AI驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)迎來(lái)“異構(gòu)集成”新紀(jì)元

時(shí)間:2025-11-10

來(lái)源:電子技術(shù)應(yīng)用

導(dǎo)語(yǔ):AI驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)迎來(lái)“異構(gòu)集成”新紀(jì)元

  在10月29日至30日于深圳舉辦的第四屆SEMI大灣區(qū)產(chǎn)業(yè)峰會(huì)上ASMPT集團(tuán)半導(dǎo)體事業(yè)部副總裁,奧芯明半導(dǎo)體設(shè)備技術(shù)有限公司首席商務(wù)官、先進(jìn)封裝研發(fā)中心負(fù)責(zé)人薛晗宸先生在開(kāi)幕式上發(fā)表了題為《AI時(shí)代對(duì)半導(dǎo)體應(yīng)用及先進(jìn)封裝發(fā)展的推動(dòng)》的演講,從產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)、技術(shù)突破、解決方案及本土化實(shí)踐四大維度,深入剖析了AI如何重構(gòu)半導(dǎo)體生態(tài),并指出異構(gòu)集成(HI)將成為后摩爾時(shí)代的核心驅(qū)動(dòng)力,為大灣區(qū)乃至全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了清晰的技術(shù)路徑與市場(chǎng)方向。

  AI重構(gòu)半導(dǎo)體格局:需求分化下的“算力競(jìng)賽”

  薛晗宸在演講開(kāi)篇明確指出,AI時(shí)代才剛剛拉開(kāi)序幕,但其對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重構(gòu)已進(jìn)入深水區(qū)。他引用麥肯錫數(shù)據(jù)顯示,2024-2030年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)將呈現(xiàn)顯著的“AI與非AI分化”特征:AI驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)中心算力芯片(+18.3%)及存儲(chǔ)芯片(+16.8%)增長(zhǎng)迅速,而傳統(tǒng)消費(fèi)電子(+6.9%)、通信(7.6%)等芯片市場(chǎng)的增速相對(duì)平淡。這一差距的核心驅(qū)動(dòng)力,正是AI算力需求的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

  今年以來(lái),AI大廠通過(guò)合縱連橫、形成了“AI巨頭生態(tài)深度綁定”的模式。例如:一方面,英偉達(dá)對(duì)OpenAI投資高達(dá)1000億美元,另一方面,OpenAI采購(gòu)數(shù)百萬(wàn)顆英偉達(dá)GPU以支撐大模型訓(xùn)練;同時(shí),OpenAI還與AMD達(dá)成合作,計(jì)劃部署6吉瓦(GW)規(guī)模的AMD GPU,并與甲骨文簽署3000億美元的云計(jì)算協(xié)議。

  “從云端數(shù)據(jù)中心到邊緣終端,AI正在重塑每一個(gè)計(jì)算場(chǎng)景?!毖﹃襄分赋?,云端AI作為算力核心,已推動(dòng)數(shù)據(jù)中心芯片進(jìn)入“每代性能翻倍”的升級(jí)周期。與此同時(shí),邊緣AI的崛起進(jìn)一步擴(kuò)大了半導(dǎo)體應(yīng)用邊界。從自動(dòng)駕駛、AI手機(jī)、AR/VR終端到人形機(jī)器人,邊緣場(chǎng)景對(duì)“低延遲、高集成、小尺寸”芯片的需求,正倒逼半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從“單一芯片性能提升”轉(zhuǎn)向“系統(tǒng)級(jí)集成優(yōu)化”。薛晗宸以5G與AI的協(xié)同為例指出,5G 時(shí)代邊緣與云端的算力需求比約為2.5:1,而AI時(shí)代這一比例將維持甚至擴(kuò)大,“這意味著先進(jìn)封裝不再是‘可選技術(shù)’,而是支撐AI全場(chǎng)景落地的‘必選項(xiàng)’”。

  后摩爾時(shí)代破局:異構(gòu)集成成先進(jìn)封裝核心引擎

  當(dāng)摩爾定律因物理極限(如光刻精度、量子隧穿效應(yīng))與經(jīng)濟(jì)成本(單代工藝研發(fā)成本超50億美元)逐漸放緩,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)如何尋找新的增長(zhǎng)曲線?薛晗宸給出的答案是“異構(gòu)集成(HI)”。

