今天小編分享的科技經驗：讓台積電捏了把汗的技術，終于成熟？，歡迎閱讀。
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2011 年的台積電第三季法說會上，張忠謀突然抛出了一個重磅炸彈─台積電要進軍封裝領網域。
台積電所推出的第一個封裝產品，就是 CoWoS（Chip on Wafer on Substrate），其将邏輯芯片和 DRAM 放在矽中介層（interposer）上面，然後封裝在基板上。張忠謀表示，未來台積電的商業模式将是提供全套裝務，實現整顆芯片的生產制造。
2016 年，英偉達推出了第一款采用 CoWoS 封裝的圖形芯片 GP100，為第一波人工智能熱潮拉開序幕，而後，谷歌 AlphaGo 打敗柯潔背後的 TPU 2.0，所用到的 CoWoS 封裝同樣出自台積電之手。
時至今日，CoWoS 已成為 AI 芯片繞不過去的一項技術，而先進封裝也已深入半導體行業，成為不遜色于先進制程的一個熱門領網域。
但對于抛出了 Foundry 2.0 的台積電來說，光靠 CoWoS 顯然是有些不夠的，尤其是考慮到它的產能有限，甚至無法滿足英偉達需求的情況下，它亟需推出更多更好的封裝產品。
而當我們放眼整個先進封裝市場之際，會發現除了過去一年中熱議的 2.5D 和 3D 封裝外，有幾項新技術被提到的次數愈來愈多，AI 芯片帶火了 CoWoS，如今它又把先進封裝中的 FOPLP 和玻璃基板帶上了舞台。
搶灘 FOPLP
為何扇出型面板級封裝（FOPLP）成了廠商的香饽饽？
2016 年，台積電着手開發名為 InFO（整合扇出型封裝）的 FOWLP（扇出型晶圓級封裝）技術，用于 iPhone 7 系列手機的 A10 芯片上，将三星代工廠擠出了蘋果供應鏈，而後封測行業紛紛跟随台積電的腳步，開始推廣 FOWLP 方案，希望以更低的成本吸引客戶。
但在幾年過後，FOWLP 封裝方案在技術方面沒有太大的突破，終端應用方面依然停留在 PMIC（電源管理 IC）等成熟工藝產品上，難以敲開更多客戶的大門。
此時 FOPLP 登上舞台，從 wafer level（晶圓級）切換到 panel level（面板級），兼具低部門成本和大尺寸封裝的優勢，也引發了 AI 芯片廠商的關注。
晶圓級封裝和面板級封裝之間的主要區别在于，前者不是将切割的芯片重新組裝在晶圓上，而是将它們重新組裝在更大的面板上。這使制造商能夠封裝大量芯片，從而降低封裝過程的成本。它還提高了封裝效率，原因是通過方形基板進封裝，可使用面積可達圓形 12 英寸晶圓的 7 倍之多，即在相同部門面積下，能擺放更多的芯片。
圖片來源三星
值得一提的是，這一新興市場的增長速度非常快。Yole Group 半導體封裝分析師 Gabriela Pereira 表示：" 縱觀整個扇出型封裝市場，FOWLP 仍然是主流載體類型，而 FOPLP 仍被視為小眾市場。在收入方面，Yole Intelligence 在《扇出型封裝 2023》報告中估計，2022 年 FOPLP 市場規模約為 4100 萬美元，預計未來五年将呈現 32.5% 的顯着復合年增長率，到 2028 年将增長至 2.21 億美元。
事實上，FOPLP 的采用将比整體扇出型市場增長更快，其相對于 FOWLP 的市場份額将從 2022 年的 2% 上升至 2028 年的 8%。這意味着，随着更多面板生產線的推出以及更高的良率帶來更好的成本效益，FOPLP 有望在未來幾年實現增長。"
而最新的利好是，英偉達有意将面板級扇出型封裝（通常稱為 FOPLP）用于最新 Blackwell 芯片，英偉達為 Blackwell 產品提供的 CoWoS 封裝產能緊張，有傳言稱 Blackwell GB200 也可能提前于明年（2025 年）開始使用 FOPLP，而不是最初的 2026 年時間表。此外，AMD 也已經開始接觸相關企業，準備在未來的 AI 芯片中采用 FOPLP。
而與此相對應的是，是一眾中國台灣封測企業正在加速開發 FOPLP。
台灣半導體封測廠中最早投入布局 FOPLP 量產線的是力成，于 16 年在竹科三廠開始興建全球第一座 FOPLP 生產線，19 年正式啟用量產。力成執行長謝永達說，力成領先業界約 2 年左右，看好未來在ＡＩ世代中，異質封裝将采用更多 FOPLP 解決方案，預期 26、27 年陸續開花結果。
