AI芯片产能告急 矩形晶“圆”来当救星?

AI芯片产能告急 矩形晶“圆”来当救星? 也正是因为客户抢着预订产能,台积电3nm家族产能的持续吃紧,而与AI芯片关系密切的CoWoS先进封装产能同样出现供不应求的情况。为了缓解产能缺口,台积电预计在今年第三季度将新增的CoWoS相关设备到位。除此以外,台积电还在研究新的先进芯片封装技术。矩形晶“圆”,一种新思路据日经亚洲报道,台积电在研究一种新的先进芯片封装方法,即使用矩形基板代替传统圆形晶圆,从而在每个晶圆上放置更多的芯片。据消息人士透露,这种矩形基板尺寸为510 x 515 mm,对比12寸晶圆的尺寸(70659平方毫米),可用面积达到了三倍之多,并且不像圆形晶圆一样有可用面积有边角料留下。据分析师估算,在100%的良率下,一块12寸晶圆只能造出16套B200这样的AI计算芯片。即使是较早的H100芯片,最多也只能封装大约29套。而从供应链的角度来看,仅英伟达一家对CoWoS的需求就超过4.5万片晶圆,更不要说Google、亚马逊、AMD等厂商都在使用台积电的CoWoS封装技术。随着需求持续攀升,英伟达的GPU供应能力将进一步受到限制,这是买卖双方都不愿意看到的结果。不过,目前该这项研究仍然处于早期阶段,有半导体分析师认为,整体来看,这一技术可能需要五到十年的时间才能实现全面的设施升级。因此,想要解决 CoWoS产能问题目前只能先靠增加产线的方式。业界传出,台积电南科嘉义园区CoWoS新厂已进入环差审查阶段,即开始采购设备。同时,南科嘉义园区原定要盖两座CoWoS新厂之外,台积电正勘察三厂土地。另外,业内类似CoWoS类似的2.5D先进封装技术还有三星的I-Cube(Interposer Cube )、日月光的FOCoS-Bridge、英特尔的EMIB等。最强AI芯片,点燃面板封装产业链其实在英伟达发布新一代AI芯片GB200时,就已经透露了这种矩形晶圆封装技术。为了缓解CoWoS先进封装产能吃紧问题,英伟达正规划将其GB200提早导入扇出面板级封装(FOPLP),从原订2026年提前到2025年。对比晶圆级封装(FOWLP),面板级封装使用方形的玻璃面板或印刷电路板,尺寸也不仅仅是510 x 515mm,还有更大的600 x 600mm。据Yole的报告计算,FOWLP技术的面积使用率<85%,而FOPLP面积使用率>95%,这使得同比例下,300x300mm的矩形面板会比12寸晶圆多容纳1.64倍的die,最终会转化到每单位芯片的生产成本之上。随着基板面积的增加,芯片制造成本将逐渐下降,300mm过渡到板级封装,则能节约高达66%的成本。因此单从经济角度考虑,FOPLP对比晶圆封装有多项优势。而更重要的则是FOPLP可以缓解CoWoS产能吃紧的问题,从而保证AI计算的需求。不过矩形基板,其实早有尝试。为了在基板上形成布线层和TSV,需要用到专用的制造设备和传输系统,并且需要光刻胶等一系列配套设备。而这些的准备工作,都需要时间和金钱,即使像台积电这样拥有深厚财力的芯片制造商,也不能在短时间内解决。因此在先进封装相关设备制造商投入相应产品前, CoWoS 技术依然是AI芯片的首选。不过随着产业链上下游厂商的不断关注和入局,这项面板级封装技术也会逐渐走向现实。 ... PC版: 手机版:

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台积电CoWoS先进封装产能告急 根本无法满足AI GPU需求 这一增长直接推动了AI芯片需求的激增,进而导致硅中介层面积的增加,单个12英寸晶圆可生产的芯片数量正在减少。台积电为了应对这一挑战,计划在2024年全面提升封装产能,预计年底每月产能将达到4万片,相比2023年提升至少150%。同时,台积电已经在规划2025年的CoWoS产能计划,预计产能可能还要实现倍增,其中英伟达的需求占据了一半以上。然而,CoWoS封装技术中的一个关键瓶颈是HBM芯片,HBM3/3E的堆叠层数将从HBM2/2E的4到8层升至8到12层,未来HBM4更是进一步升至16层,这无疑增加了封装的复杂性和难度。尽管其他代工厂也在寻求解决方案,例如英特尔提出使用矩形玻璃基板来取代传统的12英寸晶圆中介层,但这些方案需要大量的准备工作,并且要等待行业参与者的合作。 ... PC版: 手机版:

