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爱操操网 三星封装,太难了

发布日期:2025-01-06 17:21    点击次数:78

  

爱操操网 三星封装,太难了

2022岁首爱操操网,彷徨满志的三星斟酌在代工市蚁合大展技艺。

其时的三星,同期受到了高通、英伟达和特斯拉三个大客户的怜爱,赢得了高通骁龙 888 系列和英伟达的 Ampere 芯片的新订单,从代工龙头台积电身上连割好几块肉,以致在台积电晓示小幅加价后,三星我方也大手一挥,把晶圆价钱上调了 20%。

不外三星似乎很明确我方与台积电比较在代工上的缺陷,除了前段的先进制程外,在后段的先进封装上,二者差距也相等大,尤其是在扇出型封装上,光台积电一家就占据了过半的市集,三星却唯有0.7%,这还没算上如今正火爆的CoWoS 2.5D封装。

2020 年全球扇出型封装市集份额(来源:Yole Development)

三星的作念法是矫正加挖东谈主,2021年底,三星在DS部门总裁庆桂显(Kyung Kye-hyun)的径直相通下成立了先进封装生意化独特任务组(TF),后续升级先进封装职业团队,并三星先后从英特尔遴聘了厚爱谋划极紫外(EUV)时刻的副总裁李尚勋(Lee Sang-hoon),从苹果遴聘金佑炳(Kim Woo-pyung)担任好意思国封装处理决议中心厚爱东谈主。

天然,最引东谈主正式的是2022年3月,三星遴聘了前台积电封装业务高管林俊成担任半导体部门先进封装职业团队副总裁,由他来厚爱在团队先进封装时刻的开发职责。

林俊成的在封装行业的经验相等豪华,在1999年和2017年担任台积电研发副处长时间,统筹苦求了450多项好意思国专利,并对台积电现时擅长的CoWoS和InFO-PoP等封装时刻的发展作念出了紧要孝顺,还告捷为台积电争取到了苹果的谐和大单,离开台积电后,他又转战好意思光后,协助研发团队设立了3D IC先进封装开发产物线,后续还加盟了开采公司天虹科技职责,为这家封装开采厂商的转型发展孝顺了紧要的力量。

关于三星来说,林俊成的加盟只是繁密经营中的一环,这家以存储着名的韩国公司,思要在封装市蚁合与台积电分庭抗礼,已毕所谓的弯谈超车。

成也封装,败也封装

三星曾是让台积电和张忠谋齐望之生畏的敌手,因为它是全球惟逐个家领有全部内存、逻辑代工和封装业务的公司,在一个屋顶下造芯片,这种上风让它有了顾盼同业的最大成本。

尽管三星在晶圆代工上从未真确超越过台积电,但在更早些时期,三星凭借在存储领域有关时刻的积蓄,反而展现出了我方在封装领域的上风。

早在2005年,三星就晓示了将推出八层堆叠晶圆的封装时刻,而在2010年发布的iPhone 4上,全球终于得以一见这项时刻的头绪。

凭证外媒拆解,在32GB版块的iPhone 4中,里面有一颗来自三星的闪存,型号为K9PFG08U5M,凭证产物编号解码,这是一款256Gb的MLC(多层单位)NAND闪存开采,当把芯片从电路板上拆下并进行X光检验后,不错明晰地看到八层晶圆堆叠。

该封装(包括基板在内)总厚度约为0.93mm,而晶圆堆叠部分约为670µm,晶圆厚度在55至70µm之间,最厚的晶圆位于底部。比较2005年晓示的1.4mm厚度,天然尚未达到最薄,但依旧令东谈主印象真切。

当仔细不雅察切面时,最令东谈主骇怪的是顶部引线键合环与顶部名义的距离如斯之近,引线直径为25µm,而距离封装名义的距离不到10µm,这意味着封装材料在其时依然被压缩到极致。

以今天的目光来看,包括iPhone在内智妙手机的告捷不仅得益于制程发展,还离不开封装工艺的逾越,上述还只是三星在NAND这一产物上的封装时刻展现。

真确让三星封装映入各人眼帘的,还得是iPhone所搭载的处理器,它们齐用了归并项三星封装时刻——PoP(层叠式)封装。

PoP在今天早已司空见惯,但在寸土寸金的智妙手机上,能将DRAM和SoC集成在一谈的PoP就是一项不成或缺的紧要时刻,与传统封装比较,PoP封装能占用较少的基板,而较小的尺寸与较少的分量反过来又减小了电路板面积,且与DRAM较短的互联能已毕更快的数据传输速度,兼顾量入为用成本与更优性能。

