开云体育三星就书记了将推出八层堆叠晶圆的封装技巧-开云滚球(官方)kaiyun官网入口
(原标题:三星封装,太难了)
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2022岁首,逗留满志的三星揣测打算在代工商场中大展技艺。
那时的三星,同期受到了高通、英伟达和特斯拉三个大客户的有趣,赢得了高通骁龙 888 系列和英伟达的 Ampere 芯片的新订单,从代工龙头台积电身上连割好几块肉,致使在台积电书记小幅加价后,三星我方也大手一挥,把晶圆价钱上调了 20%。
不外三星似乎很明确我方与台积电比拟在代工上的弊端,除了前段的先进制程外,在后段的先进封装上,二者差距也相等大,尤其是在扇出型封装上,光台积电一家就占据了过半的商场,三星却只好0.7%,这还没算上如今正火爆的CoWoS 2.5D封装。
2020 年全球扇出型封装商场份额(来源:Yole Development)
三星的作念法是校正加挖东说念主,2021年底,三星在DS部门总裁庆桂显(Kyung Kye-hyun)的平直带领下成就了先进封装交易化非凡任务组(TF),后续升级先进封装作事团队,并三星先后从英特尔遴聘了细致斟酌极紫外(EUV)技巧的副总裁李尚勋(Lee Sang-hoon),从苹果遴聘金佑炳(Kim Woo-pyung)担任好意思国封装处罚决策中心细致东说念主。
天然,最引东说念主凝视的是2022年3月,三星遴聘了前台积电封装业务高管林俊成担任半导体部门先进封装作事团队副总裁,由他来细致在团队先进封装技巧的开发职责。
林俊成的在封装行业的经验畸形豪华,在1999年和2017年担任台积电研发副处持久间,统筹肯求了450多项好意思国专利,并对台积电目下擅长的CoWoS和InFO-PoP等封装技巧的发展作念出了迫切孝顺,还到手为台积电争取到了苹果的和洽大单,离开台积电后,他又转战好意思光后,协助研发团队建立了3D IC先进封装开发居品线,后续还加盟了开发公司天虹科技职责,为这家封装开发厂商的转型发展孝顺了迫切的力量。
关于三星来说,林俊成的加盟只是辽远计算中的一环,这家以存储著名的韩国公司,念念要在封装商场中与台积电分庭抗礼,杀青所谓的弯说念超车。
成也封装,败也封装
三星曾是让台积电和张忠谋皆望之生畏的敌手,因为它是全球独逐个家领有全部内存、逻辑代工和封装业务的公司,在一个屋顶下造芯片,这种上风让它有了顾盼同业的最大成本。
尽管三星在晶圆代工上从未信得过超越过台积电,但在更早些期间,三星凭借在存储领域谋划技巧的蕴蓄,反而展现出了我方在封装领域的上风。
早在2005年,三星就书记了将推出八层堆叠晶圆的封装技巧,而在2010年发布的iPhone 4上,环球终于得以一见这项技巧的头绪。
确认外媒拆解,在32GB版块的iPhone 4中,里面有一颗来自三星的闪存,型号为K9PFG08U5M,确认居品编号解码,这是一款256Gb的MLC(多层单位)NAND闪存开发,当把芯片从电路板上拆下并进行X光检验后,不错明晰地看到八层晶圆堆叠。
该封装(包括基板在内)总厚度约为0.93mm,而晶圆堆叠部分约为670μm,晶圆厚度在55至70μm之间,最厚的晶圆位于底部。比拟2005年书记的1.4mm厚度,天然尚未达到最薄,但依旧令东说念主印象深入。
当仔细不雅察切面时,最令东说念主骇怪的是顶部引线键合环与顶部名义的距离如斯之近,引线直径为25μm,而距离封装名义的距离不到10μm,这意味着封装材料在那时还是被压缩到极致。
以今天的眼神来看,包括iPhone在内智高手机的到手不仅得益于制程发展,还离不开封装工艺的跳动,上述还只是三星在NAND这一居品上的封装技巧展现。
信得过让三星封装映入各人眼帘的,还得是iPhone所搭载的处理器,它们皆用了归拢项三星封装技巧——PoP(层叠式)封装。
PoP在今天早已司空见惯,但在寸土寸金的智高手机上,能将DRAM和SoC集成在一齐的PoP就是一项不行或缺的迫切技巧,与传统封装比拟,PoP封装能占用较少的基板,而较小的尺寸与较少的分量反过来又减小了电路板面积,且与DRAM较短的互联能杀青更快的数据传输速度,兼顾精打细算成本与更优性能。
而这一技巧,平直让三星松驰赢下了A6与A7处理器的订单,一度让台积电和张忠谋怀疑起东说念主生。
2011年,台积电争抢A6处理器订单落败,原因众说纷纭。那时最遍及的说法,是台积电的制程技巧虽最初三星至少半个月,但苹果被三星的IP给绑住,要释单给台积电,最快得比及重新想象的A7。
关联词,一位三星专揽却告诉韩国媒体,信得过原理是台积电的制程不稳。某位台湾业界东说念主士转述从苹果里面得到的音讯,暗示这个不稳,指的问题应该不是一般贯通的前段逻辑电路制程,而出在后段的3D封装部分,这就是台积电落败的主要原因。
“台积电试了两个月,作念不到,这等于给张忠谋一个很大的巴掌。”这位业界东说念主士暗示。
彼时台积电和三星早已是冰炭不同器的干系,在一次张忠谋与记者的聊天中,有记者发问,“张董事长,您说三星是可敬的敌手,我念念教导……”,话还没说完,张忠谋就迅速反驳,“我没说三星是‘可敬’的敌手,我说的是,三星是‘可畏’的敌手!”