  “從系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)到異構(gòu)集成(HI),從單一印刷電路板(PCB)到多芯片模塊(MCM)/ 系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP),這是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然選擇?!毖﹃襄方忉尩?,異構(gòu)集成的核心價(jià)值在于“打破單一芯片的限制”:通過(guò)將不同工藝、不同功能的芯片(如邏輯芯片、存儲(chǔ)芯片、射頻芯片)集成在同一封裝內(nèi),可實(shí)現(xiàn)“降低非重復(fù)性工程(NRE)成本30%以上、縮短產(chǎn)品上市時(shí)間40%、支持超光刻尺寸設(shè)計(jì)”等多重優(yōu)勢(shì)。以臺(tái)積電的3DFabric技術(shù)為例,其通過(guò)2.5D/3D堆疊、硅通孔(TSV)、混合鍵合(Hybrid Bonding)等技術(shù),已實(shí)現(xiàn)芯片互聯(lián)密度的指數(shù)級(jí)提升,而英特爾的Foveros、EMIB等技術(shù)也在高算力場(chǎng)景中廣泛應(yīng)用。

  行業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)一步印證了HI的增長(zhǎng)潛力。據(jù)Yole 2025年報(bào)告顯示,2024年全球先進(jìn)封裝市場(chǎng)規(guī)模達(dá)510億美元(占整體封裝市場(chǎng)的48%),而其中以2.5D/3D和扇出型封裝為主的異構(gòu)集成貢獻(xiàn)了37.2%的收入,2025-2030年的CAGR將達(dá)到13%,遠(yuǎn)超先進(jìn)封裝整體7.3%的增速?!叭绻f(shuō)先進(jìn)封裝是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的‘第二增長(zhǎng)曲線’,那么HI就是這條曲線的核心引擎?!毖﹃襄窂?qiáng)調(diào),未來(lái)5年,隨著AI芯片算力需求每3.5個(gè)月翻倍,HI技術(shù)將向“更小鍵合間距(<10 微米)、更高互聯(lián)密度(1000萬(wàn)/平方毫米)、更低功耗(0.05皮焦/比特)”方向突破,成為支撐AI大模型、自動(dòng)駕駛、量子計(jì)算等前沿領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。

  AI時(shí)代先進(jìn)封裝異構(gòu)集成的兩大基石:CoWoS與HBM

  在AI驅(qū)動(dòng)的先進(jìn)封裝技術(shù)中,哪些方向最值得關(guān)注?薛晗宸將焦點(diǎn)集中在“晶圓級(jí)系統(tǒng)集成(CoWoS)”與“高帶寬內(nèi)存(HBM)”兩大技術(shù)上,并將其稱為“AI芯片釋放算力的‘雙基石’”。

  CoWoS技術(shù)通過(guò)將裸芯、晶圓與基板集成,解決了大尺寸、高算力芯片的散熱與互聯(lián)難題。薛晗宸以AMD數(shù)據(jù)中心APU(MI300)和英特爾HPC加速器(Ponte Vecchio)為例表示,前者采用臺(tái)積電CoWoS-S架構(gòu),集成了21組“芯粒(Chiplet)+HBM”,包括3個(gè)CPU芯粒、6個(gè)GPU芯粒通過(guò)Hybrid Bond集成成的4顆SoIC及8組HBM3內(nèi)存,總鍵次數(shù)超過(guò)118次;后者則通過(guò)Foveros與Co-EMIB技術(shù),實(shí)現(xiàn)了47個(gè)“瓦片(Tiles)+HBM”的集成,配合埋橋的動(dòng)作總貼片次數(shù)也達(dá)到了111次。“這些案例證明,2.5D異構(gòu)集成已成為AI訓(xùn)練芯片的‘標(biāo)配’,尤其是CoWoS架構(gòu),2024年全球CoWoS產(chǎn)能需求同比增長(zhǎng)超50%,預(yù)計(jì)2026年仍將處于供不應(yīng)求狀態(tài)?!?/p>

  而HBM作為與CoWoS協(xié)同的關(guān)鍵技術(shù),通過(guò)3D堆疊內(nèi)存芯片,將內(nèi)存帶寬提升至傳統(tǒng)DDR的5倍以上,同時(shí)降低功耗30%。薛晗宸指出,隨著AI大模型參數(shù)規(guī)模突破萬(wàn)億級(jí),“內(nèi)存墻”已成為制約算力釋放的核心瓶頸,而HBM與CoWoS的結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)“算力與帶寬的同步升級(jí)”。目前,HBM已從HBM2e向HBM3演進(jìn),單顆HBM芯片容量突破16GB,未來(lái)將向32GB、64GB升級(jí),而ASMPT的FIREBIRD TCB系列設(shè)備已實(shí)現(xiàn)對(duì)HBM3的量產(chǎn)支持。全球部署總量超500臺(tái),廣泛應(yīng)用于CPU、GPU及HBM等場(chǎng)景。

