在2025年英特爾Vision大會上,英特爾CEO陳立武透露,英特爾18A制程節(jié)點正穩(wěn)步推進,首個外部客戶的流片工作即將完成,隨著Panther Lake客戶端處理器的推出,預(yù)計今年下半年將開啟大規(guī)模量產(chǎn)。這一消息無疑為英特爾先進制程的發(fā)展注入了強心劑。
然而,正如業(yè)內(nèi)普遍觀點所言,單靠先進制程技術(shù)難以與臺積電長期占據(jù)市場領(lǐng)先優(yōu)勢的戰(zhàn)略相抗衡。臺積電不僅在制程工藝上遙遙領(lǐng)先,其在先進封裝技術(shù)領(lǐng)域的深厚積累和產(chǎn)業(yè)生態(tài)布局也使其在高性能計算、AI加速器等應(yīng)用領(lǐng)域獨占鰲頭。因此,英特爾必須借助先進封裝這一“第二板斧”,以實現(xiàn)整體競爭力的提升。
由AI驅(qū)動的范式轉(zhuǎn)換
在過去的幾十年中,封裝技術(shù)一直是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。上世紀70、80年代,英特爾就以領(lǐng)先的引線鍵合架構(gòu)(Wire-Bond QFN/QFP)、倒裝等當(dāng)時的“先進”封裝技術(shù)引領(lǐng)市場。那時,芯片通常以單一封裝的形式呈現(xiàn),封裝的復(fù)雜度較低,技術(shù)更新也較為緩慢。但隨著AI、大數(shù)據(jù)以及高性能計算的迅速發(fā)展,對芯片間高速、低功耗互聯(lián)的需求日益增強,傳統(tǒng)封裝技術(shù)已難以滿足市場對性能、散熱和集成度的要求。
進入21世紀后,尤其是近幾年,AI、HPC和數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域的迅猛發(fā)展,對芯片的計算能力、能耗管理和系統(tǒng)集成提出了更高要求。先進封裝技術(shù)正是在這樣的背景下應(yīng)運而生,其核心在于實現(xiàn)異構(gòu)芯片的高密度集成和多樣化互聯(lián)。例如,SiP、Chiplet技術(shù)和3D堆疊技術(shù)等,都為芯片設(shè)計帶來了全新的靈活性和性能提升空間。正如英特爾先進系統(tǒng)封裝與測試事業(yè)部副總裁Mark Gardner在日前的媒體分享會上所言,“當(dāng)下我們正處于由AI驅(qū)動的范式轉(zhuǎn)換之中,這種轉(zhuǎn)變不僅體現(xiàn)在單芯片性能的提升,更體現(xiàn)在系統(tǒng)級封裝技術(shù)帶來的全新價值?!?/p>
英特爾的全景布局
英特爾在先進封裝領(lǐng)域的布局非常全面,其主要產(chǎn)品線涵蓋FCBGA、EMIB、Foveros等多種封裝技術(shù)。
FCBGA(Flip-Chip Ball Grid Array)是英特爾封裝技術(shù)的重要組成部分。其分為FCBGA 2D和FCBGA 2D+兩種形式:
FCBGA 2D:代表傳統(tǒng)有機封裝,適用于低成本、低I/O數(shù)的產(chǎn)品;
FCBGA 2D+:在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了基板層疊技術(shù),適用于需要大面積基板但芯片復(fù)雜度較低的場景,如網(wǎng)絡(luò)和交換設(shè)備。
這種細分使得英特爾能夠針對不同市場需求,提供差異化的封裝解決方案,從而在低成本和高性能之間實現(xiàn)平衡。
EMIB(嵌入式多芯片互連橋接)技術(shù)主要面向2.5D封裝,其核心在于通過在基板中嵌入微小硅橋,實現(xiàn)芯片間高速、低功耗的互連。英特爾的EMIB技術(shù)有兩個版本:
EMIB 2.5D:適合高密度的芯片間互連,特別在AI和HPC領(lǐng)域有顯著優(yōu)勢;
EMIB 3.5D:在2.5D技術(shù)的基礎(chǔ)上引入3D堆疊原理,通過垂直堆疊整合更多功能單元,為更復(fù)雜的系統(tǒng)提供支持。
英特爾通過EMIB技術(shù),既實現(xiàn)了芯片互聯(lián)的低成本優(yōu)勢,又大幅提升了封裝良率和生產(chǎn)周期效率。正是這種高效靈活的互連方式,使得英特爾能夠應(yīng)對日益復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計需求。
另外,F(xiàn)overos則代表著英特爾在3D封裝領(lǐng)域的創(chuàng)新突破。不同于傳統(tǒng)的基板連接方式,F(xiàn)overos采用芯片對芯片的堆疊方式:
