芯片面板，开始转向矩形了？

AI芯片的先进封装需求，正推动半导体设备与材料行业转向供应矩形面板，旨在抢占我们所熟知的圆形硅晶圆的市场份额。

设备制造商拉姆研究（Lam Research）和尼康（Nikon）等公司正在销售用于面板生产的组件。拉姆研究预计，该业务最早将从2027年开始腾飞。

拉姆研究认为，一直以来在为英伟达和AMD等客户提供AI芯片先进封装方面占据主导地位的顶尖晶圆代工厂台积电，其在异构集成领域的霸主地位可能会让位于OSAT（委外封测厂）。后者正准备在该业务中抢占更多份额。

根据Yole Group今年3月的一份报告，在高性能计算（HPC）和AI需求的推动下，如今主要支持PCB和平面显示器生产的面板级封装（PLP）业务总额，预计将从2024年的1.6亿美元飙升至2030年的6.5亿美元。报告称，除了三星和顶级芯片封装商日月光（ASE）等老牌企业外，安靠（Amkor）、日本初创晶圆代工厂Rapidus乃至台积电等新玩家也纷纷加入。台积电可能在三年内推出其面板级封装技术，用于高端扇出型封装。

拉姆研究董事总经理Chee Ping Lee在一次采访中表示，该公司一直在开发用于300毫米至600毫米面板的互连技术。

“行业现在的讨论是：如果我在面板上进行封装结构的制造，你不必止步于300毫米，可以做到600毫米那么大，”Lee说。“然后你可以在一个封装上放置更多的裸片，并在单个系统上进行处理。”

在2.5D和3D层面，芯片像住宅楼里的公寓一样堆叠，这一直是晶圆代工厂台积电的专属领域，因为它拥有资本密集度较低的芯片封装商所缺乏的昂贵洁净室空间。但这种情况即将改变，因为像日月光和安靠这样的芯片封装商正在加大对高端设施的投资。

“我们于2023年宣布了我们的计划，并正与联邦和州政府机构、供应链合作伙伴及客户密切合作，”安靠表示。“我们仍按计划在2028年初实现全面运营，这反映了在此规模上建立先进制造能力的复杂性。”

10月7日，排名第二的芯片封装商安靠将其在美国亚利桑那州的投资增加了两倍多，达到70亿美元，接近台积电和英特尔运营的新大型晶圆厂项目。这项扩大的投资将于2028年初为安靠的新设施带来超过75万平方英尺的洁净室空间。

“我们确实看到先进封装正被更广泛地采用，吸引了更多的行业参与者，包括大型和中型的OSAT，”拉姆研究的Lee说。“一些OSAT将其视为提升价值链的方式。规模较大的公司将能够攀升上去。”

向面板转变

AI芯片变得如此之大，以至于它们超过了芯片制造工具的最大光罩尺寸，这限制了晶体管密度和I/O连接，增加了成本并降低了硅晶圆的良率。

根据ACM Research的一份报告，英伟达的AI Blackwell架构是一个双光罩封装，这意味着每个芯片的面积约为800平方毫米，这就提出了如何将矩形芯片适配到圆形300毫米晶圆上的问题。报告指出，对于约800平方毫米的芯片尺寸，你可以在一个300毫米的圆形晶圆上放置大约64个芯片。“然而，由于芯片是方形的而晶圆是圆形的，处理芯片时会浪费大量的硅。”

拉姆研究认为，面板的拐点将在几年后到来，届时光罩尺寸将达到4500平方毫米。Lee表示，当光罩尺寸在2030年左右超过7700平方毫米时，面板作为AI芯片中介层将成为一个更具吸引力的选择。

“供应商将从典型的硅载体转变为玻璃载体，这些是你三四年前可能从未听说过的新玩家，”Lee说。“面板如今已在生产中。例如，600毫米尺寸的面板正在为低端芯片、射频芯片进行小批量生产。对于AI芯片，这仍在开发中，还需要一些时间。”

新供应商

一个潜在的新面板供应商是玻璃基板制造商Absolics，它是韩国SKC的关联公司。该公司在2024年5月成为头条新闻，当时它获得了美国政府《芯片法案》7500万美元的拨款，用于投资其在佐治亚州的基板设施。

供应链中的主要公司也已宣布进入面板业务。尼康在7月开始接受其数字光刻系统DSP-100的订单。该系统专为先进封装应用开发，支持高达600平方毫米的大型基板。

应用材料公司（Applied Materials）也正在制造用于面板处理的工具。

“硅是一种很好的基板材料，但晶圆是圆的，所以每个基板上你只能制造少量矩形的AI加速器，”应用材料公司异构集成业务部战略营销高级总监Amulya Athayde表示。“凭借我们在处理显示工具市场大尺寸基板方面的经验，应用材料公司在将晶圆处理技术扩展到面板规模方面处于独特的地位。”