摘要:先进封装不再只是制造流程的末端环节,而是成为提升系统性能的核心技术,正在重塑整个半导体产业的竞争格局。2025年的HotChips大会,芯片巨头们不再单纯比拼制程工艺,而是通过先进封装技术突破来赢得AI算力竞争。
先进封装不再只是制造流程的末端环节,而是成为提升系统性能的核心技术,正在重塑整个半导体产业的竞争格局。2025年的HotChips大会,芯片巨头们不再单纯比拼制程工艺,而是通过先进封装技术突破来赢得AI算力竞争。
HotChips2025不仅展示了芯片设计的创新,更凸显了系统集成与晶圆级封装(WLP,Wafer-LevelPackaging)在半导体行业的关键作用。随着计算需求向更高性能、更低功耗和更小尺寸发展,传统的单芯片封装已无法满足需求,而扇出型晶圆级封装(FOWLP)、面板级封装(PLP)和晶圆系统级封装(SoW)等技术正成为推动行业进步的核心驱动力。
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扇出型晶圆级封装(FOWLP):
高性能与小型化的平衡
扇出型晶圆级封装(FOWLP)仍然是先进封装市场的主流技术,预计到2025年将占据全球先进芯片封装市场份额的58.6%。相较于传统的扇入型封装(FIWLP),FOWLP能够在封装外延区域(moldcompound)上重新布线(RDL),从而支持更高的I/O密度和更灵活的异构集成。
在本届HotChips上,多家公司的AI加速器和网络芯片采用了FOWLP技术,以实现更高的带宽和更低的功耗。例如,d-Matrix的CorsairAI推理加速器采用台积电6nm工艺,结合FOWLP技术,实现了8个chiplet的异构集成,提供2GBSRAM和150TB/s的带宽。FOWLP的优势在于它能够直接在晶圆级完成封装,减少传统封装中的基板层,从而降低信号传输延迟和功耗。
此外,FOWLP在移动设备、5G射频前端模块(RFFEM)和物联网(IoT)芯片中也得到广泛应用。由于FOWLP能够实现更薄的封装高度(
面板级封装(PLP):
降低成本,提高生产效率
尽管FOWLP在晶圆级封装中占据主导地位,但面板级封装(PLP)正在成为另一种极具潜力的替代方案。PLP采用更大的面板尺寸(如510mm×515mm,远大于12英寸晶圆),可以在单次工艺中封装更多芯片,从而降低单位成本。
HotChips2025虽然没有直接聚焦PLP技术,但多家封装设备厂商(如ASM、Besi)正在推动PLP的量产化。PLP的挑战在于工艺均匀性和良率控制,因为面板尺寸越大,边缘与中心的工艺差异越明显。随着设备精度的提升,PLP有望在未来3-5年内成为高性能计算(HPC)和汽车电子领域的重要封装方案。
晶圆系统级封装(SoW):
迈向“单晶圆即系统”
晶圆系统级封装(SoW,System-on-Wafer)是本届HotChips最引人注目的趋势之一。SoW的概念是将整个计算系统(包括CPU、GPU、内存、I/O等)集成在单一晶圆上,而非传统的多芯片模块(MCM)或系统级封装(SiP)。
谷歌在其新一代TPUIronwood中采用了类似SoW的架构,单个SuperPod节点可容纳9216颗芯片,通过光电路交换机(OCS)实现高带宽互连。同样,AMD的MI350系列AI芯片也采用了2.5D/3DSoW设计,将计算芯片、HBM和I/Odie集成在单一封装内,以优化数据流和能效。
SoW的优势在于:
更高的集成度:减少芯片间互连的寄生效应,提升信号完整性。
更低的功耗:通过晶圆级互连(如台积电的CoWoS或Intel的EMIB)减少数据传输能耗。
更小的尺寸:适用于数据中心、AI超算等对空间和功耗敏感的应用。
然而,SoW也面临巨大挑战,包括热管理、测试复杂性和高昂的制造成本。例如,在3DSoW中,底层的逻辑芯片与上层的存储芯片之间的散热问题尤为突出。Fabric8Labs展示的电化学增材制造(ECAM)散热技术,可能为未来SoW的热管理提供解决方案。
锐杰微3DIS™平台:
国产晶圆级系统封装的引领者
HotChips2025虽然没有单独设立“先进封装”专题,但几乎所有芯片创新都不再局限于单芯片性能优化,而是转向系统集成与晶圆级封装技术的进步。
在晶圆级系统(Wafer-scaleSystem)封装领域,锐杰微科技自主研发的3DIS™先进封装平台代表着中国在超异构集成技术上的重要突破。作为国内少数具备从设计仿真到量产全流程能力的封测方案商,锐杰微在第九届中国系统级封装大会上发布的3DIS™平台,回应了芯片行业对晶上系统封装的核心诉求——通过晶圆级超异构集成突破传统算力架构的带宽与时延瓶颈。
该平台提供的ISoWoS-S™、ISoWoS-LB™和3D-SoWoS™三大工艺路径,不仅实现了硅基中介层与硅桥复合技术的自主可控,更在格点级互联技术上取得了10倍级性能突破,为国产AI芯片提供了自主可控的封装解决方案。
锐杰微的3DIS™平台特别强调对晶上系统关键挑战的攻克,其ISoWoS-LB™技术通过创新的硅桥复合中介层设计,在60μm薄型转接板上实现了200μmTMV(ThroughMoldVia)互连,既保障了高密度布线能力,又优化了散热性能。这种技术路径与HotChips上热议的台积电SoW-X方案异曲同工,但更聚焦国产化产业链需求——例如其展示的“全国产2.5DAI芯片”采用15×13mm²硅中介层,在31×31mm²封装内集成HBM3内存,I/O速率达9.6Gbps,展现了从材料、设备到工艺的完整自主能力。
在晶上系统最棘手的散热和供电问题上,锐杰微通过3D-SoWoS™堆叠架构给出答案:该技术支持4层逻辑+存储芯片的垂直集成,配合自主研发的TIM(ThermalInterfaceMaterial)和Lid散热结构,将热阻控制在行业领先水平。这一创新在锐杰微的“”超大功率MCMChiplet超算芯片”项目中得到验证,其封装尺寸达90×80mm²仍保持低翘曲特性,为国产超算提供了高可靠性的系统级封装方案。
值得关注的是,锐杰微并未止步于硬件工艺突破。公司构建了涵盖设计仿真、信号完整性分析、热力耦合建模的全栈工具链。这种系统级思维使其2D光电合封CPO光引擎芯片实现1.6Tbps带宽的同时,D2D传输距离仍可达25mm,与HotChips上CelestialAI展示的光互连方案形成技术呼应,但更早实现了国产化落地。
从郑州、苏州两大封测基地的产能布局,到参与中国Chiplet团标制定的产业影响力,锐杰微正以3DIS™平台为支点,推动国产晶上系统生态的成熟。
在AI算力需求爆发的大背景下,这种兼具技术创新与产业适配性的发展路径,或许比单纯追逐更具长远价值——毕竟,能同时解决“国产替代”与“性能超越”双重命题的封装技术,才是中国半导体突围的关键所在。
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来源:晶上世界