GPU先進封裝技術解讀
1年前

Q:AI 的 GPU 封裝主流技術路线?

A:對於的 AI 就是 HPC,HPC 是 highperformancecomputing,這種高性能計算封裝 CoWoS 有兩條。第一組會用到 HBM,比如 Nvidia 爲主的這一派會用到 HBM, 以 MD 爲主也會用到 CoWoS。還有一組不用 CoWoS,類似 HBM 寫成直接焊在的subject 上面,類似 Intel 的技術,但目前應用範圍不太大。接下來在 CoWoS 技術上延伸,有 CoWoS-S、CoWoS-R、CoWoS-L 三種 CoWoS 技術。再接下來涉及 3D 封裝,但是 3D 目前只應用在 HBM,顯存上面有相應的應用,但是對於大功耗的還沒有見到,可能AMD 宣傳上面有說3D 的功能,但3D 封裝不是純粹的完全Stack。

Q:哪種工藝最難?

A:最難的肯定是 TSV。TSV 要在硅裏面打孔,打孔技術在於打孔的規格、數量, 單位面積要打多少數量的孔,孔徑、孔深、良率,孔太小了而且又是在硅片上面打,硅是很脆的,在這種情況下有多少孔是有效的。如果在單位面積下因爲线路越來越復雜,打孔數量會越來越多,爲了打盡量多的孔,孔徑要小,孔徑越小越難打,對激光的控制比較難。極限能打到多少孔,打孔之後對於整個硅片的強度、可靠性也有要求。

Q:TSV 除打孔工藝外設備難嗎?

A:難度主要是工藝上的難度,跟設備沒什么關系,生產主要靠良率。Q:CPU 會出現類似高度集成的封裝嗎?

A:也有可能。GPU 出現集成封裝的原因是 GPU 的運算屬於大數據運算,雖然不像 CPU 可以執行復雜的邏輯運算,但是它的數據量是非常巨大的,也就是必須要進行數據儲存,內存相當於數據的暫存場所,除了緩存以外就是內存,把數據放到內存再取回來,速度越來越快,中間的信號損失,要求就越來越嚴格。封裝可以把距離縮短,就在帶的旁邊,距離就非常的短,雖然頻率不會很高,帶寬寬, 因爲它的位數很多、距離很短,所以信號的損耗很小。所以在項目情況下數據的量就會很大,質量又比較高,不會有丟包的情況出現。CPU 的算力在大數據下並不擅長,CPU 屬於邏輯運算,屬於建模或者資源調度。大數據還是 GPU,如果未來建模、分析模型或者解碼編碼數據量已經達到非常大的情況下,需要用到大內存,需要內存的速度或者量放在外面已經無法滿足需求,會考慮把它往芯片裏面集成。取決於 CPU 以後處理的數據量趨勢,如果數據量處於越來越往上走必然會把 memory 給收進來。

Q:台積電等成熟廠商擴產面臨最大的問題?

A:制約產能的因素有很多。比如人力、電力,主要是外部條件,還有非科技的因素,像設備、先進的光刻機產能。

Q:國內廠商能按照相同方式復刻 CoWoS 的封裝嗎?

A:可以,有設備、人力和技術也可以做,但專利技術保護肯定是會有的。Q:國內廠商不能做 HBM 主要卡在 TSV 嗎?

A:主要在封裝技術,雖然都知道 HBM 是這樣子做,但是台積電做出來的東西良率高,而且在價格其他方面平攤下來較好。

Q:interposer 是一層硅,目前用比較多的是硅轉接板,除了和 interposer 打 TSV 之外,它本身還要連接各個芯片,比如連接GPU、連接 HBM 之間的通信。本身除了要進行 TSV 打孔之外,還有什么操作?

A:打孔是爲了把上面和下面之間相連,中間還有走线。在 interposer 上面不光只擺了代碼,還擺很多個帶,帶與帶之間 C2C 的連接都是通過 interposer 來完成。所以 interposer 上面也會有走线,它不是只有兩層,與 TSV、package 基板是一樣的,也有很多層,上面有走线,材料不一樣而已引起了所有的工藝都不一樣。

Q:走线是由什么工藝去完成?

A:普通的蝕刻法,走 HBM 线在基板上面走线寬度走 10 微米左右,但是在interposer 上面可能走 1 微米,所以說它线寬變化是很巨大的,用普通的蝕刻很難做到,可能不是會用光刻機,光刻可能就太細了。如果只掌握 TSV 和 bumping 的話,其實是可以去完成 HBM 這套工序,但是要完成 CoWoS 的工藝除了在 TSV 之外,還要在隱藏 interposer 這一層很清楚才能夠完成,CoWoS 封裝這一塊要求走线,需要比較多的工藝去完成。在 CoWoS 方案裏面的大概率不需要光刻的, 光刻的作用是爲了摻雜,可以下來再查一下。

Q:HBM 和 GPU 合並在一起的路线以後會不會拓展?這種方案擠佔掉大部分

DDR5 場景?

A:它的應用場景需要考慮成本、有沒有必要用到 HBM,因爲比較貴。主要性能很好,但是目前主要就是成本貴,如果降本還是有比較大的可能性去擠佔 DDR5 的市場空間。

Q:Interposer 國內有企業做嗎?