群創利用不具有價值的 3.5 代廠設備進行轉型，其中近 7 成的設備可以延續使用，是目前面板尺寸最大的生產線。群創投入研發 FOPLP 的時間也已經長達 8 年，其中不只取得經濟部大 A+ 計畫的補助，也與工研院合作，預計今年第四季将正式導入量產，明年對于營收将帶來 1 至 2 個百分點的貢獻。
根據研究機構 TrendForce 的調查，在 FOPLP 封裝技術導入上，三種主要模式包括：一，封測代工業者将消費性ＩＣ封裝方式自傳統封裝轉換至 FOPLP。二，專業晶圓代工廠、封測代工業者封裝 AI GPU，将 2.5D 封裝模式自晶圓級轉換至面板級。三，面板業者鎖定電源管理、消費性 IC 等應用。
而大廠的動作也相當迅速。台積電董事長魏哲家首度在近期法說會上說明 FOPLP 布局的進度，台積電已成立研發團隊與產線，目前仍處于起步階段，他預期三年後技術可成熟，屆時台積電将具備量產能力。
緊接着在日月光投控的法說會上，營運長吳田玉表示，日月光在面板級的解決方案上已經研究超過 5 年，先從 300mm × 300mm 開始，未來會擴展到 600mm × 600mm 的尺寸。
而在中國台灣之外，韓國的三星也在緊鑼密鼓地推進 FOPLP 封裝技術。
早在 8 年前，三星電機就為 Galaxy Watch 開發了 FOPLP 技術，并于 2018 年開始量產，而在 2019 年，三星電子以 7850 億韓元（約合 5.81 億美元）從三星電機手中收購了 PLP 業務，截止目前，Galaxy Watch 6 芯片依然沿用該技術，利用 FOPLP 結合封裝堆疊 ( PoP ) 技術将 CPU、PMIC 和 DRAM 集成到芯片組中。
三星電子半導體（DS）部門前主管 Kyung-Hyun Kyung 在今年 3 月份的公司股東大會上解釋了對 PLP 技術的需求。他說："AI 芯片基板的尺寸通常為 600 mm x 600 mm 或 800mm x 800 mm，這就需要 PLP 等技術。" 他還補充說：" 三星電子也在開發并與客戶合作。"
三星目前為需要低功耗存儲器集成的應用（如移動和可穿戴設備）提供 FOPLP，其還計劃将其 2.5D 封裝技術 I-Cube 擴展到 PLP。
相較于台積電和三星，英特爾在 FOPLP 上顯得沒那麼熱衷，盡管它也具備相關技術儲備，但就目前而言，它還沒什麼 FOPLP 領網域的大動作。
值得一提的是，台積電目前由于訂單爆滿，已經開始大規模擴建已有的封裝廠，甚至不惜以高價購買其他公司的封裝廠，以滿足客戶的需求。
今年 8 月，台積電宣布以約 5.28 億美元的價格買下了群創南科 5.5 代面板廠（南科四廠）及附屬設施，并預定 11 月成交。根據公告，該廠建物面積約折合 9.6 萬餘坪，據了解，雙方洽談購買将不僅南科四廠，而是會有兩個廠，并傳接下來交易的可能是群創南科五廠。
台積電開出的設備采購清單中，已見編列 AP 八的編号，意謂繼嘉義廠的 AP 七興建兩座封裝廠後，群創南科舊廠将是下一個先進封裝據點，并規劃明年第一季開始裝機，依時程可能比嘉義新廠早一步投入，支持最缺的 CoWoS 產能；後續第二座廠，群創可能屬意與台積電共同合作 FOPLP。
在大廠這裡，FOPLP 已成了必争之地，但對于 AI 芯片來說，光有這項封裝技術還不夠。
玻璃基板競賽
為什麼 FOPLP 需要玻璃基板？
FOPLP 的特點是采用了更大的基板，但傳統的塑料基板在 IC 越來越多越來越大的情況下，容易出現翹曲的問題，伴随着眾多封裝廠商開始用大尺寸基板，這一問題愈發突出。
除了翹曲外，塑料基板（有機材料基板）也在不斷接近達到容納的極限，特别是它們的粗糙表面，會對超精細電路的固有性能產生負面影響，在這樣的情況下，玻璃作為一種新型基板材質，走入了半導體行業。
作為新型方案，玻璃基板有比塑料基板更光滑的表面，同樣面積下，開孔數量要比在有機材料上多得多。據悉，玻璃芯通孔之間的間隔能夠小于 100 微米，這直接能讓晶片之間的互連密度提升 10 倍。互連密度的提升能容納的更多數量的晶體管，從而實現更復雜的設計和更有效地利用空間；
同時，玻璃基板在熱學性能、物理穩定度方面表現都更出色，更耐熱，不容易因為溫度高而產生翹曲或變形的問題；此外，玻璃芯獨特的電氣性能，使其介電損耗更低，允許更加清晰的信号和電力傳輸，與 ABF 塑料相比，玻璃芯基板的厚度可以減少一半左右，減薄也可以提高信号傳輸速度和功率效率。