  除了對(duì)半導(dǎo)體芯片制造和封裝技術(shù)的影響,AI時(shí)代還對(duì)閃存和光通信市場(chǎng)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。薛晗宸提到,由于AI數(shù)據(jù)中心對(duì)存儲(chǔ)容量和讀寫速度的高要求,NAND閃存市場(chǎng)在2025年9月迎來(lái)了價(jià)格大幅上漲,預(yù)計(jì)到2026年將出現(xiàn)NAND短缺的情況。同時(shí),隨著AI訓(xùn)練和推理任務(wù)的不斷增長(zhǎng),數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的流量也急劇上升,這促使光通信模塊市場(chǎng)快速發(fā)展,特別是800G和1.6T光模塊的出貨量預(yù)計(jì)將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng),推動(dòng)行業(yè)向著更前沿的共封裝光學(xué)技術(shù)演進(jìn)。這些市場(chǎng)變化為半導(dǎo)體和光通信企業(yè)帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn),促使它們加快技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級(jí)步伐,以滿足AI時(shí)代對(duì)高性能存儲(chǔ)和光通信的需求。

  ASMPT全棧解決方案:從技術(shù)突破到本土化落地

  面對(duì)AI時(shí)代先進(jìn)封裝的技術(shù)需求,作為全球封裝設(shè)備龍頭的ASMPT如何賦能產(chǎn)業(yè)?薛晗宸詳細(xì)介紹了公司的“全棧式解決方案”,覆蓋從電鍍、晶圓切割到芯片鍵合的全環(huán)節(jié),其中三大產(chǎn)品系列尤為關(guān)鍵:

  一是NUCLEUS系列扇出型封裝設(shè)備,可滿足從移動(dòng)終端到HPC的多場(chǎng)景需求;二是FIREBIRD TCB系列熱壓焊接設(shè)備,支持領(lǐng)先世界的無(wú)助焊劑鍵合技術(shù),推動(dòng)熱壓鍵合實(shí)現(xiàn)間距小至10微米甚至更低的精細(xì)凸點(diǎn)間距互聯(lián),是HBM與CoWoS量產(chǎn)的核心設(shè)備;三是LithoBolt系列混合鍵合設(shè)備,通過(guò)自主研發(fā)的D2W(芯片到晶圓)混合鍵合技術(shù),實(shí)現(xiàn)互聯(lián)密度向1000萬(wàn)/平方毫米突破,鍵合間距最小可達(dá)1微米,為3DIC以及HBM的下一代技術(shù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

  “技術(shù)的價(jià)值最終要落地到產(chǎn)業(yè)生態(tài)中?!毖﹃襄诽貏e強(qiáng)調(diào)了ASMPT在中國(guó)的本土化戰(zhàn)略,作為ASMPT在中國(guó)市場(chǎng)的獨(dú)立品牌,奧芯明承載著將全球領(lǐng)先技術(shù)與本土化創(chuàng)新深度融合的使命。目前,奧芯明已在上海臨港設(shè)立近7000平方米的先進(jìn)封裝研發(fā)中心,本土研發(fā)制造產(chǎn)品超20款,擁有650余名員工,其中研發(fā)人員占比超24%,并在全國(guó)設(shè)立10個(gè)服務(wù)點(diǎn),配備500余名技術(shù)專家。同時(shí),公司已與20余家中國(guó)本土產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)達(dá)成深度合作,覆蓋基板、材料、測(cè)試等環(huán)節(jié),推動(dòng) “供應(yīng)鏈本土化、人才本土化、技術(shù)本土化”。“大灣區(qū)是中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的核心陣地,奧芯明將持續(xù)扎根這里,與本土企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新,共同推動(dòng)中國(guó)‘芯’的先進(jìn)封裝能力升級(jí)?!彼麖?qiáng)調(diào)。

  展望:AI與先進(jìn)封裝的“雙向奔赴”

  演講最后,薛晗宸對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的未來(lái)趨勢(shì)進(jìn)行了展望。隨著AI從“通用大模型”向“行業(yè)大模型”滲透,半導(dǎo)體應(yīng)用將進(jìn)一步細(xì)分,而先進(jìn)封裝將向“更集成、更高效、更綠色”方向發(fā)展 —— 例如,光電共封/光互聯(lián)(CPO/OIO)技術(shù)將解決數(shù)據(jù)中心的“功耗墻”,車載先進(jìn)封裝將支撐自動(dòng)駕駛L4/L5級(jí)需求,而混合鍵合與3D堆疊將實(shí)現(xiàn)“芯片即系統(tǒng)”的終極目標(biāo)。

  “AI驅(qū)動(dòng)先進(jìn)封裝變革,先進(jìn)封裝反過(guò)來(lái)又支撐AI突破極限,這種‘雙向奔赴’將定義未來(lái)10年的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)?!毖﹃襄繁硎?,奧芯明將以“賦能中國(guó)芯”為使命,持續(xù)投入研發(fā)更先進(jìn)的封裝技術(shù),推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新與本土化落地,與產(chǎn)業(yè)一道,共建開(kāi)放、協(xié)同、高效的半導(dǎo)體生態(tài),為全球AI產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)“中國(guó)方案”。


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