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報(bào)道，“異質(zhì)封裝的領(lǐng)域很廣，臺(tái)積電和日月光沒(méi)真正互相競(jìng)爭(zhēng)，而是各有長(zhǎng)處、共創(chuàng)價(jià)值。”在1日舉行的SEMICON論壇開(kāi)展前的直播活動(dòng)中，臺(tái)積電卓越科技院士暨研發(fā)副總余振華如是說(shuō)。

坐在他身邊的是全球封測(cè)龍頭、臺(tái)積電長(zhǎng)期合作伙伴日月光投控副總經(jīng)理洪志斌。和樂(lè)融融的氛圍，讓人幾乎想不起十年前余振華與日月光、矽品等就代工廠(chǎng)搶占先進(jìn)封裝市場(chǎng)針?shù)h相對(duì)的過(guò)往。

自臺(tái)積電2016年憑InFO拿下蘋(píng)果A10處理器全部訂單伊始，代工廠(chǎng)與封測(cè)廠(chǎng)在先進(jìn)封裝上的對(duì)峙愈發(fā)劍拔弩張。然而就在最近，臺(tái)積電將CoWoS的“oS”流程委外OSAT的消息，給雙方的關(guān)系帶來(lái)了另一種可能。

TSV分水嶺顯現(xiàn) “oS”讓代工廠(chǎng)、OSAT握手言和？

盡管代工廠(chǎng)、封測(cè)廠(chǎng)對(duì)“先進(jìn)”定義有所不同，但業(yè)內(nèi)共識(shí)是，2.5D/3D封裝正在成為先進(jìn)封裝的核心，顧名思義，其本質(zhì)是將封裝從水平互連拓展至垂直互連，其中的關(guān)鍵TSV（硅通孔），即是代工廠(chǎng)插隊(duì)進(jìn)場(chǎng)的關(guān)鍵所在。

TSV是連接硅晶圓兩面并與硅基體和其他通孔絕緣的電互連結(jié)構(gòu)，使得堆疊的裸晶或裸晶與基板（Substrate）之間實(shí)現(xiàn)上下層的互連，該技術(shù)的發(fā)明者即臺(tái)積電，最早也是應(yīng)用在臺(tái)積電先進(jìn)封裝領(lǐng)域的首個(gè)重要研究成果CoWoS上。

在以CoWoS為代表的2.5D封裝中，裸晶被并排放置在硅中介層的頂部，通過(guò)微凸塊和硅中介層中的布線(xiàn)實(shí)現(xiàn)互連，上下層之間的互連則依靠在硅中介層打TSV實(shí)現(xiàn)，3D封裝中則是直接裸片上打TSV。

2.5D/3D封裝；圖源：Wikichip

鑒于代工廠(chǎng)在硅中介層（本質(zhì)是晶圓）以及晶圓加工技術(shù)和成本上的天然優(yōu)勢(shì)，一些觀點(diǎn)認(rèn)為，以TSV技術(shù)為主導(dǎo)的垂直互連技術(shù)，大有成為代工廠(chǎng)、封測(cè)廠(chǎng)在先進(jìn)封裝領(lǐng)域的“分水嶺”的趨勢(shì)：

憑借垂直互連技術(shù)，代工廠(chǎng)將從高精度路徑實(shí)現(xiàn)先進(jìn)封裝市場(chǎng)的搶占，封測(cè)廠(chǎng)則主動(dòng)或被動(dòng)地被固封在水平互連的領(lǐng)域，確立優(yōu)勢(shì)的最好辦法是整合盡可能多的技術(shù)，提供盡可能靈活的服務(wù)。

變數(shù)出現(xiàn)在CoWoS的“oS”上，即芯片在完成Chip on Wafer（CoW）層級(jí)的封裝后，與基板連接（On Substrate）的過(guò)程，由于其基于倒裝等傳統(tǒng)互連技術(shù)，所需人力更多、利潤(rùn)更低，成為代工廠(chǎng)和封測(cè)廠(chǎng)“握手言和”的契機(jī)。