而这一时刻,径直让三星松驰赢下了A6与A7处理器的订单,一度让台积电和张忠谋怀疑起东谈主生。

2011年,台积电争抢A6处理器订单落败,原因众说纷纭。其时最宽绰的说法,是台积电的制程时刻虽当先三星至少半个月,但苹果被三星的IP给绑住,要释单给台积电,最快得比及重新想象的A7。

然而,一位三星掌握却告诉韩国媒体,真确事理是台积电的制程不稳。某位台湾业界东谈主士转述从苹果里面得到的音讯,暗示这个不稳,指的问题应该不是一般领路的前段逻辑电路制程,而出在后段的3D封装部分,这就是台积电落败的主要原因。

“台积电试了两个月,作念不到,这等于给张忠谋一个很大的巴掌。”这位业界东谈主士暗示。

彼时台积电和三星早已是冰炭不同器的研究,在一次张忠谋与记者的聊天中,有记者发问,“张董事长,您说三星是可敬的敌手,我思辅导……”,话还没说完,张忠谋就立时反驳,“我没说三星是‘可敬’的敌手,我说的是,三星是‘可畏’的敌手!”

接下来,这位记者又提到一次,三星是可敬的敌手,向来千里稳的张忠谋,此时已有点不满地说,“我说他是可畏的敌手,不是可敬的敌手,可畏的英文是formidable。请诸君不要搞错了。”

背面记者又提到第三次,张忠谋很不爽地说,“我再三强调,三星是可畏,并不成敬,难谈你是三星派来的卧底吗?”

一个小场景,充分谈出了台积电与三星的垂危研究,为了搪塞三星的挑战,争取到苹果这个至关紧要的盟友与客户,台积电驱动全力押注先进封装。

2011年10月26日,在台积电第三季法说会上,张忠谋在讲述完先进制程进程后,出乎世东谈主预思地讲述起最近才决定的生意模式,即所谓的CoWoS(Chip On Wafer On Substrate),其将逻辑晶片和DRAM放在硅中介层(interposer)上头,终末封装在基板上。

CoWoS本体上其实是3D封装时刻的一个简便的版块,一般称之为2.5D,张忠谋提到,“靠着这个时刻,咱们的生意模式将是提供全套干事,咱们斟酌作念整颗晶片!”

这小数在其时的台湾封测行业掀翻了山地风云,也曾的谐和伙伴一下子就酿成了竞争敌手,代工龙头不仅吃掉了晶圆制造市集的大部分龙头,当今还思把手伸进封测行业的碗里。

但在韩国国内,这一音讯却并未得到珍贵,这是因为其时韩国企业热诚的重心是占出口 10%以上的存储芯片,导致了包括封装在内的下流部门受到的热诚相对较少,包括三星和海力士更提神于减小半导体的电门路宽,将封装等后段工艺视为时刻含量较低的时刻。

在台积电驱动攻击先进封装的2012年,三星决定罢手对中枢时刻之外的后段设施进行新的投资,并将日益增长的后处理设施外包给其他公司,凭证韩媒数据,韩国在2012年封装市集的销售份额仅为 3%,一定程度上也展示出了三星等韩国半导体企业关于封装的漠视。

但台积电五年磨一剑,最终推出了晶圆级封装CoWoS和inFO-PoP(即FOWLP),后者成为了台积电夺得A10处理器全部订单的要道。

来自台积电的先进封装时刻,匡助苹果自研处理器过问了新的阶段。System Plus Consulting团队发现,A10处理器的厚度不到0.3毫米,且具备更好的内存集成智力。“台积电和苹果开发的3D元件将厚度显耀削减了30%,比较传统PoP封装系统(如三星的Exynos 8处理器或采用Shinko的MCeP和铜焊球时刻封装的高通骁龙820处理器)更具上风。”System Plus Consulting的射频与先进封装成本工程师Stéphane Elisabeth驳斥谈。

Yole指出,台积电充分期骗inFO时刻动作WLP平台的上风,摈斥了腾贵的制造步调,使得苹果A10处理器的成本大幅缩短。凭借台积电在FOWLP(扇出型晶圆级封装)和inFO时刻上的多量投资,WLP风物发生了变化,复杂应用的PoP集成如今不错在大齐量坐蓐中通过扇出封装平台已毕。

