先进封装竞技赛拉开,谁将执半导体产业主导权

　　“封测厂已经跟不上晶圆代工的脚步了，摩尔定律都开始告急了，我们与其在里面干着急，不如做到外面去”，2011年，台积电（TSM.US）的余振华面对媒体如是说。

　　余振华是1994年就加入台积电的元老级人物，是蒋尚义曾经的下属，也是台积电后摩尔定律时代的功臣。

　　01台积电要做先进封装

　　2011年，重出江湖的张忠谋在第三季度法说会上宣布，台积电将会做先进封装，为此张忠谋请回了已经退休的蒋尚义重新掌舵研发，而具体任务落在了余振华的肩上。

　　晶圆代工老大要做封装的消息不胫而走，整个半导体产业都陷入了喧嚣的讨论中，其中日月光被推到了风口浪尖上，因为它不仅是全球第一大封测厂，还是台积电的供应商。

　　在台积电的法说会刚结束的第三天，恰好是日月光的法说会，日月光财务长董宏思一再被逼问如何看待台积电进军封装领域，董宏思先是无奈的确认了事情属实，然后再话语一转，表示这种技术只会被用在极少数的特定高端产品中，影响有限。

　　这话触怒了负责先进封装研发的余振华，后者立刻反击道：“以后所有高阶产品都会用，市场很大”，这话如今看来似乎是共识，但在当时却引起轩然大波，因为它第一次将台积电与封测厂旗帜鲜明的对立了起来。

　　后来余振华又在SEMICON台湾地区的演讲中，大谈台积电的先进封装，一位封测界的从业人员对余振华的演讲内容解读为：“他的意思是：你们都完了，只剩下我。台积电要征服全世界。”

　　矽品的研发副总裁马光华甚至在演讲当场发问余振华：“你这样说，是不是我们全部没有工作了？”现场气氛瞬间冻结到了冰点。

　　不论外界如何非议，台积电要做先进封装的决心是不变的。事实上在法说会之前的几个月，台积电就已经在最新版本设计指引中，将3D IC封装和硅中介层给客户选用。只待未来技术成熟，实现全面替换。为了发展CoWoS技术，张忠谋特意拨给了余振华400名研发工程师。

　　有时候愿望是美好的，现实是很残酷的，先进封装是座大山，攻克技术只是撼动它的第一步，有客户愿意用才算成功。

　　02拿下先进封装的天王山

　　在余振华两年多的努力之下，台积电终于开发出了CoWoS技术，但落实到产品上，只有一家企业愿意下单，这个企业就是Xilinx，其余的客户都觉得太贵。Xilinx的高端FPGA芯片单价高，追求性能，所以愿意采用这项技术，而其它客户需要的是性价比产品，尤其是潜在客户苹果。

　　当时台积电一心想拿下苹果的订单，在争夺A6订单的时候，三星在3D IC封装技术上技高一筹，最终A6订单花落三星，这或许是促成台积电拿下先进封装的诱因之一。

　　眼看台积电大功告成，但CoWoS封装的价格高出客户预期的5倍，这不得不让张忠谋感到惆怅。突然一天，蒋尚义冲进了张忠谋的办公室，告诉张忠谋余振华挖到了一个大金矿。

　　年近七旬的蒋尚义之所以如此激动，是因为余振华思考出了一种精简的设计，能够将CoWoS结构尽量简化，并且价格压低到原来的五分之一，这种技术就是后来的InFO技术。

　　自此，台积电的先进封装分成了两部分，更为经济的InFO封装技术，成为手机客户采用的首选，这项封装技术也成为台积电吃下苹果订单的关键之一。而专注于高阶客户市场的CoWoS封装技术也因为人工智能的发展，迎来属于自己的黎明。

　　2017年，打败世界棋王的高科技产品AlphaGo，其采用的人工智能芯片TPU 2.0，就是台积电的CoWoS封装技术；后来，英特尔与Facebook要挑战英伟达在深度学习上的垄断地位，合作推出的Nervana类神经网络处理器，同样采用的是CoWoS封装。

　　不知不觉中，CoWoS封装似乎已成为人工智能的标配。

　　03后摩尔定律时代

　　时间来到了2020年，台积电的5nm已实现量产，十年前余振华谈到的摩尔定律的极限正在成为现实。根据美国乔治城大学安全与新兴技术中心（CSET）的调查，在过去3代芯片中，台积电的晶粒平均价格都大幅下滑，但是到了5nm，单颗芯片的制造价格不降反升，比前一代多出了5美元，摩尔定律失效就在眼前。

　　而先进封装成为了提升芯片算力，降低芯片平均价格的一大利器。台积电董事长刘德音去年（2020年）公开表示，微缩加3D IC技术，未来能让每单位运算密度每2年成长2倍。