Foveros 2.5D:實現(xiàn)芯片在晶圓上的直接堆疊,適合高速I/O與核心邏輯的分離;
Foveros 3D及Foveros Direct:通過銅-銅直接鍵合技術(shù),進一步提高了互連帶寬和降低功耗。這種技術(shù)不僅適用于內(nèi)部多芯片集成,還可以與EMIB技術(shù)有機結(jié)合,形成混合封裝方案,從而滿足更加復(fù)雜的產(chǎn)品需求。
Mark Gardner強調(diào),“Foveros Direct技術(shù)的出現(xiàn),使得芯片間的銅直接鍵合成為可能,從而實現(xiàn)了極高的帶寬和低功耗互連,為AI加速器等高性能產(chǎn)品提供了關(guān)鍵技術(shù)支持。”
另一板斧的關(guān)鍵優(yōu)勢
Mark Gardner在媒體會上指出,英特爾先進封裝技術(shù)在成本、良率和周期時間上有著領(lǐng)先優(yōu)勢。
首先在成本方面,英特爾利用EMIB技術(shù)中的硅橋技術(shù),將其微小的尺寸優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為晶圓面積利用率的提升。傳統(tǒng)晶圓級封裝技術(shù)往往因較大的無源中介層而導(dǎo)致低利用率和高成本,而EMIB技術(shù)則可以在一片晶圓上集成數(shù)千個硅橋,從而實現(xiàn)成本的顯著降低。尤其在大規(guī)模集成HBM(高帶寬存儲)堆疊時,這一優(yōu)勢尤為明顯。
其次在良率和周期時間優(yōu)勢上,先進封裝技術(shù)的另一大亮點在于其更高的良率和更快的生產(chǎn)周期。傳統(tǒng)晶圓級封裝步驟復(fù)雜,容易導(dǎo)致良率損失。而英特爾通過引入“裸片測試(Die Sort)”技術(shù),在將芯片封裝之前進行全面檢測,從而大幅提升了整體良率。此外,采用EMIB技術(shù)無需經(jīng)過繁瑣的晶圓封裝步驟,縮短了生產(chǎn)周期,為市場變化提供了更快的響應(yīng)速度。
另外在系統(tǒng)級協(xié)同優(yōu)化層面,先進封裝不僅僅是技術(shù)堆疊的問題,更是一個系統(tǒng)級的協(xié)同優(yōu)化過程。從硅芯片設(shè)計到封裝工藝,再到熱管理和功率傳輸,英特爾將各個環(huán)節(jié)有機結(jié)合,形成了一整套“硅封裝協(xié)同設(shè)計”方案。這種跨層次的協(xié)同優(yōu)化,不僅提升了產(chǎn)品性能,也為客戶提供了定制化的整體解決方案。正如發(fā)言中所描述,“這是一個需要多次迭代的復(fù)雜過程,我們與客戶緊密合作,共同打造最優(yōu)的產(chǎn)品?!?br/>最后在靈活性與開放合作方面,英特爾通過與外部代工廠(如三星、臺積電)以及EDA、IP供應(yīng)商合作,實現(xiàn)了設(shè)計規(guī)則的互通與兼容,賦予客戶更多選擇權(quán)。英特爾能夠為客戶提供從芯片測試、基板制造到系統(tǒng)級封裝的全套服務(wù),甚至可以單獨提供某一環(huán)節(jié)的技術(shù)支持。這種靈活的合作模式,將有助于客戶在不斷變化的市場中迅速調(diào)整戰(zhàn)略,搶占先機。
擁抱機遇,應(yīng)對競爭
隨著數(shù)據(jù)中心和AI應(yīng)用需求的激增,高性能、高密度、多芯片集成的先進封裝技術(shù)正成為行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵推動力。英特爾已經(jīng)在多款數(shù)據(jù)中心GPU和AI加速器產(chǎn)品中采用了Foveros和EMIB技術(shù),例如之前推出的英特爾? 數(shù)據(jù)中心GPU Max系列產(chǎn)品,就通過將近50塊不同工藝節(jié)點的芯片集成在同一封裝內(nèi),實現(xiàn)了卓越的性能表現(xiàn)。通過先進封裝,英特爾不僅實現(xiàn)了多芯片的高效集成,還在熱管理、功率傳輸和信號傳輸?shù)确矫嫒〉昧孙@著突破,使產(chǎn)品在面對大規(guī)模計算任務(wù)時具備更高的可靠性和能效比。