紅框?yàn)椤皁S”流程；圖源：IEEE

廈門(mén)云天董事長(zhǎng)于大全教授對(duì)愛(ài)集微表示，隨著業(yè)務(wù)量的增加，將先進(jìn)封裝流程中技術(shù)要求更低的環(huán)節(jié)外包給OSAT是合理的。“完成CoW層級(jí)封裝說(shuō)到底也還是芯片，仍需要連接基板，代工廠(chǎng)自己做需要很大產(chǎn)能。”

而相對(duì)于代工廠(chǎng)，封測(cè)廠(chǎng)的優(yōu)勢(shì)在于，在芯片倒裝等基板層級(jí)的連接技術(shù)上經(jīng)驗(yàn)積累豐富，并且產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)顯著，隨之而來(lái)的是成本優(yōu)勢(shì)和更高的良率，與封測(cè)廠(chǎng)的合作，能夠幫助代工廠(chǎng)降低投資，專(zhuān)注于精度上的拓展。

而對(duì)于部分觀點(diǎn)提出的“良率追責(zé)”質(zhì)疑，于大全認(rèn)為不會(huì)對(duì)這種合作造成太大阻礙，對(duì)于封測(cè)廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，“oS”與傳統(tǒng)封測(cè)業(yè)務(wù)相比，區(qū)別僅在于前者的裸晶“多了一層堆疊”而已，“哪段封裝出問(wèn)題就追責(zé)哪里。”

從封測(cè)廠(chǎng)的角度來(lái)說(shuō)，2.5D/3D封裝的大蛋糕近在眼前，但開(kāi)發(fā)TSV技術(shù)成本過(guò)高，雖然“oS”是CoWoS中利潤(rùn)率最薄的一環(huán)，但相較于傳統(tǒng)封測(cè)業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，利潤(rùn)率卻相當(dāng)可觀，無(wú)疑將成為時(shí)下封測(cè)廠(chǎng)的優(yōu)選。

“oS”蛋糕不易吃 代工廠(chǎng)謹(jǐn)慎委外低端流程

高利潤(rùn)率往往代表高技術(shù)壁壘，“oS”的高利潤(rùn)率同樣也表明，并不是所有封測(cè)廠(chǎng)都有能力接下這一業(yè)務(wù)，而對(duì)于有能力做先進(jìn)封裝的代工廠(chǎng)們來(lái)說(shuō)，也并不完全放心將大客戶(hù)們的高端產(chǎn)品交予OSAT做后道封裝。

據(jù)某臺(tái)系代工廠(chǎng)業(yè)內(nèi)人士向愛(ài)集微介紹，“oS”委外的模式，臺(tái)積電在2019年為華為鯤鵬CPU代工時(shí)就曾采用，但對(duì)于一些帶HBM（高帶寬內(nèi)存）的AI、GPU芯片并不適用。

究其原因，仍舊是對(duì)OSAT技術(shù)難度太大，“HBM造價(jià)高，做壞了賠償責(zé)任太大。”據(jù)于大全分析，由于HBM的凸塊間距可能更小，測(cè)試的過(guò)程或更加復(fù)雜，連接的硅中介層面可能更大，也使得“oS”流程復(fù)雜性提高。

HBM；圖源：AMD

無(wú)緣這一類(lèi)“oS”業(yè)務(wù)，阻止了封測(cè)廠(chǎng)進(jìn)一步分食先進(jìn)封裝市場(chǎng)的可能。據(jù)愛(ài)集微此前報(bào)道引述某臺(tái)系晶圓廠(chǎng)內(nèi)部人士所說(shuō)，已經(jīng)有越來(lái)越多的芯片廠(chǎng)選擇將CPU/GPU/TPU與一個(gè)或多個(gè)HBM組合在一起進(jìn)行先進(jìn)封裝。

同時(shí)，就“oS”技術(shù)本身來(lái)說(shuō)，也將決定封測(cè)廠(chǎng)是否能夠順利吃到這一塊業(yè)務(wù)。據(jù)悉，目前的“oS”大多采用倒裝技術(shù)，傳統(tǒng)的倒裝可應(yīng)用到50μm或40μm的間距，但再往下走就可能會(huì)出現(xiàn)難以鍵合的問(wèn)題。