　　经过将近十年的发展，台积电已是高阶高密度扇出型晶圆级封装的主要领导者之一。为维持市场的龙头地位，2020年台积电宣布资本支出上看170亿美元，其中有10%将用于先进封装。1月14日，台积电公布2021年的资本支出达到250亿~280亿美元，其中约10%将被用于先进封装技术量产需求。

　　巨额资金投入之下，是一座座封测厂的拨地而起。根据媒体的报道，台积电去年就开始在中国台湾省苗栗县，建立一个新的高端IC封装和测试工厂，预计今年5月完工。此外，近期又有消息传出，台积电计划在日本建立先进的封测厂，预计在2025年落成。

　　04封测厂风起云涌

　　台积电做封装，有着得天独厚的条件。如果台积电做先进封装失败了，只要再生产一片晶圆给客户即可，试错机会大，容错率高，而封测厂则不同，封测厂做坏一片晶圆，要按照市价去赔偿，动则一片就要上万美元。

　　但无论如何，传统的封装已经走到了拐点，先进封装代表未来。为了狙击台积电，也为了能够在3D IC封装占据一席之地，2012年开始，封测双雄日月光与矽品纷纷布局先进封测。

　　矽品在中科申请了5公顷的用地，计划作为首座3D IC封装和铜柱凸块等先进封装的制造用地。日月光启动回台投资计划，其投资7亿美元，针对位于高雄楠梓加工区的第二期新厂进行扩建，重心锁定高端手机芯片所需要的覆晶封装、植晶凸块、3D IC的先进封测产能。

　　在技术上，日月光更看好芯片异质整合趋势所带来的SiP（系统级风装）商机，并通过不断加码取得了丰硕的成果，2019年日月光的总营收25亿美元，其中SiP贡献了2.3亿美元，SiP所带来的营收超出预期1.3亿美元。

　　而矽品，则比较曲折。

　　2015年，日月光公开宣布，溢价34%收购矽品25%的股权，收购金额高达350亿新台币，这意味着两大封测巨头进入整合期，随后日月光辗转用了一年多时间与矽品就全资收购达成共识。后来，进入2020年，这项收购还在审核通过中，矽品将大陆的分公司卖给了某神秘大厂。

　　05中芯国际与长电结盟

　　台积电的封装之路始于2008年底，当时台积电成立了导线与封装技术整合部门，据说张忠谋最初选定的是梁孟松来研究先进封装，以求超越摩尔定律的极限。但与先进制程相比，封装是个冷板凳，短期内也不会赚钱，所以梁孟松拂袖而去，这才有了蒋尚义和余振华的组合。

　　与梁孟松不同的是，蒋尚义认为，当集成电路做到极致的时候，就应该反过来研究整个系统，随着未来先进制程进步越来越缓慢，封装和电路板会成为制约整个系统的瓶颈，所以先进封装势在必行。有了先进封装就可以让整个系统的架构发生彻底的改变，工程师不再追求把芯片越做越小，而是把大的芯片分成小的芯片再重新组合。

　　2017年，梁孟松入职中芯国际，在随后的两年多时间里，为中芯国际带来了先进制程，不过进入2020年，国际形势波谲云诡，先进制程还能否继续往前，成为一个问题。

　　此时，蒋尚义重回中芯国际，可以给予中芯国际除了先进制程之外，从先进封装技术和小芯片领域的技术支持，也有助于帮助中芯国际走出困境。

　　事实上，中芯国际也看到了先进封装的前景。2016年，中芯国际通过旗下的全资子公司芯电上海，以人民币26.55亿元的价格入股长电科技，再加上之前收购星科金朋时的1亿美元股权转为长电科技的股权，中芯国际成为长电科技单一最大股东。后来，随着2018年大基金的入股，中芯国际才让贤。

　　中芯国际与长电科技的战略合作，从产业链角度来看，可以让国产芯尽量规避供应链风险，加速国产替代，在技术方面中芯国际和长电科技作为Foundry和OSAT的行业龙头，可以更好的合作，让先进制造与先进封测更加密切的相互合作，从而突破国产芯的技术极限。

　　总结

　　匆匆忙忙，时间跨入了21世纪的第三个十年。在上一个十年里，台积电引领全球半导体奔向摩尔定律的极限，但也意识到了摩尔定律的局限，所以十年磨一剑，从先进封装下手，欲再次挑战算力的极限。

　　而封测厂也不甘示弱，在技术上不断推陈出新，市场上不断攻城略地，大陆企业同样丝毫不敢懈怠下来，一场关于先机封装的竞技赛已经拉开帷幕，在这个赛场之上，谁将执半导体产业下一个十年的牛耳，还需拭目以待。
责任编辑：YYX