全球龍頭晶圓廠介紹：主導Chiplet技術路線

• 陳博 2023年11月3日 來源：中研網 799 48
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2019 年臺積電推出 SoIC 技術，包括 chip-on-wafer（COW）和 wafer-on-wafer（WOW）兩種方案。與 CoWoS 和 InFO 不同，前面兩種方案是在封 裝環節將完成晶圓級封裝的邏輯芯片、HBM、Interposer等進行堆疊，因此成為 后道 3D 制造（Back End 3D Fabric）

1、臺積電

晶圓代工龍頭臺積電是 Chiplet 工藝的全球領軍者，也是當前業內主流算力 芯片廠商的主要供應商，因此我們將做著重介紹。其于 2021 年將 2.5D/3D 先進 封裝相關技術整合推出 3DFabric 平臺，由于 Chiplet 技術涉及芯片的堆疊，因此 臺積電將其命名為 3DFabric?技術，旗下擁有 CoWoS、InFO、SoIC 三種封裝 工藝，代表當前 Chiplet 技術的三種主流形式。Intel 和三星各自都有類似的 2.5D/3D 封裝工藝，盡管命名不同，但結構與臺積電方案類似。 前段技術 3D SoIC 利用芯片間直接銅鍵合，具有更小間距;后段技術 2.5D 方面，CoWos 擴展至三種不同轉接板技術，InFO 將封裝凸塊直接連接到再分配 層。

(1)CoWoS

2012 年臺積電與 Xilinx 共同開發集成電路封裝解決方案 CoWoS，該封裝技 術已成為高性能和高功率設計的實際行業標準。CoWoS-S 采用硅中介層，可以 為高性能計算應用提供更高的性能和晶體管密度; CoWoS-R 采用 RDL 中介層， 利用 InFO 技術進行互連，更強調小芯片間的互連; CoWoS-L 融合 CoWoS-S 和InFO 技術優勢，使用夾層與 LSI(局部硅互連)芯片進行互連，使用 RDL 層進行 電源和信號傳輸，提供了靈活的集成。英偉達、博通、谷歌、亞馬遜、NEC、 AMD、賽靈思、Habana 等公司已廣泛采用 CoWoS 技術。

(2)InFO

2017年臺積電宣布2.5D封裝技術InFO(Integrated Fanout technology) 集成扇出晶圓級封裝。臺積電的 InFO 技術使用 polyamide 代替 CoWoS 中的硅 中介層，降低了成本和封裝高度，促進大規模生產應用。InFO 具有高密度的 RDL，適用于移動、高性能計算等需要高密度互連和性能的應用。

(3)SoIC

2019 年臺積電推出 SoIC 技術，包括 chip-on-wafer(COW)和 wafer-on-wafer(WOW)兩種方案。與 CoWoS 和 InFO 不同，前面兩種方案是在封 裝環節將完成晶圓級封裝的邏輯芯片、HBM、Interposer等進行堆疊，因此成為 后道 3D 制造(Back End 3D Fabric)，而 SoIC 是在前道晶圓制造環節，就在邏 輯芯片上制造 TSV 通孔，并將邏輯芯片之間(或邏輯芯片的晶圓之間)進行堆疊， 這個過程稱為前道 3D 制造(Front End 3D Fabric)，完成堆疊后的晶圓切割后 可再進行類似 InFO 和 CoWoS 的后道封裝。因此，SoIC 與 InFO/CoWoS 并非 并列、替代關系，而是將 InFO/CoWoS 所用到的單顆 SoC 替換成了經過 3D 堆 疊的多顆 SoC。 SoIC 是臺積電異構小芯片封裝的關鍵，具有高密度垂直堆疊性能，與 CoWoS 和 InFO 技術相比 SoIC 可以提供更高的封裝密度和更小的鍵合間隔。

