被台积电拒绝代工，三星芯片制造突围的关键在先进封装？

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）根据相关媒体报道，台积电拒绝为三星Exynos处理器提供代工服务，理由是台积电害怕通过最先进的工艺代工三星Exynos处理器可能会导致泄密，让三星了解如何提升最先进制程工艺的良率，而这恰恰是三星在先进制程方面的最大痛点。

据悉，三星System LSI部门已经改变了此前晶圆代工独自研发的发展路线，转而寻求外部联盟合作，不过纵观全球晶圆代工产业，只有台积电、三星和英特尔三家企业具有尖端制程工艺代工的能力。而要发展最先进的3nm和2nm工艺，对于三星来说，可选的伙伴只有台积电。然而，X平台用户@Jukanlosreve透露，台积电不会与三星达成任何形式的合作以大规模生产Exynos系列处理器。台积电并不担心错失Exynos订单，该公司可以凭借其及时交货的优势收取溢价费用。

不过，从三星System LSI部门的动作来看，该公司并没有将宝都押在纯晶圆代工领域，而是将先进封装的权重大幅提升，作为该公司在高性能芯片制造领域突围的关键。

三星晶圆代工绕不过良率低这道坎

根据台湾供应链人士透露，目前台积电在2nm上进展非常顺利，良率已经达到了60%。N2平台能够带来效能提升15%，功耗降低30%。台积电研发和先进技术副总裁Geoffrey Yeap表示，N2是台积电“四年多的劳动成果”，首次采用新型全环绕栅极（GAA）纳米片晶体管，目前主要客户已经完成2nm IP设计并开始验证，台积电还开发出低阻值重置导线层、超高效能金属层间电容，以此对2nm制程工艺的能效进行提升。台积电2nm工艺预计2025年实现量产。

和台积电相比，三星在先进制程方面的进展就没那么顺利了。在当前最前沿的3nm工艺节点上，台积电的良率已经超过了80%，而三星最开始设定的首代和第二代3nm GAA技术的良率目标是70%。然而，根据目前的记录，三星第二代改良版3nm工艺平台的良率只有20%。

尽管面临挑战，三星并未放弃，他们一方面在改善3nm工艺，另一方面也在推进2nm工艺的研发。据悉，三星计划在2027年推出代号为Ulysses（尤利西斯）的2nm工艺Exynos处理器，该处理器将用于Galaxy S27系列。

不过，如果良率问题持续无法得到解决，三星在代工和芯片上的计划都可能搁浅，搭载非高通芯片的三星旗舰机可能成为历史。

三星选择提升先进封装权重

根据韩媒此前的报道，三星正计划“洗牌”先进半导体封装供应链，将从根本上重新评估材料、零部件和设备，影响开发到采购各个环节，从而进一步增强技术竞争力。据悉，三星优先关注设备，跳出现有合作关系的限制，准备在“性能”优先的原则下，重新选择供应商。据悉，三星甚至考虑退回已采购的设备，重新评估其是否符合新的标准。

在先进封装领域，三星的策略开始由“一对一”联合开发计划（JDP）模式转为“一对多”的 JDP 模式，即同时与多家供应商合作开发，以寻求更先进的技术和设备，预计该计划最早将于2025年实施。

在去年的年度股东大会上，三星联席首席执行官庆桂显表示，三星电子在先进封装产业的投资成果将从2024年下半年开始真正显现。2024年三星大举进军先进封装领域，预计2024年先进封装能够为三星带来1亿美元的营收。

目前，三星在先进封装方面有很多代表性技术，比如I-Cube 2.5D封装、X-Cube 3D IC和玻璃基板等。其中，三星I-Cube 2.5D封装通过并行水平芯片放置防止热量积存并扩展性能。三星以硅通孔（TSV）和后道工序（BEOL）为技术基石，整合两个以上的（不同）芯片，使之完美协作，让系统发挥1+1 > 2的功能。

I-Cube 2.5D封装包括I-Cube S、I-Cube E和H-Cube 三种产品形态。I-Cube SI-CUBE S 是一种异构技术，将一块逻辑芯片与一组高带宽存储器 (HBM) 裸片水平放置在一个硅中介层上，兼具高带宽和高性能的优势，即使在大中介层下，仍具有出色的翘曲控制能力；I-Cube E 技术采用硅嵌入结构，不仅具有硅桥的精细成像优势，也同时拥有PLP的技术特点：大尺寸、无硅通孔 (TSV) 结构的RDL 中介层；H-Cube 是一种混合基底结构，将精细成像的 ABF（Ajinomoto Build-up Film）基底和 HDI（高密度互连）基底技术相结合，可在 I-Cube 2.5D 封装中实现较大的封装尺寸。

三星3D IC封装通过垂直堆叠的方式大幅地节省了芯片上的空间，主要包括X-Cube（微凸块）和X-Cube（铜混合键合）两种形态，前者通过增加每个堆栈的芯片密度，进一步提升 X-CUBE 的速度或性能；后者与传统的芯片堆叠技术相比，具有极大的布局灵活性优势。

除了在架构上创新，在材料上三星也在关注玻璃基板。此前有消息人士称，三星计划于2026年大规模量产玻璃基板先进封装。该公司正在悄然布局用于FOPLP（面板级封装）工艺的半导体玻璃基板，相较于塑料基板，玻璃基板以其优异的导热性和稳定性，具有成本低、电学性能优越以及低翘曲率等优势，被视为下一代封装材料的理想选择。不过，玻璃基板也面临着高精度通孔、高质量金属填充、高密度布线和键合技术等方面的技术挑战，如果不能妥善解决，也会演变成为先进封装的良率缺陷。

结语

从目前的情况来看，三星在先进制程方面已经深陷低良率的漩涡，且没有什么有效的应对手段，这导致三星的巨额投资无法变现。目前，寻求外部合作的三星，实际上可选对象只有台积电，但台积电很显然不会参与这项风险奇高的商务合作。在后续发展上，三星在先进封装方面的布局有可能成为重点，成为Chiplet技术发展的重要力量，毕竟三星除了有制造、封装，该公司的HBM技术也处于全球第一梯队。