2027年,预计将有105家新建晶圆厂投产,其中亚洲地区有75家。全球半导体行业的资本支出及设备投资会持续,推动产业蓬勃发展。
主旨演讲:异构集成和Chiplet技术
新加坡科技研究局微电子研究院系统封装部主任Surya Bhattacharya博士发表了《面向人工智能与高性能计算的多芯粒异构集成封装》的主题演讲。人工智能、高性能计算、超大规模数据中心、6G的市场增长将推动小芯片集成的扩展,以满足不同的PPFC产品要求。Multi-Chiplet异构集成封装成为满足人工智能驱动的半导体系统扩展的重要途径,能够实现高性能计算的目标。他介绍了多芯片异构集成(MCHI)封装平台包括嵌入式HDFO封装、3D集成Chiplets等以及Co-Packaged光学引擎等技术。
日月光中坜厂工程发展中心资深副总陈光雄带来了《异构整合技术与封装解决方案》,新时代下的3C(AI Collect、AI Connectivity、AI Cloud)以AI技术为中心,提出了对高效能与低耗能的需求。他讲解了异构集成封装技术如何成为AI服务器、数据中心及汽车电子的核心驱动力,通过创新封装方案突破性能与能效瓶颈,包括先进封装Chiplet和CPO以及传统的异质模块的技术应用于方案。例如在效能改善方面,通过3D Power SiP将水平设计转为垂直设计,能够减少信号和传输的损失,同时解决功率密度的挑战。
紫光展锐封装设计工程部部长姚力分享了《先进封装和异构集成的发展》。长期以来,封装为晶圆工艺的快速迭代所服务,另一方面,封装技术的不断提升在于将芯片功能优势展现出来。消费电子、算力芯片、物联网/通信等市场驱动,牵引封装不断开发新型技术,满足产品性能、质量控制和成本控制的要求。他提出,创新的方案、技术、材料(高导热塑封料/高导热基板等)能够提升性能,而设计是质量的决定性因素,其中高效仿真是关键,高度集成是降低成本的有效手段。他还强调了EMI从大系统走进封装体的动向。
阿里云智能首席云服务器架构师高级工程总监陈健的演讲主题为《UCIe 2.0: 开放芯粒生态的创新》。他全面阐述了UCIe 2.0标准如何通过技术创新与开放协作,推动Chiplet生态的演进,为半导体行业的异构集成注入新动力。UCIe还将继续增加带宽密度,并覆盖更全面的封装场景。然而目前的挑战是大多数市场面临数据中心开发的新限制,同时国内先进封装技术仍存差距,需突破3D封装等关键技术以减少对外依赖。其中晶体管密度是核心问题,3D封装将成为应对晶体管密度瓶颈的有效方式。他还强调了路径创新的重要性。
华润微电子有限公司封测事业群总经理吴建忠先生为下午场“工艺的挑战及解决方案”和“AI发展下的产业生态”两大专题论坛作主持。
北京北方华创微电子装备有限公司先进封装行业总经理郭万国分享了《芯之所向,器之所成:先进封装设备赋能异构集成新生态》。越来越多的应用场景驱动,是AI大模型技术创新和产业增长的重要模式。为了满足高算力需求,采用先进节点和先进封装是两大途径,算力时代为先进封装带来更多的机会。数据显示,2029年,先进封装市场会达到695亿美元,将首次超过传统封装。他在现场详细介绍了NAURA在2.5D/3D TSV工艺、在漏铜工艺的刻蚀等方案。
泛林集团全球湿法制程面板产品线业务开发资深总监苏泳桦围绕《探索PLP(面板级封装)实现异构集成的无限可能》主题,指出,AI市场正在蓬勃发展,应用领域持续扩大,随着先进封装技术的采用,AI芯片性能得到显著提升。行业持续聚焦于支持先进封装向大尺寸发展,从晶圆级转到面板级封装是重要趋势,需要考虑结合两大技术的各自优势,除了放大尺寸以外,良率也是一大关键目标。随着泛林集团收购SEMSYSCO,扩展了芯片到芯片或芯片到基板异构集成的先进封装能力,推动着AI产业向更高性能和更大规模的方向迈进。
赛默飞世尔科技全球应用总监Erwan Sourty在《精度×效率×可靠性——电子显微镜在半导体研发与失效分析中的应用》演讲中指出,随着半导体技术的不断发展,其制造过程面临着诸多挑战,如提高设备性能、可靠性、降低成本以及缩短研发周期等。他系统阐述了电子显微镜技术在半导体研发与失效分析中的核心价值与帮助,在失效分析方面,电子显微镜能够快速精准地定位和分析制造过程中的缺陷,为提高生产效率和产品质量提供有力支持。他还讲解了如何通过尖端工具链助力行业应对从研发到量产的挑战,优化生产线良率并降低成本。
