三星400亿美元投资得克萨斯州，构建先进芯片封装厂，驱动行业发展

三星于4月15日周一宣布向美国得克萨斯州砸入400亿美元打造先进芯片封装工厂，为美国在本土量产顶尖人工智能芯片创造条件。这项举措被视作美国拜登政府取得的显著成果，同时也引起了中美两国政府对先进封装在半导体供应链重要性的高度关注。

如今，各大全球领先的芯片制造商纷纷斥巨资扩大和升级先进封装技术，以提升半导体性能。那么，究竟什么是先进芯片封装呢？

随着芯片逐渐逼近物理极限，制造商们亟需寻找新途径提升性能，以应对诸如生成式人工智能等对计算能力要求极高的应用。此时，通过将众多芯片（不论同质与否）紧密归类或“封装”在一起的方式，不仅能实现速度及效率的提高，还可避免受到小型化的制约。

以下列举两种先进封装实例： 高带宽存储（HBM）和基板上晶圆芯片（CoWoS）。

首先来看HBM。作为英伟达图形处理器（GPU）等高性能芯片所需的大量内存，即使是最先进的存储芯片自身也无法提供足够的“带宽”来存储和传输数据。因此，高带宽存储芯片通过堆叠DRAM存储芯片并以细线连接，形成如同多层图书馆的结构，借助电梯在楼层间快速运送大量书籍，实现数据的收集和传递。

再看CoWoS。以英伟达的H100“Hopper”AI芯片为例，该芯片将六颗HBM芯片与英伟达自行设计、台积电代工的GPU集成在一起，采用的正是台积电的CoWoS先进封装技术。GPU和HBM芯片均置于名为“中介层”的硅接口之上，通过该接口进行信息交互。中介层则固定在基层或“基板”上。台积电的竞争对手三星和英特尔对此项技术亦有各自的命名。

由于HBM中的DRAM层堆叠，使得HBM芯片和GPU并排排列，故此技术有时被称作“2.5D”先进封装。三星在德克萨斯州的新厂将具备2.5D和HBM封装能力，而韩国芯片制造商SK海力士则在印第安纳州兴建HBM工厂。至于“3D封装”，则涉及HBM和GPU组件的垂直整合，然而目前工程师仍未找到有效的散热和供电解决方案。

此外，还有集成扇出型封装（INFO）。在芯片受限于严格物理限制的环境下，先进封装同样发挥着重要作用。以智能手机为例，由于逻辑芯片无法进一步缩小，智能手机也无法增大体积。为此，2017年，台积电联手苹果公司推出了集成扇出（Integrated Fan-Out）新型先进封装技术，通过新的高密度“重新分布层”将逻辑和存储芯片更加紧密地结合在一起，从而提升性能，同时无需依赖更厚的基础层。

对于整个行业而言，先进封装需要业界专家加强协作。例如，尽管台积电缺乏存储芯片生产经验，但与HBM市场领军企业SK海力士在英伟达的AI芯片项目上展开了紧密合作；另一方面，三星电子和英特尔在逻辑、存储以及先进封装领域皆有所涉猎，这意味着它们有望为客户提供横跨三大领域的集成服务。

先进封装重要性的增长也为二线芯片制造商和传统封装公司提供了机会，它们都在投资自己的先进封装能力，以在5000亿美元的半导体市场中获得更大的份额。