| 傳先進封裝技術出新，臺積電為何封裝、制造“ |
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近期，據業內人士透露，臺積電已針對數據中心市場推出了其新型先進封裝技術——COUPE（compactuniversalphotonicengine，緊湊型通用光子引擎）異構集成技術。近年來，在先進制程方面遙遙領先的臺積電，在封裝領域的布局也毫不遜色，臺積電究竟打著怎樣的“算盤”？
利用COUPE技術以應對網絡流量的爆炸式增長
據了解，此次臺積電將推出的COUPE技術是一種光電共封裝技術（CPO），是將光學引擎和多種計算和控制ASIC集成在同一封裝載板或中間器件上，能夠使組件之間的距離更近，提高帶寬和功率效率，并減少電耦合損耗。
在今年的HotChips國際大會上，臺積電PathfindingforSystemIntegration副總經理余振華也提到，由于網絡流量的爆炸性增長，數據中心開始向硅光子領域發展，以降低功耗、提高傳輸速度。為了滿足能耗比、單位成本等要求，緊湊型通用光子引擎（CompactUniversalPhotonicEngine）誕生。硅光子技術的進步也驅動了硅光子封裝技術的發展，從PluggableOptics到On-Board再到Co-PackagedOptics，驅動部件變得更加靠近，帶寬、功率效率等都在提升。
利用3DFabric集成創新的SiPH組件，即COUPE技術，可以最大限度地減少電耦合損耗，并進一步增強系統性能。據了解，COUPE的電接口性能較為出色，其寄生電容比uBump低85%，PDN阻抗低51%。在功耗和速率方面，COUPE在相同速率下，功耗比ubump低30%；在相同功率下，COUPE的速度為ubunp的170%。若此項技術成功推出，將大大降低數據中心芯片的功耗并提高傳輸速度，以應對網絡流量的爆炸式增長。
與此同時，業內有消息稱，SiPH應用市場將至少需要2-3年的時間才能起步，但臺積電憑借其對COUPE技術的儲備，有望在該領域搶占先機，特別是用于數據中心的SiPH網絡芯片，而微軟和谷歌都在關注采用SiPHASIC作為他們的數據中心芯片。
利用巨頭資源加強封裝領域布局
早在2012年，已經成為晶圓代工龍頭企業的臺積電便已開啟了在封裝領域的布局。“臺積電開發封裝技術，不是單打獨斗，而是積極與其他芯片廠商擴大合作。”知名業內專家莫大康說道。
莫大康介紹，早在2012年3月，臺積電便開始與全球FPGA大廠Altera公司合作先進封裝技術。采用臺積電的CoWoS整合生產技術，二者共同開發出了全球首顆能夠整合多個芯片的三維集成電路（異質集成Heterogeneous3DIC）測試芯片，此項創新技術可將模擬、邏輯及內存等各種不同芯片堆棧于單一芯片上，可協助半導體產業超越摩爾定律的發展。
據了解，CoWoS也成為了臺積電吸引高性能計算客戶的有力武器，其衍生版本被應用于英偉達Pascal、Volta系列，AMDVega，英特爾SpringCrest等芯片產品。此后，臺積電再次與國際EDA龍頭企業Cadence進行合作，共同開發出InFO封裝技術。據了解，InFO與一般封裝技術最大的不同在于，以往的封裝采用小型印刷電路板制程，InFO則已完全采用芯片制程，是封裝技術發展上的重大突破，且InFO還能使芯片更小、更薄。因此，該項技術一出現便廣受好評，當年蘋果的iPhone7、iPhone7Plus處理器，便采用的是InFO封裝技術。
據悉，此次臺積電將新發布的COUPE封裝技術來自于臺積電的3DFabric技術平臺的整合創新，該平臺是將SoIC、InFO、CoWoS等3DIC平臺整合在一起所成，而該技術平臺也是臺積電與多家合作伙伴合作，共同創新的成果結晶。
打造“制造為主，封測為輔”的商業模式
早已穩坐晶圓代工第一寶座的臺積電，為何如此頻繁布局封裝產業？
不僅僅是臺積電，國際晶圓代工巨頭三星、英特爾，也紛紛開啟在封裝產業的積極布局。前不久，三星宣布，其下一代2.5D封裝技術Interposer-Cube4（I-Cube4）已完成開發，該技術將助力三星在高性能計算領域搶先占領高地。而英特爾，也在近期召開的制程工藝和封裝技術線上發布會中，接連介紹了四點封裝發展路線，分別是EMIB技術、Foveros技術、FoverosOmni技術以及FoverosDirect技術，并將先進封裝技術視為2025年之前重返產業巔峰的重要賽道之一。
據了解，這是由兩點原因造成，其一，隨著后摩爾時代的來臨，芯片先進工藝制造面臨越來越多的挑戰。然而，如今的先進封裝技術，能夠有效解決在芯片先進制造工藝中所面臨的諸多挑戰。據了解，先進封裝是在不要求提升芯片制程的情況下，實現芯片的高密度集成、體積的微型化，并降低成本，符合高端芯片向尺寸更小、性能更高、功耗更低演進的趨勢。
其二，全球智能手機市場已連續數年規模下降，導致市場對于先進工藝的需求有所減緩。雖然分析機構Omdia數據顯示，2021年上半年全球智能手機出貨量同比增長17.4%，但事實上市場出貨量尚不及2019年同期水平。業內專家表示，智能手機市場仍未恢復到疫情前水平，2021年上半年的市場表現實際上低于預期。而智能手機等電子設備是拉動先進工藝市場增長的關鍵領域，智能手機市場規模的下降，對先進工藝的市場需求也會降低。
與此同時，如自動駕駛，物聯網，AI等新興領域尚在培育之中，莫大康表示，此類新興領域的訂單往往釆用非先進工藝制程，而且相對分散，因此也造成了幾年前全球代工銷售額的增長放緩甚至在2019年有所下降的情況。
因此，臺積電開始通過先進封裝技術，來不斷拓展自己的版圖，此次臺積電便是將用COUPE封裝技術，來搶占數據中心芯片的市場先機。
然而，在先進工藝方面，臺積電也從未懈怠，依舊大規模擴張投資，領先全球。據了解，2021年臺積電的資本支出由原本250億至280億美元提升到300億美元。300億元資本支出中，預計80%用于先進制程的研發。
集邦咨詢分析師王尊民表示，臺積電進軍封測領域的其中一個原因，也是希望能延伸自己的先進制程技術，通過制造高階CPU、GPU、FPGA芯片，并提供相應的封測流程，提供完整的“制造+封測”解決方案。雖然晶圓廠需額外支出封測等研發費用，但此方案卻能有效吸引高階芯片設計公司下單，實現“制造為主，封測為輔”的商業模式。
可見，在先進封裝以及先進制程中，臺積電時刻保持“兩手抓”的狀態，以確保自己在晶圓代工的霸主地位上，穩坐泰山。
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