台湾清华大学教授：先进封装可能成为大陆半导体弯道超车的技术拐点

来源：联合新闻网
作者：阙志克
美国拜登政府于10月7日公布对中国大陆与半导体相关产品的输出限制措施。然而，北京难道就无技可施、坐以待毙吗？答案：当然不是。

就逻辑晶片而言，当制程从十六纳米进化到五纳米，而中国大陆晶片设计公司无法使用五纳米制程时，他们可借由先进封装的技术大幅弥补十六纳米与五纳米制程差异所造成的效能损失。具体来说，晶片设计公司可将多颗十六纳米制程产出的裸晶片贴植于高速封装基板之上，以半导体级连线技术将他们的信号线联结起来，最后再一起封装打线作成可以媲美五纳米制程晶体管数量的完整晶片。
这样做出的晶片，在功耗与效能表现上，仍然比五纳米制程产出的晶片略逊一筹，但差距不是很大。最重要的是，先进封装技术并不需要极高端半导体制造设备，因此是现阶段中国大陆晶圆制造公司在还没成功发展出十六纳米以下制程前，可用以暂时取代这些先进制程的最佳替代方案。

这种“以先进封装取代先进制程”想法的滥觞，应源于从台积电退休后前往大陆发展的蒋尚义。他在待过的台积电、中芯与武汉弘芯，都极力倡导这样的发展方略，虽然他原始的起心动念主要在提高系统效能和降低整体晶片开发成本。然而，在美国切断中国大陆公司高端半导体制造设备的供给之后，这种方案的战略优点就更形突出。

近二十年来，中国大陆在各个产业迎头赶上、后发先至的发展策略大抵都是借由技术拐点的出现，弯道超车。智能手机如此、锂离子电池如此，5Ｇ无线通讯也是如此，电动车更是如此。由于先进封装的应用效益极多极大，且其技术发展还如火如荼、方兴未艾，因此先进封装很有可能成为中国大陆在半导体产业弯道超车的技术拐点！

对设计系统层级晶片（SoC）的公司，先进封装提供了异质整合的可能性，也就是说，一个SoC里面的不同模组可用最适合其特性的制程制造，然后再以先进封装技术组装起来，此之谓SiP。这样一来，跟SoC相比，整个SiP的开发的时程可以更短，因为常用的共通模组可事先制造，无需转换到最新制程；其开发成本可以大幅降低，因为有些模组可使用较低阶廉价的制程生产，而且模组的使用权利金只需于SiP晶片卖出时付出，而非像SoC，是在晶片设计时就要提交。

上述异质整合的种种优点对晶片设计公司固然是大利多，但对诸如鸿海、广达、仁宝等电子五哥的系统公司而言，则可能是生存的威胁。过去这些系统公司的主业是把晶片、被动元件、电源供应、散热机构整合到印刷电路板上，再套上机壳，就大功告成。由于异质整合技术的进步，未来包括微机电系统、光讯号发射接收、甚至电力电子电路，都可与运算裸晶片成功整合成一颗系统晶片。如此高度异质整合的技术越成熟，也将让电子系统公司的市场价值越空洞化。这种现象在网络交换机的产业已经逐渐显现。
因此，台湾这些系统公司与其等晶片公司扩大势力范围革他们的命，不如未雨绸缪、自我革命，主动预先布局、探索发展如何运用异质整合的技术以逐步取代现有印刷电路板的设计与制造。

综上所述，中国大陆的晶片公司与台湾的系统公司都应该积极拥抱极具战略价值的先进封装与异质整合技术，以克服各自正面临的严苛挑战，确保长期的生存和繁荣。

作者是清华大学合聘教授（台北市）