深圳市矩阵多元科技有限公司董事长、创始合伙人张晓军作了《应用于三维封装的PVD系统》主题演讲。在半导体三维封装领域,PVD正发挥着关键作用,其通过创新的结构设计和工艺优化,实现了对大尺寸基板的高效处理,有效解决了传统工艺中基板易翘曲、薄膜均匀性差等问题。公司发布自主研发的DEP600与TGV600系列PVD系统,应用于三维封装,助力国内半导体封装产业弯道超车。
Prismark合伙人姜旭高分析了《全球半导体市场与封装趋势》。全球半导体市场预计将以7.7%的年均增速增长,从2024年的6280亿美元增至2029年的9080亿美元,主要受数据中心和企业网络AI服务器部署的推动。2024年半导体市场整体疲软,但预计2025年下半年将迎来改善。在先进封装的驱动下,IC封装组装市场规模预计从2024年610亿美元增至2029年880亿美元。除了服务器等产品采用高附加值的封装技术外,高密度先进封装也将逐渐渗透到客户端计算产品中,以提升性能、降低成本并优化热管理。
芯和半导体科技(上海)股份有限公司创始人、总裁代文亮带来了《多物理场协同仿真加速AI硬件集成系统设计》。随着AI技术及应用的发展,模型的复杂度和参数数量不断增加,导致对算力、存力、运力、电力资源的需求爆发式上升。2.5D/3D Chiplet 技术有效改善了先进工艺制程瓶颈和算力芯片提升,STCO(系统技术协同优化)的推行正成为行业共识。聚焦AI硬件集成系统设计面临的挑战,他详细阐述了通过多物理场协同仿真EDA平台,全面解决系统级的高速互连信号完整性、电源完整性、电热/流体热、应力可靠性等方面的问题的可行解决方案,加速AI硬件集成系统的设计开发。
沛顿科技副总经理吴政达作了《面向未来计算系统的先进封装》主题演讲,揭示了半导体封装技术的关键趋势与创新方向。Chiplet架构成为延续摩尔定律的关键,通过集成不同制程以优化PPAC,2.5D/3.5D封装为AI加速器提供高带宽、低延迟的解决方案,由此降低了先进制造的成本。他回顾了先进封装的技术迭代历程,未来的创新封装技术例如面板级封装(PLP)、硅光互连和玻璃基板等技术将推动汽车电子、数据中心等领域的性能突破。他还强调了3.5D封装结合3D堆叠与2.5D互连,是平衡成本与性能的方法,未来的技术方向包括中阶层、玻璃基载板、板级封装、自动化、硅光子学。
青禾晶元半导体科技(集团)有限责任公司董事长兼总经理母凤文分享了《半导体先进键合集成技术:创新驱动下的应用突破与产业升级》。解析了键合技术在产业链中的应用、发展趋势以及面临的挑战。他讲解了超高真空室温键合技术的原理,由于该技术具备无反应层、无热应力、高精度产出的优势,被广泛用于SiC复合衬底制造、高端SAW的LTOI衬底材料制造等。他还介绍了亲水性键合技术和混合键合的应用,他认为混合键合会成为未来芯片和晶圆三维集成的关键。谈到先进临时键合技术与应用,有机物临时键合技术与应用主要在晶圆减薄和背面处理,而有机物临时键合技术不同解键合对有机物的要求不同。
华海清科股份有限公司产品副总郭垒介绍了《晶圆边缘问题的解决方案—Bevel Polish》。当制程工艺发展受限,全球半导体产业正面临后摩尔时代的结构性挑战,设计规则重构与制造工艺创新成为突破关键,由此,先进封装领域开始迅速发展,垂直堆叠层数不断增加。产品良率需求随之提升,晶圆边缘的处理逐渐成为关注热点,现有的解决方案例如化学机械抛光(CMP)在晶圆边缘抛光上略显无力,Bevel Polish设备具有高速、高精度的抛光能力,和专为边缘抛光设计的运动机构,开始在先进封装领域崭露头角。
TechSearch International, Inc. 总裁E. Jan Vardaman在《Chiplet的市场与应用:赋能高性能封装》主题演讲中深入探讨了芯片封装技术的最新趋势,具体来看,硅中介层(Si interposer)技术发展已经成熟,能够实现高密度集成,但随着HBM堆叠数量的增加,其尺寸受到限制。RDL技术目前正处于生产阶段,并且新的设计也在规划之中。RDL具有精细的特征、良好的电气性能,并且能够支持下一代HBM4技术。此外,RDL的可靠性数据已经公布并得到了实际验证。另外,玻璃基板技术仍处于研发阶段,需要持续的投入与完善。
随着Chiplet技术的广泛应用,封装领域正面临新的机遇和挑战,通过异构集成国际会议这样多元化的交流平台,激励行业共同努力,推动技术突破迈向新高度,以满足不断增长的市场需求。