A:國內還是有在做的。壁壘關鍵看做成什么樣子,目前技術距離台積電較遠。做到頂級的像 A100 這種還不行。

Q:封裝材料是否特殊?

A:封裝材料就不一樣,比如基板表面處理材料、介質層材料、填膠,所謂填充物孔比較大才填充,孔比較小就全部用金屬焊死了,像鐵柱,銅柱、鋁柱一樣可能就不存在填充的問題。這些材料因爲它有層與層之間剝離力的問題,在進行壓

合或者進行安裝的時候會不會有層間距、層間剝離或裂开的問題,所以材料還是比較關鍵。

Q:目前國內有涉及到封裝材料的公司嗎?

A:目前基本上都是用日本的材料,國內的材料不太清楚。像基板這些都是用的ABF 的材料,用 BT 的材料都很少,更不用說國內其他的材料。

Q:目前封裝的景氣度如何?往後大的拐點?

A:目前至少從人工智能的角度芯片很缺,排隊已經排到後年,所以封裝尤其是高端封裝需求量還是比較大。整體包括普通的景氣度很難講,因爲高端的需求很大,但低端的不一定。像賣顯卡、3C 產品最近時間好像又有點下降,加起來一漲一跌不好評估整體封裝景氣度。

Q:國內廠商能按照相同方式復刻 CoWoS 的封裝嗎?

A:可以,有設備、人力和技術也可以做,但專利技術保護肯定是會有的。Q:未來封裝技術可能會更高?

A:對,是這樣的,因爲以後速率越來越高、功耗越來越大,封裝影響對於信號、對於芯片的可靠性的影響會越來越大,肯定以後扮演的角色也會越來越重要。

Q:目前高端技術國內公司的競爭怎么樣?

A:國內可能還有差距,至少到目前爲止還沒看到國內哪家做的比較好。目前高端的有台積電、三星,其他的沒什么。中端的不是很清楚,也用不上,performance 沒有高的也不會用到這種技術。

Q:未來即使封裝扮演更高的角色國內廠商也可能分享不到紅利?

A:這要看國內廠商的努力程度,以後中美的科技战結束之後,中國的更多技術得到投資,中國的技術發展得很快,也有可能比台積電更好,只不過就看時間。

Q:之前有傳聞台積電 CoWoS 產能溢出,有一部分交給聯電和 Amkor,也有說聯電、Amkor 和三星一起做,目前產能溢出之後整個模式中聯電到底起了什么樣的角色?

A:聯電就是搞低端的,對英偉達來說是對良率比較看重,以前在安培那一代的時候其實是給了三星很大單,但是三星的良率很低,所以最後剩下的A100 就轉給了台積電,最後把 H100 整個都給台積電。這樣看至少從英偉達這邊還是依賴台積電。

Q:聯電還是要看良率?

A:對,做這些東西都是看良率。比如三星做 4 納米或者 5 納米技術其實也有, 只不過可能良率比如 80%,但是台積電可以做到 90%多。

Q:台積電是否隱含着提價的可能? A:是的,也有可能壟斷。

Q:封裝廠後續可能被晶圓廠吸收嗎?

A:晶圓廠強項是在晶圓這塊,如 RDL、CoWoS。封裝廠的強項是基板、植球。兩個業務不相關,沒必要吸收。

Q:蘋果用四個小的顆粒封裝 16 個 G,是否可以認爲蘋果使用了堆疊類辦法把多個 DDR5 堆疊在一起?

A:需要拆,把它拆开看就知道。

Q:目前手機 16G 或者是 24G 內存的方案有做堆疊嗎?

A:手機不一樣,是 pop 比如 package,首先要看所謂的堆疊是什么?是帶與帶之間的堆疊還是還是 package 與 package 之間的堆疊。

Q : 手機上面的 package 如果能封裝 24G 字節的 DDR5 的帶也可能是

packageonpackage 嗎?

A:目前 3D 封裝都只有 HBM 它的 memory 是這樣子做的。DDR5 帶的樣子是很長條的樣子,大概率不是 HBM 那樣子疊起來,但是目前無法想象需要看實際的拆解才知道。按照 DDR5 的標准每個帶是 64GB,不知道有沒有更高的密度,按照年初的標准每個代最多是 64GB,如果架構沒有改變,但是容量變大了,那只能是堆疊了。架構很難有變化,除了 HBM 蘋果的方案有可能也是。但截止目前還只是推斷,最好還是再進一步驗證。

Q:偏後端的封裝英偉達可以給國內的工作廠做嗎?

A:可以,偏後端一點是可以交給國內的工作廠去做的。目前封裝廠可能是在國內做,但沒有找國內的廠商做,廠商本身是境外的。

Q:國內先進封裝廠商收益會有多大的提升空間?

A:可能也只能國內的公司下訂單,至少目前來說像 MD、VD 不會下訂單。

Q:台積電目前主導 inform 的路线替代 CoWoS 上面硅中介層嗎?

A:其實它是 info 過來的,但不是 info,info 其實就是沒有 subject,沒有載板, 是 CoWoS-L,目前使用最多的是 CoWoS-S,是最基本款。後面把 interposer 換成其他的有機材料即 CoWoS-L。目前已經有些產品在用到,AI 的高端產品。

Q:HBM 封測有沒有特殊的原材料?

A:封測是物理封測,材料方面不太清楚。$通富微電(SZ002156)$$長電科技(SH600584)$

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