在台积电高调显示我方的inFO和CoWoS这两大封装之际,三星却堕入到了疲钝之中,因为全球忽然发现,我方在现阶段齐全拿不出对应的先进封装时刻,和先进制程一样,封装时刻同样需要经过精细的布局,一方面要有专利的制程,另一方面也需要重新引入产线,并不是什么一旦一夕就能构建出来的东西。

2017年龄首时,尽管三星争取到了高通这位大客户,拿下了骁龙835这一大订单,但却对高通的FOWLP封装需求无法可想,最终只可采用外包,骁龙835的后段封装最终永别由星科金一又(STATS ChipPAC)和安靠科技(Amkor Technology)来联络。

其时,韩媒暗示,三星电子与三星电机正在谐和开发比FOWLP坐蓐遵循更高的扇出型面板级封装(FOPLP)时刻,但量产良率尚未闇练。

直到2018年底的Exynos 9110,三星才推出了我方的第一代FOPLP,但这一更先进的时刻并未在手机领域得到怜爱,尽管在2019年三星电子就以 7850 亿韩元(约合 5.81 亿好意思元)从三星电机手中收购了 PLP 业务,但放浪现时其主要应用在以Galaxy Watch为代表的智能一稔领域中,远不如大富大贵的FOWLP那么赢利。

大范围外包封装,疏远后段工艺,最终让三星丢失苹果订单,在与台积电的较量中败下阵来。

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失魂险峻的三星

可能许多东谈主齐有疑问,先不提门槛较高的CoWoS,为什么三星会采用毁灭相对较为约略的FOWLP,转而去啃FOPLP这块硬骨头呢?

三星也有我方的一番凄婉,韩媒指出,由于英飞凌(Infineon)、高通(Qualcomm,旗下NXP和Freescale)、eWLB时刻的发明者艾普科技(epic technologies)以及台积电等公司捏有该领域的中枢专利,因此三星需要在研发(R&D)和政府层面寻求躲闪这些专利的维持决议。

“在FOWLP领域,躲闪艾普科技的专利并遏制易,辩论到咱们在时刻开发上的相对滞后,政府的维持将是必要的。”韩国电子通讯谋划院(ETRI)的崔光成博士在专利厅和次世代半导体谋划会掌握的“2016次世代半导体学问产权论坛”上领受记者采访时暗示。

他指出:“在主动元件(Active Device)中已毕FOWLP并遏制易,但台积电强劲到了后端工序的紧要性,并进行了积极投资。其为了躲闪竞争敌手的专利,采用了面向上的(face-up)形势,而非面朝下(face-down)。瞻望三星也将采用相通形势,要道在于若何已毕各异化。”

崔光成所说的专利时刻是一方面,而在专利之外,市集亦然至关紧要的身分。

回独特来看,台积电为什么敢淘气投资先进封装,为什么三星要外包先进封装,中枢原因就是客户,只消客户快活买单,那么台积电的先进封装产线就恒久会有较高的期骗率,而三星在晶圆代工部门齐跌跌撞撞的情况下,贸然花重金诞坐蓐线,极有可能难以回得益本。

一言以蔽之,不是三星看不到FOWLP的紧要性,而是客户有限,难以在市蚁合容身。早在2017年,三星就从英特尔挖角封装各人Oh Kyung-seok来加快发展WLP时刻,并在2018年斟酌将三星面板位于韩国天安市的液晶面板厂改为封装厂,斟酌在工场内量产2.5D和扇出型封装,但直到2024年的Exynos 2400处理器,咱们才得以见到三星我方的FOWLP时刻。

背后的原因不难猜到,恰是里面阻力让先进封装恒久得不到珍贵,2022年,三星也曾营向天安市半导体晶圆厂投资约2000亿韩元(约1.65亿好意思元),设立FOWLP产线,但却遭到一众高管的质疑,反对的事理就是莫得“要道客户”,需求无法确保,即便设立FOWLP产线,该产线也无法被充分期骗。

但三星不成能不作念出篡改,因为三星一直引认为傲的交钥匙干事,当初能在一个屋顶下坐蓐芯片的上风,依然悄然被台积电所取代,若是不合先进封装作念出更多复兴,只是靠先进制程早已不及以从台积电那儿招徕客户了。

尽管在WLP上领悟慢慢,但在2018年之后,三星照旧在封装代工中设立了一套较为完好的处理决议,沿着水平集成和垂直集成两种标的,先后研发出三大先进封装时刻:I-Cube、H-Cube和X-Cube。

