IBM要杀入先进封装市场

类别:业界动态  出处:网络整理  发布于:2025-05-28 09:50:28 | 676 次阅读

  IBM 和 Deca Technologies 在半导体封装领域结成了重要联盟,此举将使 IBM 进入先进的扇出型晶圆级封装市场。
  根据该计划,IBM 预计将在其位于加拿大魁北克省南部城市布罗蒙特 (Bromont) 的现有封装工厂内建立一条新的高产量生产线。未来某个时候,IBM 的新生产线预计将生产基于 Deca 的 M 系列扇出型中介层技术 (MFIT) 的先进封装。MFIT 技术可实现一类新型复杂的多芯片封装。
  尽管如此,IBM 多年来一直在布罗蒙特为外部客户提供封装和测试服务,以满足其内部需求。随着 Deca 的宣布,IBM 将扩展其封装能力,并进入扇出型晶圆级封装 (FOWLP) 领域。
  基本上,芯片在晶圆厂制造完成后,会被组装成封装。封装是一种小型外壳,用于保护一个或多个芯片免受恶劣工作条件的影响。FOWLP 是一种先进的封装形式,可以将复杂的芯片集成到封装中。FOWLP 和其他类型的封装有助于提升芯片性能。
  Deca 的 MFIT 是 FOWLP 的形式,其中的存储器件、处理器和其他芯片可以集成在 2.5D/3D 封装中。Deca执行官 Tim Olson 表示:“MFIT 是一个面向 AI 和其他内存密集型计算应用的高密度集成平台。” (见下图 1)
  扇出型封装是一项赋能技术,但全球大部分(即便不是全部)扇出型晶圆级封装(FOWLP)产能都位于亚洲。日月光、台积电等公司在亚洲各地生产扇出型封装。
  然而,一些客户可能希望在北美制造和封装芯片。未来某个时候,客户可能会在北美拥有两种新的扇出型生产能力选择。IBM 正在努力实现这一点。此外,美国晶圆代工厂 SkyWater 正在美国一家工厂开发基于 Deca 技术的扇出型生产能力。
  IBM 简史
  IBM 是计算机领域的标志性品牌,有着悠久的历史。它在半导体行业也有着悠久、有时甚至痛苦的历史。
  IBM 的起源可以追溯到 1911 年,当时一家名为计算-制表-记录公司 (CTR) 的公司成立。CTR 提供记录保存和测量系统。1924 年,CTR 更名为国际商业机器公司 (International Business Machines)。
  1952年,IBM推出了其首台商用/科学计算机,名为701电子数据处理机(EDP)。701集成了三种电子设备——真空管、磁鼓和磁带。
  四年后,IBM 成立了一个新的半导体研发团队,目标是为其系统找到一种替代过时真空管的技术。20 世纪 60 年代,IBM 开发了一种新的、更先进的替代技术——基于一种名为集成电路 (IC) 的新兴技术的固态电子器件。此后,该公司在其计算机产品线中采用了更先进的芯片技术。
  1966年,IBM成立了微电子部门,成为公司的半导体部门。当时,该公司为自己的系统开发芯片。同年,IBM的罗伯特·丹纳德发明了DRAM,这种设备至今仍被用作个人电脑、智能手机和其他产品的主存储器。
  另一件大事发生在1993年,IBM进军商用半导体市场。该公司制造并向外部客户销售ASIC、处理器和其他芯片。
  20世纪90年代,IBM也进军代工业务,为与台积电等公司的竞争奠定了基础。IBM为代工客户提供工艺和射频技术。该公司在自己的晶圆厂生产芯片。
  然而,在2010年代,IBM的微电子部门陷入了困境。该部门在商用半导体业务中举步维艰,损失了数百万美元。其代工业务也遭遇了失败。
  2014年,IBM将其微电子部门(包括晶圆厂和代工业务)出售给了代工供应商GlobalFoundries(GF)。IBM向GF支付了约15亿美元,以收购其微电子部门。
  IBM 目前的半导体/封装工作
  时光飞逝。如今,IBM 不仅提供系统服务,还提供混合云和咨询服务。该公司仍然涉足半导体行业。它设计处理器和其他芯片,但不再在自己的晶圆厂生产。它依靠代工厂商来生产芯片。
