Intel晶圆照片(图片来源:Intel)

半导体行业的竞争焦点,正从制程微缩转向先进封装。随着线宽缩小日益逼近物理极限,2.5D/3D堆叠和芯粒正成为决定性能表现的关键变量。产业竞争也不再局限于代工环节,而是进一步扩展至包括设计IP、设计库和电子设计自动化(EDA)工具在内的整条价值链。与此同时,芯粒化趋势也开始向功率半导体蔓延,重塑范围从逻辑芯片延伸至功率半导体产业链。

业内普遍认为,单一工艺已难以同时满足性能、功耗和带宽等多重需求。要兼顾高性能、低功耗与高带宽,必须将逻辑、存储和先进封装协同设计、统一优化。在这一背景下,2.5D和3D正成为主流设计路径,前者强调平面互连,后者侧重垂直堆叠。AI和HPC服务器之所以率先成为芯粒应用扩散的主战场,也与此直接相关。

随着竞争重点从“微缩”转向“系统效率”,封装技术本身也成为新的比拼焦点。尤其是在3D混合键合等互连技术方面,能否实现不同类型裸片之间的高精度连接,正日益成为决定竞争力的重要因素。

存储厂商也在沿着这一方向加快布局。SK hynix在强化与TSMC合作的同时,将自主研发的MR-MUF先进封装技术和量产良率视为核心竞争要素。Samsung Electronics则表示,正在推进3D混合键合技术建设,并围绕逻辑基底裸片与存储核心裸片的3D堆叠,推动高带宽存储器(HBM)产品线的开发和量产合作。

芯粒化带来的产业重构并未止步于逻辑和存储领域,也在向功率半导体加速扩散。Intel Foundry技术研究团队在2025年IEEE国际电子器件会议(IEDM)上首次展示了基于300mm GaN-on-Si晶圆的GaN芯粒技术。其下部硅基底厚度仅为19微米(μm)。据介绍,这是全球最薄的GaN芯粒,约为头发直径的五分之一。该团队同时强调,其已在300mm晶圆上实现量产级均匀性。

更值得关注的是,Intel将硅基数字控制电路通过单一工艺集成至GaN芯粒之上。此前,功率晶体管与数字控制逻辑通常分属不同芯片,信号传输不仅会带来能量损耗,也会增加封装与组装面积。Intel Foundry团队表示,通过在同一晶圆上并行实现GaN N沟道高电子迁移率晶体管(N-MOSHEMT)和硅P沟道金属氧化物半导体(Si PMOS)晶体管,上述问题得以解决。

“堆叠+互连”成竞争关键:代工、封装与IP生态走向一体化

这一趋势也与产业链重组密切相关。随着工艺不断迈向更先进节点,芯片设计所需的人力与成本同步攀升,单靠代工厂提供的IP已难以覆盖全部需求。以PCI、USB、HDMI等高速接口IP为例,相关市场几乎由少数专业供应商主导,新进入者面临较高门槛。

在此背景下,从代工工艺选择到IP、设计库和EDA生态建设,越来越需要以成套方案协同推进。Samsung Electronics在1月举行的财报电话会上表示,公司已具备覆盖芯片设计、代工工艺、存储和先进封装的一站式整合方案,并正与有相关需求的客户同步讨论产品和商业化事宜。该公司还提到,中长期来看,交钥匙业务模式有望取得实质性成果。

与此同时,后道工艺的战略地位也在持续上升。SK hynix宣布,正筹备在美国印第安纳州建设先进封装工厂,以强化覆盖前道和后道的全球一体化制造能力。公司将封装、测试和质量管理视为影响良率和成本的关键因素,原本更多依赖外包的后道工艺,如今正被提升为核心战略资产。

业界普遍预计,在2nm之后,无论是逻辑芯片还是功率半导体,代工、封装、互连以及IP生态能否实现有机整合,都将成为企业竞争力的重要分水岭。有业内人士表示,围绕AI基础设施需求展开的竞争,未来将不再局限于单一工艺节点,而是扩展至更广泛的系统级战场。

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