異構整合封裝，半導體新藍海

隨著各種新興應用發展，在終端產品需求多元化與客制化的趨勢下，異質整合封裝技術在半導體產業扮演至關重要的角色。透過異質整合封裝技術，可在更小的空間內整合多種芯片，以達到更佳的效能與更好的整合度。

在高效能運算、資料中心、醫療和航太等應用領域，對于高可靠度、高效能和降低功耗的需求不斷提升，因此異質整合封裝技術的應用也愈廣泛。此外，ChatGPT掀起生成式人工智能（AIGC）熱潮，隨著AIGC應用普及，人們對高效能運算需求增加。未來AIGC應用所需的運算需求將持續提升，小芯片異質整合架構設計和先進的封裝技術，提供更高效的芯片整合方式與封裝技術，有效提升芯片的運算效能與可靠性。

異質整合封裝的核心技術為先進封裝技術，由于半導體產業鏈上IC設計、電子設計自動化（EDA）、半導體制程、材料、設備等亦為異質整合封裝須共同整合的技術，大廠透過籌組產業聯盟，積極推動芯片間傳輸規范的標準化，除可降低設計成本，也讓不同廠商、代工廠的晶粒能在單一封裝內整合。UCIe聯盟與臺積電3DFabric聯盟就是異質整合封裝發展趨勢中的聯盟。

英特爾2022年3月邀請臺積電（2330）、三星、超微、微軟、Google、日月光等大廠組成UCIe聯盟，致力將小芯片資料傳輸架構標準化，以降低小芯片先進封裝設計成本，為未來高階運算晶片開發主推的小晶片整合技術平臺。UCIe聯盟目標是制定統一小芯片／晶粒間的傳輸規范，實現晶粒「隨插即用」，滿足高階運算晶片持續提升運算單元密度，以及整合多元功能的需求。

UCIe聯盟成立一年就有超過100個會員，包括半導體產業鏈不同類型的業者。目前成員以美國業者最多，其次依序為中國大陸與臺灣；次產業方面以IC設計業者最多，記憶體與IC封測業者次之。

UCIe聯盟成員分三個級別：發起人、貢獻者、采用者。臺灣加入聯盟的貢獻者包括聯發科、世芯、愛普、創意、華邦電、矽品等六家業者；采用者包括神盾、干瞻、創鑫智慧、威宏、群聯、力積電等六家業者。作為聯盟發起人，英特爾、臺積電、日月光等的先進封裝技術架構如EMIB、CoWoS、FOCoS，亦將成為未來高階運算芯片開發主推的小芯片整合技術平臺。

圖／經濟日報提供

另外，臺積電2022年10月成立3DFabric聯盟，以加速創新及完備3D IC的生態系統。聯盟提供開放平臺，成員可以共享技術、知識和資源，加速3D芯片堆疊技術發展。該聯盟亦提供成員最佳的全方位解決方案與服務，支援IC設計、制造、封裝測試、記憶體模組、載板等多個領域的開發。

加入3DFabric聯盟的業者包括世芯、創意、日月光、矽品等，以及微軟、三星、SK Hynix等國際合作伙伴，共建多元生態系統。

IC設計服務方面，世芯與創意分別提供能支援高效能運算和記憶體需求的先進封裝相關服務，以滿足AI和HPC市場。世芯2023年1月完成3奈米N3E制程AI／HPC測試芯片設計定案，并提供臺積電CoWoS先進封裝設計與投產服務。創意2023年4月宣布采用臺積電CoWoS-R先進封裝技術完成3奈米8.6Gbps HBM3與5Tbps／mm GLink-2.5D IP 設計定案。

記憶體方面，華邦電與IC設計服務業者智原合作開發CUBE 3D Memory IP，并于2023年2月宣布提供3DCaaS（3D CUBE as a Service）一站式服務平臺，加速客制化邊緣運算的發展。力積電則是推出3D架構AIM芯片制程平臺，提供邏輯與記憶體解決方案，協助客戶縮短AI產品開發時程。

臺積電與聯電皆致力于異質整合布局。臺積電2022年6月啟用日本筑波3D IC研發中心，專注研究下世代3D IC與先進封裝技術的材料。臺積電也積極擴充3D Fabric先進封裝產能，預計至2025年無塵室面積規模將擴稱至2021年的二倍以上。聯電2023年2月宣布與Cadence共同開發3D IC混合鍵合參考流程，已通過聯電芯片堆疊技術認證。

IC封測方面，日月光去年推出先進封裝VIPack平臺，為異質整合架構提供垂直互連整合封裝解決方案。IC載板大廠欣興則導入多芯片異質整合封裝的技術平臺。

異質整合封裝將不同功能、尺寸的芯片整合至同一個芯片封裝中，并透過封裝技術實現互聯性，提升系統效能、功耗表現與成本效益，是未來高效運算及物聯網多元終端應用的重要支持技術。加速異質整合封裝的發展，需要國內半導體產業鏈跨領域多元整合的生態體系，強化不同領域之合作與交流，實現技術整合與創新，從而提升臺灣半導體產業的競爭力。

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