但玻璃基板并非沒有缺點。玻璃板的厚度通常為 100 µ m 或更薄，在運輸、處理和制造過程中容易因壓力而開裂或破碎，需要專門設備和工藝來使用和管理這種材料。
此外，玻璃基板面臨的一個重大障礙是缺乏統一的玻璃基板尺寸、厚度和特性标準。與遵循精确全球規格的矽晶片不同，玻璃基板目前缺乏普遍接受的尺寸和特性。标準化的缺陷使廠商在不對工藝進行重大調整的情況下更換基板的半導體工廠的問題變得復雜。與之密切相關的是兼容性問題，不僅是不同批次的玻璃基板之間的兼容性，而且還有基板與其支持的半導體器件之間的兼容性，玻璃獨特的電氣和熱性能必須與半導體器件的電氣和熱性能進行仔細匹配。
玻璃基板的特性讓行業趨之若鹜，但所帶來的技術挑戰又勸退了許多中小型企業，只有幾位巨頭願意當第一個吃螃蟹的人。
圖片來源英特爾
2023 年 9 月，英特爾宣布推出業界首批用于下一代先進封裝的玻璃基板之一，計劃在本十年後半期推出，也就是 2026 年至 2030 年推出。
英特爾高級副總裁兼裝配和測試開發總經理巴巴克 · 薩比 ( Babak Sabi ) 表示：" 經過十年的研究，英特爾已經實現了業界領先的先進封裝玻璃基板。我們期待推出這些尖端技術，讓我們的關鍵參與者和代工客戶在未來幾十年受益。"
據了解，10 年前，英特爾向美國亞利桑那州的工廠投資 10 億美元，建立了玻璃基板研發線和供應鏈，其在推動下一代封裝方面有着悠久的歷史，在 20 世紀 90 年代引領行業從陶瓷封裝向有機封裝的轉變，率先實現滷素和無鉛封裝，并發明了先進的嵌入式芯片封裝技術。
而三星很快也跟随着英特爾腳步，加入到了這場競賽當中。2024 年 1 月的 CES 2024 上，三星電子提出将在今年建立玻璃基板試制品產線，目标是 2025 年產出試制品，2026 年實現量產。
而在今年 3 月，三星電子已開始與三星電機和三星顯示等主要電子關聯公司聯合研發玻璃基板，預計三星電機将貢獻其在半導體與基板結合方面的專有技術，而三星顯示器則将貢獻玻璃工藝。據了解，這是三星電子首次與三星電機和三星顯示等電子元件公司共同開展玻璃基板研究。
當然，三星和英特爾并不是唯一致力于下一代基板技術的公司。日本制造商 Ibiden 也加入了基于玻璃的設計研發工作，SK 集團旗下的 SKC 已成立子公司 Absolux，以開發新的量產能力，其已經與 AMD 等公司建立了合作夥伴關系，而 LG Innotek 也表示，玻璃将是未來半導體封裝基板的主要材料，公司正考慮開發玻璃基板。
而在這些廠商之外，最值得關注的無疑是台積電。
盡管台積電此前并未提及關于玻璃基板這項技術，但考慮到這家公司在封裝領網域的積累，其很可能早已有相關的技術儲備，據媒體報道，業界盛傳台積電已重啟玻璃基板的研發，以此來滿足未來英偉達想用 FOPLP 的需求。
此外，台灣半導體設備廠商也提前展開部署，與英特爾合作多年的钛升發起，集結相關供應鏈成立了玻璃基板供應商 E-core System 大聯盟，意圖争取英特爾和台積電的訂單。
對于封裝行業來說，FOPLP 和玻璃基板就像一體兩面，想要大規模應用 FOPLP，就需要更大的封裝基板，而更大的封裝基板，又繞不開玻璃基板，只要 FOPLP 的應用需求持續高漲，那麼玻璃基板的量產就會不斷加速。
從晶圓，到面板
事實上，FOPLP 作為 FOWLP 的一項衍生出來的技術，在初期并未受到太多關注，一方面是應用產品有限，另一方面，這項技術考驗的不止是廠商的封裝能力，從工藝能力上看，FOPLP 可以看作是一種 FOWLP 和印刷電路板處理的技術，往往需要兩個不同行業的廠商通力合作，才能實現想要的效果。
這也是為什麼英特爾和三星在這一領網域能夠進展最快的原因，前者身為多年的美國半導體行業龍頭，手握大半個美國半導體供應鏈，而後者本身就是一個龐大的集團，涉及到了半導體生產制造的方方面面，能夠更加迅速地解決問題。
而它們無疑也給台積電的封裝業務帶來了更多的壓力，伴随 FOPLP 和玻璃基板逐步成熟，難保像英偉達和 AMD 這樣的廠商會因為技術原因而轉投其他封裝廠商。
此外，FOPLP 和玻璃基板的崛起，也讓我們看到了更多面板級封裝的機會，由于兩種技術都采用類似的面板尺寸，在提高芯片密度、降低成本和提高制造效率等方面實現了互補，未來的封裝行業極有可能往這一維度發展。
在它們重新定義先進封裝的格局後，誰又能吃到最多的紅利呢？