接下来,这位记者又提到一次,三星是可敬的敌手,向来千里稳的张忠谋,此时已有点不满地说,“我说他是可畏的敌手,不是可敬的敌手,可畏的英文是formidable。请诸君不要搞错了。”
后头记者又提到第三次,张忠谋很不爽地说,“我再三强调,三星是可畏,并不行敬,难说念你是三星派来的卧底吗?”
一个小场景,充分说念出了台积电与三星的垂死干系,为了支吾三星的挑战,争取到苹果这个至关迫切的盟友与客户,台积电运转全力押注先进封装。
2011年10月26日,在台积电第三季法说会上,张忠谋在敷陈完先进制程程度后,出乎世东说念主料念念地敷陈起最近才决定的交易模式,即所谓的CoWoS(Chip On Wafer On Substrate),其将逻辑晶片和DRAM放在硅中介层(interposer)上头,临了封装在基板上。
CoWoS试验上其实是3D封装技巧的一个简便的版块,一般称之为2.5D,张忠谋提到,“靠着这个技巧,咱们的交易模式将是提供全套处事,咱们揣测打当作念整颗晶片!”
这少量在那时的台湾封测行业掀翻了山地风云,也曾的和洽伙伴一下子就酿成了竞争敌手,代工龙头不仅吃掉了晶圆制造商场的大部分龙头,当今还念念把手伸进封测行业的碗里。
但在韩国国内,这一音讯却并未得到预防,这是因为那时韩国企业存眷的要点是占出口 10%以上的存储芯片,导致了包括封装在内的卑劣部门受到的存眷相对较少,包括三星和海力士更隆重于减小半导体的电门道宽,将封装等后段工艺视为技巧含量较低的技巧。
在台积电运转进犯先进封装的2012年,三星决定罢手对中枢技巧除外的后段门径进行新的投资,并将日益增长的后处理门径外包给其他公司,确认韩媒数据,韩国在2012年封装商场的销售份额仅为 3%,一定程度上也展示出了三星等韩国半导体企业关于封装的漠视。
但台积电五年磨一剑,最终推出了晶圆级封装CoWoS和inFO-PoP(即FOWLP),后者成为了台积电夺得A10处理器全部订单的要道。
来自台积电的先进封装技巧,匡助苹果自研处理器干涉了新的阶段。System Plus Consulting团队发现,A10处理器的厚度不到0.3毫米,且具备更好的内存集成才气。“台积电和苹果开发的3D元件将厚度权贵削减了30%,比拟传统PoP封装系统(如三星的Exynos 8处理器或采纳Shinko的MCeP和铜焊球技巧封装的高通骁龙820处理器)更具上风。”System Plus Consulting的射频与先进封装成本工程师Stéphane Elisabeth驳斥说念。
Yole指出,台积电充分行使inFO技巧作为WLP平台的上风,摈斥了奋斗的制造门径,使得苹果A10处理器的成本大幅裁汰。凭借台积电在FOWLP(扇出型晶圆级封装)和inFO技巧上的多量投资,WLP情势发生了变化,复杂应用的PoP集成如今不错在多量量坐蓐中通过扇出封装平台杀青。
在台积电高调骄气我方的inFO和CoWoS这两大封装之际,三星却堕入到了尴尬之中,因为环球忽然发现,我方在现阶段透澈拿不出对应的先进封装技巧,和先进制程一样,封装技巧相似需要经过抽象的布局,一方面要有专利的制程,另一方面也需要重新引入产线,并不是什么一旦一夕就能构建出来的东西。
2017年齿首时,尽管三星争取到了高通这位大客户,拿下了骁龙835这一大订单,但却对高通的FOWLP封装需求安坐待毙,最终只可遴荐外包,骁龙835的后段封装最终诀别由星科金一又(STATS ChipPAC)和安靠科技(Amkor Technology)来衔接。
那时,韩媒暗示,三星电子与三星电机正在和洽开发比FOWLP坐蓐效力更高的扇出型面板级封装(FOPLP)技巧,但量产良率尚未纯属。