据三星先容,I-Cube是一种2.5D封装处理决议,其中的芯片并列舍弃在中介层上。为训诲计较性能,I-Cube的客户经常会条目加多中介层面积。对此,三星推出两种I-Cube 决议:I-CubeS和I-CubeE;

H-Cube的全称为“羼杂式Cube”(Hybrid Cube),是三星推出的另一种2.5D封装处理决议。该决议旨在处理半导体行业现时边临的单位印制电路板(PCB) 严重穷乏问题;

X-Cube是一种全3D封装处理决议,采用芯片垂直堆叠时刻。其通过微凸块或更先进的铜键合时刻,将两块垂直堆叠的裸片纠合起来,其在2024年驱动量产微凸块类型的X-Cube产物,2026年驱动量产铜键合类型的X-Cube产物。

但可惜的是,在2022年至2024年这个节点,留给三星发展先进封装的契机依然未几了。

凭证台积电的财报,其在2023年的先进封装总营收越过60亿好意思元,在全球外包封装市蚁合位居第二,倘若只看先进封装,台积电早已是无用置疑的No.1。

而三星呢,天然三星莫得涌现过先进封装的收入,但在2024年3月的三星年度激动大会上三星电子的CEO兼半导体部门厚爱东谈主庆桂显(Kye Hyun Kyung)暗示,预期三星先进封装产物将在2024年带来1亿好意思元以上的收入,其暗示,三星的投资最快将在本年下半年展现遵循。

1亿好意思元对60亿好意思元,即就是最自信的三星职工,在看到这一悬殊差距后齐会心生怨恨。

更让东谈主感到不安的是,这1亿好意思元可能照旧庆桂显往多了算的,因为他背面还立下了军令状,

要在2~3年内重新夺回半导体寰宇第一的位置,在激动指出HBM(高带宽内存)的研发滞后时,庆桂显回答称“正为不再发生这么的情况而作念准备,很快就会取得可见的遵循”。

在后两项齐没已毕的情况下,先进封装的1亿好意思元又有若干水分就可思而知了。

关于当今的三星来说,当初砸钱过问先进封装,是思在代工市集等分一杯羹,但当投资迟迟未赢得对应陈说时,衡量之后就只可洒泪斩马谡了。

前年年底,韩国业界音讯传出,三星近日入辖下手进行先进封装供应链的整顿职责,以加强封装竞争力为见地,除了检视现存供应链,并也斟酌设立一个新的供应链体系。

报谈指出,三星发轫对准开采,一驱动将以性能放在首位,不辩论现存业务研究或谐和,其以致尝试退回已购开采,天然部分开采依然为了诞生封装坐蓐线而购买,但当今又重新辩论这些开采的性能和适用性。多位音讯东谈主士显露,三星将以从零检查的格调进行全面审查,最终见地是推动供应链多元化,包括更换现存的供应链。

这意味着三星又要走回2012年的老路,不再辩论重金研发和诞坐蓐线,而是把更多封装业务外包出去。

而就在前几天,本文开首所提到的副总裁林俊成也已因与三星电子半导体部门的契约到期,于前年12月31日下野,他的离去或者宣告了一场封装较量的收尾。

2022年时三星曾在行业蕃昌时许下的明志励志,依然在2024年景为了一场梦乡泡影。

三星,何去何从

当今的三星,颇有些顾头不顾腚的嗅觉,先进封装的搁浅以致排不进问题的前三。

发轫是HBM,直到现时还处在追逐海力士的进程中,HBM3E还未赢得英伟达的认同,然后是DRAM,现时在第六代10nm坐蓐进程上,三星也过期于海力士,终末是NAND,300层NAND由海力士率先推出,给三星带来了更多危急感。

走出存储市集,在代工市集里,三星也在走下坡路,现时三星靠廉价拿到特斯拉与谷歌的代工订单,但特斯拉下一代全自动驾驶晶片将会转移到台积电,谷歌也有同样的盘算,对这两个客户而言,三星可能更多只是个考证晶片想象可行性的廉价教悔场,而不是个不错历久经营的代工伙伴。

在外包封装的大趋势下,三星的代工业务只会进一步减少蛊卦力爱操操网,下一个被整顿的或许就是晶圆制造部门,再回思到往日14nm的弯谈超车,让东谈主不堪唏嘘。



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