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消息称台积电研究新的先进芯片封装技术:矩形代替圆形晶圆

消息称台积电研究新的先进芯片封装技术:矩形代替圆形晶圆 消息人士透露,矩形基板目前正在试验中,尺寸为 510 mm 乘 515 mm,可用面积是圆形晶圆的三倍多,采用矩形意味着边缘剩余的未使用面积会更少。 报道称,这项研究仍然处于早期阶段,在新形状基板上的尖端芯片封装中涂覆光刻胶是瓶颈之一,需要像台积电这样拥有深厚财力的芯片制造商来推动设备制造商改变设备设计。

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台积电正开发先进芯片封装技术:矩形代替圆形晶圆 可放更多芯片

台积电正开发先进芯片封装技术:矩形代替圆形晶圆 可放更多芯片 不仅如此,新基板还有助于减少生产过程中的损耗,进一步提升了制造效率。尽管此项研究尚处早期,但已面临一系列技术挑战。尤其是在新形状基板上进行尖端芯片封装时,光刻胶的涂复成为了一个关键的瓶颈。这要求台积电这样的芯片制造巨头发挥其深厚的财力优势,推动设备制造商进行设备设计的革新。在当前的科技浪潮中,AI服务器、高性能计算(HPC)应用以及高阶智能手机AI化正不断推动半导体产业的发展。在这样的背景下,台积电3纳米家族制程产能成为了市场上的热门焦点。据悉,其产能已经供不应求,客户的排队现象已经延续至2026年。值得一提的是,台积电在为英伟达、AMD、亚马逊和谷歌等科技巨头生产AI芯片时,已采用了先进的芯片堆叠和组装技术。这些技术目前基于12英寸硅晶圆,这是目前业界最大的晶圆尺寸。 ... PC版: 手机版:

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消息人士称台积电考虑在日本引进先进芯片封装产能

消息人士称台积电考虑在日本引进先进芯片封装产能 两位知情人士透露,台积电正考虑在日本建设先进封装产能,此举将为日本重启其半导体制造业务增添动力。他们补充说,审议工作还处于早期阶段,但由于信息尚未公开,因此拒绝透露姓名。其中一名知情人士透露,台积电正考虑将将其晶圆基片芯片 (CoWoS) 先进封装技术引入日本。知情人士称,由于目前仍处于早期商讨阶段,尚未就潜在投资规模或时间表做出决定。CoWoS 是一种高精度技术,涉及将芯片堆叠在一起,提高处理能力,同时节省空间并降低功耗。目前,台积电的 CoWoS 产能全部位于台湾。

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传台积电将在日本增设CoWoS先进封装产能

传台积电将在日本增设CoWoS先进封装产能 其中一位知情人士表示,台积电正在考虑的方案包括将CoWoS先进封装引入日本。而目前,台积电的这类产能均位于中国台湾。消息人士称,目前计划的潜在投资金额和具体时间表尚未确定。这一传言公布后,台积电公司拒绝对此发表评论。目前人工智能(AI)的发展,使得世界对先进半导体封装的需求激增,刺激台积电、三星、英特尔等芯片制造商加紧增加产能。此前台积电曾表示,计划今年将CoWoS产能翻一倍,并在2025年持续扩大。台积电之外,包括日月光、力成、京元电等半导体后段专业封测代工厂(OSAT),今年同样积极扩大资本支出,布局先进封装产能。据了解,台积电曾于2021年在日本东京北部的茨城县建立了先进封装研发中心。鉴于日本拥有多家先进半导体材料和设备制造商,当地被认为具有发展先进封装的良好条件。 ... PC版: 手机版:

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玻璃芯片要火,多亏了AI

玻璃芯片要火,多亏了AI 几天前,国际投行摩根士丹利发布报告指出,基于最新 Blackwell 架构的英伟达 GB200 超级芯片(CPU+GPU)将采用玻璃基板而非常见的有机基板,这也让“玻璃基板”“玻璃芯片”受到更加广泛的关注。但实际上不只是英伟达可能要用玻璃基板做芯片,包括英特尔、三星、苹果等企业也都或明或暗地看好“玻璃芯片”的到来。在 AI 需求持续高涨的趋势下,英特尔去年就率先推出用于下一代先进封装的玻璃基板,并表示将在未来几年推出完整的解决方案,首批基于玻璃基板的芯片将面向数据中心、AI 高性能计算领域。三星还要更激进,今年 5 月初就宣布预计在 2026 年面向高端 SiP(System-in-Package)量产玻璃基板。据报道,三星计划在 9 月以前完成所有必要的设备采购与安装,今年第四季度开始预商业生产线的运营。那到底什么是玻璃基板?追赶 AI 浪潮的芯片巨头为什么都在盯着玻璃基板?基于玻璃基板的芯片玻璃芯片又能给计算设备和普通用户带来什么价值?玻璃芯片是什么?算力,可以说是最近一年多 AI 浪潮中最经常被提及的一个词。事实上,早在这一轮 AI 浪潮之前,更强的计算需求、更复杂的半导体电路都对大到芯片封装工艺、小到基板材料提出了更高的要求。了解芯片制造的读者可能知道,切割下来的 die(裸芯片)在经过封装之后才能称之为“芯片”,封装既是为了让芯片能够与外界进行电气和信号的连接,也为芯片提供了一个稳定的工作环境。在这个过程中,通常使用有机材料作为基板封装芯片,而玻璃芯片的本质,就是将有机基板换成玻璃基板。不过相比之下,采用玻璃基板的芯片有更强的电气性能、耐高温能力以及更大的封装尺寸。玻璃基板,图/英特尔更强的电气性能,意味着玻璃基板可以允许更清晰的信号和电力传输,英特尔就指出玻璃基板能实现 448G 信号传递,做到更低的损耗。而低损耗,也意味着玻璃基板能够帮助芯片变得更加省电。此外,不同于有机塑料的粗糙表面,更平坦的玻璃基板也让光刻和封装变得更容易,同面积下的开孔数量更多。同样由于物理方面的特性,玻璃基板还有更强的热稳定性和机械稳定性,在高性能计算芯片运行产生大量热量的过程中,芯片会发生更少发生翘曲和形变。英特尔在引入 TGV 玻璃通孔技术后,将能通孔之间的间隔能够小于 100 微米,直接能让晶片之间的互连密度提升 10 倍。不过以上这些可能还不是最重要的。相比有机基板,玻璃基板可以将芯片封装尺寸做得更大,来塞下更多、更大的 die也是更多的晶体管。按照英特尔的说法,他们能在玻璃基板上多放 50%的 die,大幅提升封装密度。所以无论从性能、功耗还是互连密度来看,玻璃基板,或者说玻璃芯片都是更好的选择。从这个角度看,英伟达 GB200 如果真的采用玻璃基板,一点也不让人惊讶。算力之争,战火蔓延在摩尔定律不断逼近物理极限的现在,单片 die 的性能实质已经很难提升,但与此同时,高计算性能的需求也变得越来越迫切。而 Chiplet(小芯片)技术,已经被普遍视为未来提升芯片算力的主要手段之一。今年 3 月,英伟达在 GTC 开发者大会上发布了新一代 Blackwell GPU 架构,以及基于此架构的 GB200 超级芯片。GB200 标志了英伟达正式迈向 Chiplet,每个 GB200 实际上包含了 2 个 B200 GPU 和 1 个 Grace CPU,其中每个 B200 GPU 都有 2080 亿个晶体管。GB200,图/英伟达此外,相比上一代 H100 训练一个 1.8 万亿参数模型需要 8000 个 Hopper GPU 和 15 兆瓦的电力,这一代的 B200,只需要 2000 个 Blackwell GPU 和 4 兆瓦的电力就能完成。Chiplet 技术简单来说,其实就是在单个封装中集成多个 die 或小芯片,或者通俗理解为将多个小芯片用“胶水”连起来,形成一个更强的芯片,比如英伟达的 GB200、苹果的 M2 Ultra 等。但 Chiplet 的趋势,其实也对基板的信号传输速度、供电能力、设计和稳定性提出了新的要求。不过有机基板受限于物理特性,已经越来越不够用,这也是玻璃基板越来越受到重视的核心之一。另一方面,这也是先进封装工艺领域的竞争使然。当下,台积电 CoWoS 封装工艺独步天下,拥有较高的技术和专利壁垒。在市场层面,台积电也凭借 CoWoS 封装工艺基本吃下了头部芯片设计公司的大部分 AI 芯片订单,从英伟达到 AMD,从Google到微软。CoWoS,图/台积电作为对手,英特尔和三星显然不会甘愿。但除了在相似的技术路线上加紧追赶台积电的封装工艺,英特尔和三星可能也明白很难在这条路上超越台积电。相比之下,玻璃基板或许会是一个在封装工艺上超越台积电的真正机会。所以也就不难理解,从去年开始英特尔和三星两家晶圆代工厂纷纷加码玻璃基板,加速玻璃芯片的量产计划。甚至根据产业分析师的透露,台积电也有类似的技术布局。玻璃芯片离我们,还有多远?虽然三星预计 2026 年就能面向高端 SiP 量产玻璃基板,但我们想真正用上玻璃芯片,可能还有很长的一段距离。事实上,大部分这类近未来的技术都会遭遇大规模量产和成本的挑战,玻璃基板虽然在性能、能效等方面优于有机基板,但实际上也面临同样的问题。最直接的一个表现就是,不管是三星还是英特尔,都强调了玻璃芯片将率先面向数据中心的 HPC 需求。但这还是在顺利量产的情况下,实际玻璃基板还牵扯到上下游的配套技术和生态,每一个流程的进展都可能影响另一个流程规划。另外值得注意的是,更早布局玻璃基板相关技术的英特尔远没有三星那么激进,只是表明将在 2030 年前推出。这当然不能说明三星就无法在 2026 年实现量产,但确实值得更谨慎地看待三星的计划。更何况,三星的半导体部门也没少放过这种卫星。 ... PC版: 手机版:

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