直到2018年底的Exynos 9110,三星才推出了我方的第一代FOPLP,但这一更先进的技巧并未在手机领域得到有趣,尽管在2019年三星电子就以 7850 亿韩元(约合 5.81 亿好意思元)从三星电机手中收购了 PLP 业务,但散伙目下其主要应用在以Galaxy Watch为代表的智能衣裳领域中,远不如大富大贵的FOWLP那么赢利。
大边界外包封装,淡薄后段工艺,最终让三星丢失苹果订单,在与台积电的较量中败下阵来。
失魂坎坷的三星
可能许多东说念主皆有疑问,先不提门槛较高的CoWoS,为什么三星会遴荐废弃相对较为约略的FOWLP,转而去啃FOPLP这块硬骨头呢?
三星也有我方的一番隐衷,韩媒指出,由于英飞凌(Infineon)、高通(Qualcomm,旗下NXP和Freescale)、eWLB技巧的发明者艾普科技(epic technologies)以及台积电等公司捏有该领域的中枢专利,因此三星需要在研发(R&D)和政府层面寻求消失这些专利的辅助决策。
“在FOWLP领域,消失艾普科技的专利并龙套易,斟酌到咱们在技巧开发上的相对滞后,政府的辅助将是必要的。”韩国电子通讯斟酌院(ETRI)的崔光成博士在专利厅和次世代半导体斟酌会主持的“2016次世代半导体常识产权论坛”上接受记者采访时暗示。
他指出:“在主动元件(Active Device)中杀青FOWLP并龙套易,但台积电雄厚到了后端工序的迫切性,并进行了积极投资。其为了消失竞争敌手的专利,采纳了面向上的(face-up)边幅,而非面朝下(face-down)。瞻望三星也将采纳疏通边幅,要道在于若何杀青相反化。”
崔光成所说的专利技巧是一方面,而在专利之外,商场亦然至关迫切的身分。
回畸形来看,台积电为什么敢任意投资先进封装,为什么三星要外包先进封装,中枢原因就是客户,只消客户惬心买单,那么台积电的先进封装产线就恒久会有较高的行使率,而三星在晶圆代工部门皆跌跌撞撞的情况下,贸然花重金开发产线,极有可能难以回得益本。
一言以蔽之,不是三星看不到FOWLP的迫切性,而是客户有限,难以在商场中安身。早在2017年,三星就从英特尔挖角封装众人Oh Kyung-seok来加快发展WLP技巧,并在2018年揣测打算将三星面板位于韩国天安市的液晶面板厂改为封装厂,揣测打算在工场内量产2.5D和扇出型封装,但直到2024年的Exynos 2400处理器,咱们才得以见到三星我方的FOWLP技巧。
背后的原因不难猜到,恰是里面阻力让先进封装恒久得不到预防,2022年,三星曾计算向天安市半导体晶圆厂投资约2000亿韩元(约1.65亿好意思元),建立FOWLP产线,但却遭到一众高管的质疑,反对的原理就是莫得“要道客户”,需求无法确保,即便建立FOWLP产线,该产线也无法被充分行使。
但三星不行能不作念出改革,因为三星一直引认为傲的交钥匙处事,当初能在一个屋顶下坐蓐芯片的上风,还是悄然被台积电所取代,若是不合先进封装作念出更多恢复,只是靠先进制程早已不及以从台积电哪里招徕客户了。
尽管在WLP上推崇逐步,但在2018年之后,三星照旧在封装代工中建立了一套较为无缺的处罚决策,沿着水平集成和垂直集成两种场合,先后研发出三大先进封装技巧:I-Cube、H-Cube和X-Cube。
据三星先容,I-Cube是一种2.5D封装处罚决策,其中的芯片比肩放手在中介层上。为提升计算性能,I-Cube的客户通常会条目加多中介层面积。对此,三星推出两种I-Cube 决策:I-CubeS和I-CubeE;