  此外,IBM 在纽约设有大型半导体研发中心。2015 年,该公司的研发部门开发了一项名为纳米片 (nanosheet) 的突破性晶体管技术。纳米片本质上是一种下一代环绕栅极 (GAA) 晶体管。
  此外,多年来,IBM 一直为布罗蒙的客户提供封装和测试服务。事实上,布罗蒙工厂是北美的外包半导体封装和测试 (OSAT) 工厂。该公司在该工厂提供倒装芯片封装和测试服务。此外,IBM 还在开发一种用于共封装光学器件的组装工艺。
  IBM 还与总部位于日本的晶圆代工初创公司 Rapidus 建立了重要联盟。Rapidus正在开发基于 IBM 纳米片晶体管技术的2nm 工艺。
  Rapidus 和 IBM 也在共同开发各种生产芯片的方法。芯片本质上是小型模块化芯片。这些芯片通过电连接,然后组合在一个封装中,形成一个全新的复杂芯片。
  现在,IBM 正在与 Deca 合作开发扇出型封装能力。据 IBM 网站介绍,该公司计划在 2026 年下半年增加 FOWLP 制造能力。
  什么是扇出?
  FOWLP 并非新技术,其发展历史悠久。FOWLP 在 2016 年声名鹊起,当时苹果公司在其 iPhone 7 中使用了台积电的扇出型封装技术。
  在封装中,台积电将 DRAM 芯片堆叠在应用处理器之上。这款名为 A10 的处理器由苹果设计,并由台积电采用 16 纳米工艺制造。苹果还在后续手机中采用了台积电的扇出型封装技术。
  FOWLP 的应用范围十分广泛。例如,扇出型封装可以集成多个芯片和组件,例如 MEMS、滤波器、晶体和无源器件。但扇出型封装的独特之处在于它能够开发出拥有大量 I/O 接口的小尺寸封装。
  很多情况下,小芯片会封装在大尺寸封装中。这会占用太多空间。据 ASE 称,在扇出型封装中,“封装尺寸大致与芯片本身相同”。“扇出型封装可以定义为任何连接从芯片表面扇出,从而支持更多外部 I/O 的封装。”
  全球的OSAT厂商台湾日月光(ASE)生产基于Deca M系列技术的扇出型封装生产线。韩国OSAT厂商Nepes是Deca的另一家授权厂商。
  在研发方面,IBM 和 SkyWater 正在基于 Deca 的技术开发扇出型封装。去年,SkyWater 和 Deca 宣布与美国国防部签订了一份价值 1.2 亿美元的合同。预计到今年年底,SkyWater 将在位于美国的工厂生产扇出型封装。
  与此同时,Deca 自身也开发了多个不同版本的 M 系列扇出型技术。总体而言,M 系列技术能够帮助客户开发单芯片和多芯片封装、3D 封装以及芯片集。Deca 还针对 M 系列技术开发了一种名为“自适应图案化”(Adaptive Patterning)的制造技术,用于生产细间距扇出型封装。
  Deca 的 M 系列包含一个名为 MFIT 的版本。这是一项先进的技术,涵盖双面布线、密集 3D 互连和嵌入式桥接芯片。它使客户能够开发集成高带宽内存 (HBM)、处理器和其他设备的多芯片封装。
  Deca 的 Olson 表示:“MFIT 采用 M 系列芯片优先扇出技术,并结合嵌入式桥接技术,为芯片创建高密度中介层,安装处理器和内存芯片。自适应图案化技术能够以低于 10?m 的间距实现极高的密度。”
  他表示:“MFIT 采用 Deca 的第二代技术,该技术初针对嵌入式元件采用 20?m 间距,并计划逐步实现更细间距。用于芯片级器件的中介层上的倒装芯片技术,初与当前行业领先的间距一致,并计划逐步实现更细间距。自适应图案化技术能够扩展到更细间距,同时在制造过程中通过设计保持强大的可制造性。”
  扇出型并非先进封装领域的选择。其他选择包括 2.5D 和 3D 封装技术以及小芯片技术。总而言之,市场上有多种选择,未来还会有更多创新。
关键词:IBM

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