JCET現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程高級(jí)總監(jiān)Nokibul Islam曾表示，通過(guò)大規(guī)模回流的傳統(tǒng)倒裝芯片在更窄的間距下的鍵合面臨挑戰(zhàn)。“標(biāo)準(zhǔn)回流工藝下可能會(huì)出現(xiàn)基板和芯片之間的整體熱膨脹系數(shù)不匹配，從而導(dǎo)致更高的翹曲和芯片移位。”

這也解釋了為何即使是整個(gè)流程工藝中利潤(rùn)率、技術(shù)要求最低的部分，臺(tái)積電仍謹(jǐn)慎地將“oS”委外給了諸如日月光、安靠之類(lèi)的國(guó)際一線(xiàn)封測(cè)廠(chǎng)，并且?guī)BM的產(chǎn)品的“oS”部分也仍由自己處理。

于大全認(rèn)為，從未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，代工廠(chǎng)更有可能將一些低端的（例如Interposer比較小，線(xiàn)寬，pitch值較大）產(chǎn)品，在封測(cè)廠(chǎng)能力達(dá)到的情況下委外出去，但高端的（例如帶HBM的）、有技術(shù)門(mén)檻的，仍然由自己處理。

“代工廠(chǎng)應(yīng)該主要還是做芯片層面、即所謂‘Level-零級(jí)’封裝，一級(jí)封裝可以委外出去一部分，因?yàn)樾酒刻螅绻S(chǎng)自己做，投資和人力的效率不夠高，利潤(rùn)率也肯定不如前段好。”

而除了CoWoS的“oS”流程以外，目前已經(jīng)有越來(lái)越多的封測(cè)廠(chǎng)開(kāi)始做RDL-first了，后者為扇出型封裝的三大類(lèi)型之一，于大全認(rèn)為，代工廠(chǎng)今后也有可能將這一流程委外給封測(cè)廠(chǎng)。

值得一提的是，臺(tái)積電的老對(duì)手三星電子，似乎也“嗅”到了這種模式的好處，旗下三星電機(jī)和安靠合作開(kāi)發(fā)了2.5D封裝解決方案“H-Cube”。雖然暫時(shí)沒(méi)有證據(jù)表明安靠負(fù)責(zé)“oS”部分，但足夠令人遐想。

“H-Cube”；圖源：三星電子

大陸封測(cè)廠(chǎng)難分一杯羹 垂直互連仍在探索

正如上文所說(shuō)，由于類(lèi)似“oS”的工藝流程仍有一定技術(shù)壁壘，不是所有封測(cè)廠(chǎng)都能分得這一杯羹，然而對(duì)于目前在全球封測(cè)環(huán)節(jié)具有相當(dāng)市占的大陸封測(cè)廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，最大的攔路虎卻不是技術(shù)。

據(jù)于大全推測(cè)，大陸某封測(cè)大廠(chǎng)已有做CoWoS的堆疊以及RDL-first的能力，另一封測(cè)巨頭在Flip-Chip能力上也有一定優(yōu)勢(shì)，但兩者在相關(guān)訂單上均“兩手空空”。

究其原因，一方面，臺(tái)積電等頭部代工廠(chǎng)對(duì)于委外仍然較為謹(jǐn)慎，傾向于交由日月光、安靠等全球頭部大廠(chǎng)，另一方面，最有希望下單的大陸代工廠(chǎng)，則在先進(jìn)封裝領(lǐng)域還未達(dá)到2.5D/3D封裝的水準(zhǔn)。

后者或?qū)⑹嵌唐趦?nèi)大陸封測(cè)廠(chǎng)的最大指望。中芯國(guó)際資深副總裁張昕日前在IC WORLD大會(huì)上指出：“公司先進(jìn)封裝平臺(tái)將在2.5D領(lǐng)域提供全覆蓋Interposer方案，3D IC提供HBM/近存計(jì)算解決方案。”

除了頭部封測(cè)廠(chǎng)之外，一些企業(yè)將資金集中投入在CoWoS領(lǐng)域，或?qū)ｉT(mén)做TSV技術(shù)，有機(jī)會(huì)進(jìn)入這一市場(chǎng)，但前提是其技術(shù)要比現(xiàn)有的封測(cè)廠(chǎng)更先進(jìn)，這也意味著非常高的資金投入，“沒(méi)有幾十億做不到。”