H-Cube的全称为“混杂式Cube”(Hybrid Cube),是三星推出的另一种2.5D封装处罚决策。该决策旨在处罚半导体行业目下边临的单位印制电路板(PCB) 严重缺少问题;
X-Cube是一种全3D封装处罚决策,采纳芯片垂直堆叠技巧。其通过微凸块或更先进的铜键合技巧,将两块垂直堆叠的裸片聚首起来,其在2024年运转量产微凸块类型的X-Cube居品,2026年运转量产铜键合类型的X-Cube居品。
但可惜的是,在2022年至2024年这个节点,留给三星发展先进封装的契机还是未几了。
确认台积电的财报,其在2023年的先进封装总营收超越60亿好意思元,在全球外包封装商场中位居第二,倘若只看先进封装,台积电早已是无须置疑的No.1。
而三星呢,天然三星莫得泄漏过先进封装的收入,但在2024年3月的三星年度鼓动大会上三星电子的CEO兼半导体部门细致东说念主庆桂显(Kye Hyun Kyung)暗示,预期三星先进封装居品将在2024年带来1亿好意思元以上的收入,其暗示,三星的投资最快将在本年下半年展现恶果。
1亿好意思元对60亿好意思元,即即是最自信的三星职工,在看到这一悬殊差距后皆会心生无聊。
更让东说念主感到不安的是,这1亿好意思元可能照旧庆桂显往多了算的,因为他后头还立下了军令状,
要在2~3年内重新夺回半导体寰宇第一的位置,在鼓动指出HBM(高带宽内存)的研发滞后时,庆桂显回答称“正为不再发生这么的情况而作念准备,很快就会取得可见的恶果”。
在后两项皆没杀青的情况下,先进封装的1亿好意思元又有若干水分就可念念而知了。
关于当今的三星来说,当初砸钱干涉先进封装,是念念在代工商场均分一杯羹,但当投资迟迟未赢得对应报告时,衡量之后就只可洒泪斩马谡了。
昨年年底,韩国业界音讯传出,三星近日入辖下手进行先进封装供应链的整顿职责,以加强封装竞争力为指标,除了检视现存供应链,并也揣测打算建立一个新的供应链体系。
报说念指出,三星起先对准开发,一运转将以性能放在首位,不斟酌现存业务干系或和洽,其致使尝试了债已购开发,天然部分开发还是为了开发封装坐蓐线而购买,但当今又重新斟酌这些开发的性能和适用性。多位音讯东说念主士领略,三星将以从零搜检的格调进行全面审查,最终指标是推动供应链多元化,包括更换现存的供应链。
这意味着三星又要走回2012年的老路,不再斟酌重金研发和开发产线,而是把更多封装业务外包出去。
而就在前几天,本文起头所提到的副总裁林俊成也已因与三星电子半导体部门的契约到期,于昨年12月31日去职,他的离去好像宣告了一场封装较量的散伙。
2022年时三星曾在行业抖擞时许下的志在千里,还是在2024年景为了一场梦境泡影。
三星,何去何从
当今的三星,颇有些顾头不顾腚的嗅觉,先进封装的搁浅致使排不进问题的前三。
起先是HBM,直到目下还处在追逐海力士的经由中,HBM3E还未赢得英伟达的认同,然后是DRAM,目下在第六代10nm坐蓐程度上,三星也逾期于海力士,临了是NAND,300层NAND由海力士率先推出,给三星带来了更多危急感。
走出存储商场,在代工商场里,三星也在走下坡路,目下三星靠廉价拿到特斯拉与谷歌的代工订单,但特斯拉下一代全自动驾驶晶片将会调换到台积电,谷歌也有相似的盘算,对这两个客户而言,三星可能更多只是个考证晶片想象可行性的廉价历练场,而不是个不错持久筹谋的代工伙伴。
在外包封装的大趋势下,三星的代工业务只会进一步减少劝诱力,下一个被整顿的只怕就是晶圆制造部门,再回念念到畴昔14nm的弯说念超车,让东说念主不堪唏嘘。
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