服務器變革：先進封裝解決算力瓶頸
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2024-07-08 07:39
本文參考自“從云到端，AI產業(yè)的新范式（2024）”，上、中篇請參考“服務器變革：存儲從HBM到CXL”，“服務器變革：PCB層數(shù)、材質等技術升級”。
AI時代，先進封裝成為算力芯片的關鍵技術突破方向。過去的發(fā)展歷程中，先進封裝沿著兩大方向發(fā)展：
1、單芯片封裝體積減小，密度提升。從傳統(tǒng)的引線框架封裝，到倒裝芯片封裝，到更先進的WLCSP封裝，單芯片的封裝體積逐漸減小，封裝密度提升。該技術主要用于消費類產品。
2、多芯片集成。從傳統(tǒng)的單芯片封裝到chiplet技術下的2.5D/3D封裝，芯片封裝集成度逐步提升。該技術方向主要應用于算力類產品。
算力芯片的COWOS封裝+HBM顯存已經成為主流方案。
Nvdia方面，當前主力產品H100采用臺積電CoWoS封裝，H100采用4nm制程，并配備最高80GB HBM3。
AMD方面，MI300 AI加速卡采用COWOS的后繼升級版SOIC方案，擁有13個小芯片，共包括9個5nm的計算核心（6個GCD+3個CCD），4個6nm的I/O die兼Infinity Cache（同時起到中介層的作用，位于計算核心和interposer之間），還配備了累計8顆共計128GB的HBM3芯片。相較Nvdia的A/H系列產品，MI300更進一步的將SOC拆分成了多顆小芯粒，并擁有更大的面積、芯粒數(shù)量、緩存顆粒數(shù)量。
COWOS及其繼任的封裝技術路徑
InFO：無Interposer，die直接在載板上互聯(lián)。成本低、互聯(lián)速率低。其中InFO_LSI是折中方案，在載板中內嵌了局部硅橋。多用于消費類、通信類，M1 Ultra采用此種方案。
CoWoS：有Interposer，die在interposer上互聯(lián)，再封在載板上。Interposer方案也分硅基、有機兩種。造價高，多用于算力芯片（NvdiaH100）。
SoIC：晶圓鍵合，前道堆疊，而非后道封裝環(huán)節(jié)堆疊。2021年發(fā)布，目前用于AMD MI300系列。
當前HBM的主流方案為MR-MUF（海力士）和TC-NCF（三星、美光）兩種。海力士從HBM2E開始從TC-NCF切換至MR-MUF，因MUF方案有更低的熱阻抗和更好的散熱。
兩種技術路徑均有TCB需求。TC-NCF直接使用TCB進行堆疊，MR-MUF則是使用TC進行堆疊和pre-bonding，之后再進行MUF填充和Mass Reflow。
在HBM和COWOS封裝中，區(qū)別于傳統(tǒng)封裝的設備主要有高精度FC（用于COW環(huán)節(jié)，主要廠商ASMPT）、TC（用于HBM堆疊和OS環(huán)節(jié)，主要廠商ASMPT）、HB（用于SOIC，未來可能用于HBM堆疊，主要廠商BESI、EVG）；
晶圓級封裝環(huán)節(jié)增加了檢測設備用量，國產廠商：賽騰股份，海外龍頭：Camtek；
后道測試環(huán)節(jié)增加了測試機用量，國產廠商：長川科技，華峰測控，精智達，海外龍頭愛德萬、泰瑞達。
封裝設備產業(yè)鏈亦受益于先進封裝擴產：芯源微（先進封裝涂膠顯影、清洗機）、光力科技（劃片機）、芯碁微裝（直寫光刻機）等。
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