與此同時(shí)，封測(cè)廠(chǎng)們也在不斷攻克新的垂直互連技術(shù)。例如，長(zhǎng)電科技計(jì)劃明后年面世的XDFOI系列，較2.5D TSV封裝具有更靈活的設(shè)計(jì)架構(gòu)、更低的成本、更好的性?xún)r(jià)比以及更高的可靠性。

來(lái)源：semiengineering

此外，長(zhǎng)電科技還推出了無(wú)硅通孔扇出型晶圓級(jí)高密度封裝技術(shù)，使用Stacked VIA替代TSV以解決后者居高不下的成本以及仍然困擾代工廠(chǎng)的良率問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)多層RDL再布線(xiàn)層，2/2um線(xiàn)寬間距，40um級(jí)窄凸塊互聯(lián)。

于大全也認(rèn)為，將TSV作為代工廠(chǎng)和封測(cè)廠(chǎng)在先進(jìn)封裝領(lǐng)域的分水嶺還為時(shí)過(guò)早。據(jù)其介紹，TSV將出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的趨勢(shì)，封測(cè)廠(chǎng)未來(lái)也有能力做到裸晶的堆疊，“只是說(shuō)有沒(méi)有前端廠(chǎng)來(lái)支持封測(cè)廠(chǎng)做這一方面的業(yè)務(wù)。”

另外就TSV本身來(lái)說(shuō)，也有高端低端之分，雖然像臺(tái)積電那樣直徑很小、pitch值很小的TSV，封測(cè)廠(chǎng)暫時(shí)沒(méi)有能力做，但對(duì)于一些低端的產(chǎn)品、封測(cè)廠(chǎng)有能力去做的，還是趨向于分工給封測(cè)廠(chǎng)，“因?yàn)楫a(chǎn)能要求太高。”

不過(guò)，這并不意味著代工廠(chǎng)和封測(cè)廠(chǎng)之間沒(méi)有技術(shù)壁壘。于大全分析，兩者之間存在的技術(shù)之“墻”有兩個(gè)：一是小于1um的線(xiàn)寬，二是在有源芯片上做TSV、在芯片加工過(guò)程中做TSV，兩者均為封測(cè)廠(chǎng)暫時(shí)無(wú)法做到的。

寫(xiě)在最后

“封測(cè)廠(chǎng)已經(jīng)跟不上晶圓代工的腳步了。”2011年，剛剛從張忠謀手中接手先進(jìn)封裝具體任務(wù)的余振華，在媒體上與日月光、矽品等封測(cè)大廠(chǎng)相互“嗆聲”，雙方就先進(jìn)封裝的對(duì)峙，一度劍拔弩張。

十年后，前有臺(tái)積電將“oS”委外代工，后有余振華強(qiáng)調(diào)“產(chǎn)業(yè)鏈上下游共同合作”、“與封測(cè)廠(chǎng)無(wú)競(jìng)爭(zhēng)”的態(tài)度一百八十度驟變，不禁讓外界猜測(cè)這是否預(yù)示著行業(yè)分工在先進(jìn)封裝領(lǐng)域已走向新的業(yè)態(tài)。

然而，從余振華當(dāng)天的全部言論中，仍然暗藏其他意味。比如其強(qiáng)調(diào)的異質(zhì)整合面臨的兩大挑戰(zhàn)——成本控制、精準(zhǔn)制程控制，兩者均解釋了臺(tái)積電委外“oS”的根本原因，即先進(jìn)封裝前、后道工藝的不統(tǒng)一。

這可能表明，余振華或者說(shuō)是臺(tái)積電在“封測(cè)廠(chǎng)先進(jìn)封裝落后于代工廠(chǎng)”的觀點(diǎn)從未改變。另一方面，對(duì)封測(cè)廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，接手“oS”或許是其在先進(jìn)封裝領(lǐng)域暫時(shí)的選擇，但大廠(chǎng)卻仍未停止向垂直互連探索的步伐。

技術(shù)的推進(jìn)，往往會(huì)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)的質(zhì)變。就如先進(jìn)封裝的到來(lái)，模糊了代工廠(chǎng)和封測(cè)廠(chǎng)的界限，讓原本涇渭分明的上下游分工關(guān)系變得水乳交融。而這種競(jìng)爭(zhēng)和合作共存的狀態(tài)，預(yù)計(jì)仍將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)。

（holly）