面對日益激烈的市場競爭,英特爾不僅在單一技術(shù)上發(fā)力,更注重技術(shù)的融合創(chuàng)新。例如,F(xiàn)overos Direct與EMIB技術(shù)的結(jié)合,便是一個典型的混合封裝方案。通過將Foveros Direct技術(shù)應(yīng)用于高速I/O與核心邏輯分離,再借助EMIB實現(xiàn)芯片間的低功耗互連,英特爾在提升帶寬、降低延遲的同時,還能有效控制封裝成本。這種混合封裝方案不僅適用于AI加速器和數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品,還將逐步拓展至消費級和移動設(shè)備等更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,從而構(gòu)建起一個多層次、全方位的先進封裝生態(tài)系統(tǒng)。
此外,英特爾還正在研發(fā)超大尺寸封裝(如120毫米×120毫米)的技術(shù)方案。隨著產(chǎn)品集成度的不斷提高,芯片內(nèi)包含的功能單元數(shù)量也在不斷增加。為了應(yīng)對不斷增長的計算需求,如何在保證良率和成本優(yōu)勢的前提下,實現(xiàn)更大封裝尺寸成為亟待解決的問題。英特爾計劃通過玻璃基板、玻璃核心等新材料和新工藝的引入,優(yōu)化大尺寸基板的制造工藝,從而在更大封裝尺寸上保持高效互連和良好熱管理。這不僅是封裝技術(shù)的發(fā)展趨勢,更為未來更高集成度的系統(tǒng)設(shè)計提供了可能性。
雖然英特爾在先進封裝技術(shù)上已形成較為完整的產(chǎn)品線,但臺積電、三星等競爭對手也在加緊布局。臺積電的SoIC(系統(tǒng)級封裝)技術(shù)和三星的X-Cube方案,均在不同維度有著突出表現(xiàn)。面對這些挑戰(zhàn),英特爾需要在技術(shù)研發(fā)、供應(yīng)鏈整合和市場推廣等方面不斷發(fā)力,確保其封裝技術(shù)在性能、成本和產(chǎn)能上具備足夠競爭力。
眾所周知,先進封裝技術(shù)的推廣,不僅依賴于技術(shù)創(chuàng)新,更需要強大的供應(yīng)鏈和成熟的工藝整合能力。英特爾長期以來積累的封裝與測試經(jīng)驗,使其在“裸片測試(Die Sort)”、“熱壓結(jié)合(Thermal Compression Bonding)”等關(guān)鍵工藝上具備獨特優(yōu)勢。但隨著封裝復(fù)雜度的不斷提升,如何在保證高良率和短周期時間的前提下,實現(xiàn)多工藝、多技術(shù)的無縫集成,將是英特爾面臨的重要挑戰(zhàn)。為此,英特爾正通過與全球頂尖基板供應(yīng)商、封裝設(shè)備廠商及EDA工具提供商的緊密合作,不斷優(yōu)化各項工藝流程,提升整體生產(chǎn)效率。
為了更好地應(yīng)對市場變化,英特爾正在構(gòu)建一個開放、靈活的合作生態(tài)系統(tǒng),不僅為內(nèi)部產(chǎn)品提供先進封裝技術(shù),還將這一技術(shù)向外部客戶開放。例如,通過與AWS、Cisco等客戶在數(shù)據(jù)中心和AI加速器領(lǐng)域的深度合作,英特爾展示了其在先進封裝技術(shù)應(yīng)用上的成熟經(jīng)驗。與此同時,英特爾還致力于為客戶提供從芯片測試、基板制造到系統(tǒng)級封裝的全流程支持,幫助客戶構(gòu)建自主設(shè)計和優(yōu)化能力,實現(xiàn)技術(shù)與市場的雙重突破。
展望
從18A制程的穩(wěn)步推進,到先進封裝技術(shù)的全面布局,英特爾正在以全新的姿態(tài)迎接半導(dǎo)體行業(yè)的變革。單靠先進制程,英特爾雖然在技術(shù)上取得了一定突破,但面對臺積電和三星等競爭對手在整體生態(tài)和先進封裝方面的布局,僅依賴制程優(yōu)勢顯然遠遠不夠。而先進封裝技術(shù)——無論是通過Foveros的3D堆疊,還是借助EMIB實現(xiàn)的高密度互連——都將成為英特爾在追趕競爭對手過程中的又一“利器”。
通過深入的系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計、嚴苛的工藝控制以及開放靈活的合作模式,英特爾正逐步將先進封裝技術(shù)打造成其在未來市場中的競爭新引擎。展望未來,憑借先進封裝帶來的高效能集成、低功耗傳輸以及靈活的設(shè)計理念,英特爾有望在數(shù)據(jù)中心、AI加速器以及高性能計算等關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新的突破,開啟半導(dǎo)體行業(yè)的新篇章。
總之,在全球半導(dǎo)體競爭日趨激烈的今天,英特爾正以先進封裝為抓手,不斷創(chuàng)新、不斷突破,用披荊斬棘的精神迎接每一個技術(shù)挑戰(zhàn)。只有在制程與封裝雙輪驅(qū)動的全局布局下,英特爾才能在未來的技術(shù)浪潮中搶占制高點,實現(xiàn)真正意義上的追趕與超越。