先进封装技术，突破半导体极限

本文作者：三星电子执行副总裁、先进封装业务负责人 Moonsoo Kang

超越摩尔时代：超越半导体的极限

过去，半导体行业关注的是在同样大小的芯片上可以放置多少更小更多的晶体管。早前，戈登摩尔（Gordon Moore）曾说，芯片中晶体管的密度每24个月翻一番，这就是我们熟知的“摩尔定律”。如今，摩尔定律随着半导体技术进步的步伐逐渐改变，但因已遵守了50多年，它仍被认为是半导体发展的一个基本原则。

随着智能手机技术、移动互联网、AI、大数据时代的发展，半导体计算性能需求迅速提高。然而，因技术进步和创新的速度逐渐趋缓，半导体工艺的微型化已逐渐接近物理极限，密度增加的速度也正渐缓。换句话说，摩尔定律正接近极限。

我们还期盼能创造一种集模拟、RF无线通信等功能于一身的多功能半导体，但是，随着半导体工艺的日益微型化，保持模拟性能变得越来越困难。因此，仅通过基于摩尔定律的工艺微型化，确实难以满足这种多功能需求。

为了克服半导体技术的这些局限，我们需要一种超越摩尔定律的新方法，我们称之为“超越摩尔”（Beyond Moore）。

先进封装迈向超越摩尔时代

通过先进封装技术（Advanced Package），我们意在迈向“超越摩尔”时代。异构集成（Heterogeneous Integration），即横向和纵向连接多个半导体，可将更多的晶体管装在一个更小的半导体上，准确地说是在更小的半导体封装内，从而提供比其各部分之和更大的功用。

市场研究表示，从2021年到2027年，先进封装的市场份额预计将见9.6%的年复合增长率。其中特别是采用异构集成技术的2.5D和3D封装，更预计可达14%，高于整个先进封装市场的增长水平。

各界对先进封装技术的研究和开发（R&D）的兴趣亦日渐浓厚。2月，韩国方面，由产业通商资源部主导，开展了半导体封装技术发展论坛，美国方面的重要研发组织于22年4月宣布为先进封装相关领域提供大量新预算。日本也正关注先进封装，通过提供补贴和基建等方面的激励措施，吸引私人封装研究机构，并建立封装研讨会。

* 2.5D封装：单层逻辑半导体和多层存储器半导体在一个基底上。
* 3D封装：多个逻辑/存储器半导体的垂直整合。

高性能、低功耗的一站式先进封装解决方案

先进封装技术重要性日益凸显。据此，三星电子于2022年12月，在半导体业务部门内成立了先进封装（AVP）业务团队，以加强先进封装技术，并在各业务部门之间创造协同效应。

三星电子更具备集内存、代工和封装业务于一体的优势。以这些优势，并通过其异构集成技术，三星可提供有竞争力的2.5D和3D封装，利用EUV（极紫外光刻）将出色的逻辑半导体与高性能的内存半导体如HBM（高带宽存储）结合起来。

AVP业务团队的先进封装业务模式，可为客户提供高性能和低功耗解决方案的一站式服务。团队将直接与客户沟通，为客户和产品量身定制先进封装技术和解决方案，并将其商业化。AVP团队还将特别致力于开发基于RDL（重布线层）、Si Interposer（硅中介层）/Bridge（硅桥接）和TSV（硅通孔）堆叠技术的下一代2.5D和3D高级封装解决方案。

* RDL：在小型和大型电路板之间放置一个额外的金属层，以整合两者的先进封装技术。
* Si Interposer/Bridge：插在IC芯片和PCB之间的微电路板，它通过作为中间层的布线来物理连接芯片和电路板。
* TSV：对芯片表面进行研磨，钻出数百个微孔，并将垂直穿透孔的电极连接到顶部和底部的芯片中的先进封装技术。

超连接性与未来展望

AVP业务团队的目标是“超连接性”。“超连接性”意味着创造巨大的协同效应，而不仅仅是将每个半导体的性能和功能相加。我们的目标是超越连接，将半导体与世界、人与人、客户的想象力与现实连接起来。

三星电子正实施具竞争力的开发和生产战略，具备包括适应大面积化趋势的专有封装技术。在这些基础上，我们将得以及时响应客户的要求。通过以客户为中心的业务发展，我们希望能够成长为一个令世界都耳目一新的AVP业务团队。