2、 Intel

作為全球 CPU 設計龍頭廠商，Intel 同時亦是領先的 IDM 廠商。其主推的 Chiplet 工藝包括 EMIB 和 Foveros，分別類似于臺積電的 InFO_LSI 和 SoIC。 EMIB 是 2.5D 硅中介層的替代方案，die-substrate 互連通過傳統覆晶芯片 方式，die-die 橋接的部分用一個很小的 Si 片實現，并將這部分嵌入在載板內， 和硅中介層(interposer)相比，EMIB 硅片面積更微小、更靈活、更經濟;與 傳統 2.5D 封裝的相比，因為沒有 TSV，因此 EMIB 技術具有正常的封裝良率、無 需額外工藝和設計簡單等優點。

Foveros技術是高于EMIB技術的3D芯片堆疊技術，利用晶圓級封裝能力， 與 2D 的 EMIB 封裝方式相比，Foveros 更適用于小尺寸產品或對內存帶寬要求 更高的產品。與 TSMC 的 SoIC/CoWoS/InFO 的關系類似，Foveros 與 EMIB 亦 可以配合使用。

3、三星

三星基于“超越摩爾定律”方法的異構集成技術，沿著水平集成和垂直集成 兩種方向，先后研發出三大先進封裝技術：I-Cube、H-Cube 和 X-Cube。 I-Cube 和 H-Cube 是 2.5D 封裝方案。I-CUBE-S 類似臺積電的 CoWoS-s， I-CUBE-E 類似臺積電的 CoWoS-L。H-Cube 方案則拋棄了大面積的 ABF 基板， 采用面積較小的 ABF 基板或 FBGA 基板疊加大面積的 HDI 基板的方式。 X-Cube 則采用在 3D 空間堆疊邏輯裸片的方法，類似臺積電的 SoIC 方案。 而在芯片之間的互連方式上，X-Cube 可以采用傳統的 u-bump，也可以使用更 高端的混合鍵合(Hybrid Bonding)，Hybrid Bonding 可以容納更高的 I/O 密 度。

4、長電科技

長電科技成立于 1972 年，是全球領先的集成電路制造和技術服務企業。主 營業務包括集成電路的系統集成、設計仿真、技術開發、產品認證、晶圓中測、 晶圓級中道封裝測試、系統級封裝測試、芯片成品測試。公司全面覆蓋主流中高 低封測技術，并覆蓋 WLP、2.5D/3D、SIP、高性能倒裝芯片、引線互聯等先進 技術;業務實現對汽車領域、通信領域、高性能計算領域、存儲領域的覆蓋。長 電旗下生產基地全球布局，擁有主營先進封裝的星科金朋、長電韓國、長電先進、 長電江陰，和主營傳統封裝的滁州、宿遷多個廠區。

長電科技在中國、韓國和新加坡擁有兩大研發中心和六大集成電路成品生產 基地，星科金朋、長電先進、長電韓國主營先進封裝業務，而長電本部江陰廠、 宿遷廠和滁州廠主營傳統封裝業務。各生產基地分工明確、各具技術特色和競爭 優勢。 2022 年半導體封測行業景氣下行，但公司加快高性能封測領域的研發和客 戶產品導入，強化高附加值市場的開拓，優化產品結構和業務比重，實現收入和 凈利潤逆勢增長。2022 年全年，公司實現營收 337.62 億元，同比增長 10.69%; 實現歸母凈利潤 32.31 億元，同比增長 9.20%，創歷年新高。 2023 年 Q1，受半導體周期性下行影響，公司業績短期承壓，實現歸母凈利 潤 1.10 億元，同比下滑 87.24%，實現營收 58.60 億元，同比下滑 27.99%。

利潤率和費用率方面，公司在過去數年間通過業務規模增長、運營管理精進， 實現了較好的降費增效和盈利釋放。2017-2022 年，公司毛利率從 11.71%提升 至 17.04%，期間費用率從 13.55%下降至 7.47%，2019 年實現扭虧為盈，2022 年實現凈利率 9.57%。2023 年 Q1，受行業景氣度影響公司毛利率短期下滑至 11.84%，凈利率同步下滑至 1.88%。

從下游市場結構來看，公司下游市場以通信和消費電子為主。2022 年全年， 公司收入結構中通訊電子占比 39.3%、消費電子占比 29.3%、運算電子占比 17.4%、工業及醫療電子占比 9.6%、汽車電子占比 4.4%。運算電子和汽車電子 兩大成長性賽道將是公司重點發力方向。

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