用引领技术追赶市场,英特尔的另一板斧
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来源:集微网
单靠先进制程技术难以与台积电长期占据市场领先优势的战略相抗衡。台积电不仅在制程工艺上遥遥领先,其在先进封装技术领域的深厚积累和产业生态布局也使其在高性能计算、AI加速器等应用领域独占鳌头。因此,英特尔必须借助先进封装这一“第二板斧”,以实现整体竞争力的提升。

在2025年英特尔Vision大会上,英特尔CEO陈立武透露,英特尔18A制程节点正稳步推进,首个外部客户的流片工作即将完成,随着Panther Lake客户端处理器的推出,预计今年下半年将开启大规模量产。这一消息无疑为英特尔先进制程的发展注入了强心剂。

然而,正如业内普遍观点所言,单靠先进制程技术难以与台积电长期占据市场领先优势的战略相抗衡。台积电不仅在制程工艺上遥遥领先,其在先进封装技术领域的深厚积累和产业生态布局也使其在高性能计算、AI加速器等应用领域独占鳌头。因此,英特尔必须借助先进封装这一“第二板斧”,以实现整体竞争力的提升。

由AI驱动的范式转换

在过去的几十年中,封装技术一直是半导体产业的重要组成部分。上世纪70、80年代,英特尔就以领先的引线键合架构(Wire-Bond QFN/QFP)、倒装等当时的“先进”封装技术引领市场。那时,芯片通常以单一封装的形式呈现,封装的复杂度较低,技术更新也较为缓慢。但随着AI、大数据以及高性能计算的迅速发展,对芯片间高速、低功耗互联的需求日益增强,传统封装技术已难以满足市场对性能、散热和集成度的要求。

进入21世纪后,尤其是近几年,AI、HPC和数据中心等领域的迅猛发展,对芯片的计算能力、能耗管理和系统集成提出了更高要求。先进封装技术正是在这样的背景下应运而生,其核心在于实现异构芯片的高密度集成和多样化互联。例如,SiP、Chiplet技术和3D堆叠技术等,都为芯片设计带来了全新的灵活性和性能提升空间。正如英特尔先进系统封装与测试事业部副总裁Mark Gardner在日前的媒体分享会上所言,“当下我们正处于由AI驱动的范式转换之中,这种转变不仅体现在单芯片性能的提升,更体现在系统级封装技术带来的全新价值。”

英特尔的全景布局

英特尔在先进封装领域的布局非常全面,其主要产品线涵盖FCBGA、EMIB、Foveros等多种封装技术。

FCBGA(Flip-Chip Ball Grid Array)是英特尔封装技术的重要组成部分。其分为FCBGA 2D和FCBGA 2D+两种形式:

  • FCBGA 2D:代表传统有机封装,适用于低成本、低I/O数的产品;

  • FCBGA 2D+:在传统技术的基础上增加了基板层叠技术,适用于需要大面积基板但芯片复杂度较低的场景,如网络和交换设备。

这种细分使得英特尔能够针对不同市场需求,提供差异化的封装解决方案,从而在低成本和高性能之间实现平衡。

EMIB(嵌入式多芯片互连桥接)技术主要面向2.5D封装,其核心在于通过在基板中嵌入微小硅桥,实现芯片间高速、低功耗的互连。英特尔的EMIB技术有两个版本:

  • EMIB 2.5D:适合高密度的芯片间互连,特别在AI和HPC领域有显著优势;

  • EMIB 3.5D:在2.5D技术的基础上引入3D堆叠原理,通过垂直堆叠整合更多功能单元,为更复杂的系统提供支持。

英特尔通过EMIB技术,既实现了芯片互联的低成本优势,又大幅提升了封装良率和生产周期效率。正是这种高效灵活的互连方式,使得英特尔能够应对日益复杂的系统设计需求。

另外,Foveros则代表着英特尔在3D封装领域的创新突破。不同于传统的基板连接方式,Foveros采用芯片对芯片的堆叠方式:

  • Foveros 2.5D:实现芯片在晶圆上的直接堆叠,适合高速I/O与核心逻辑的分离;

  • Foveros 3D及Foveros Direct:通过铜-铜直接键合技术,进一步提高了互连带宽和降低功耗。这种技术不仅适用于内部多芯片集成,还可以与EMIB技术有机结合,形成混合封装方案,从而满足更加复杂的产品需求。

Mark Gardner强调,“Foveros Direct技术的出现,使得芯片间的铜直接键合成为可能,从而实现了极高的带宽和低功耗互连,为AI加速器等高性能产品提供了关键技术支持。”

另一板斧的关键优势

Mark Gardner在媒体会上指出,英特尔先进封装技术在成本、良率和周期时间上有着领先优势。

首先在成本方面,英特尔利用EMIB技术中的硅桥技术,将其微小的尺寸优势转化为晶圆面积利用率的提升。传统晶圆级封装技术往往因较大的无源中介层而导致低利用率和高成本,而EMIB技术则可以在一片晶圆上集成数千个硅桥,从而实现成本的显著降低。尤其在大规模集成HBM(高带宽存储)堆叠时,这一优势尤为明显。

其次在良率和周期时间优势上,先进封装技术的另一大亮点在于其更高的良率和更快的生产周期。传统晶圆级封装步骤复杂,容易导致良率损失。而英特尔通过引入“裸片测试(Die Sort)”技术,在将芯片封装之前进行全面检测,从而大幅提升了整体良率。此外,采用EMIB技术无需经过繁琐的晶圆封装步骤,缩短了生产周期,为市场变化提供了更快的响应速度。
另外在系统级协同优化层面,先进封装不仅仅是技术堆叠的问题,更是一个系统级的协同优化过程。从硅芯片设计到封装工艺,再到热管理和功率传输,英特尔将各个环节有机结合,形成了一整套“硅封装协同设计”方案。这种跨层次的协同优化,不仅提升了产品性能,也为客户提供了定制化的整体解决方案。正如发言中所描述,“这是一个需要多次迭代的复杂过程,我们与客户紧密合作,共同打造最优的产品。”
最后在灵活性与开放合作方面,英特尔通过与外部代工厂(如三星、台积电)以及EDA、IP供应商合作,实现了设计规则的互通与兼容,赋予客户更多选择权。英特尔能够为客户提供从芯片测试、基板制造到系统级封装的全套服务,甚至可以单独提供某一环节的技术支持。这种灵活的合作模式,将有助于客户在不断变化的市场中迅速调整战略,抢占先机。

拥抱机遇,应对竞争

随着数据中心和AI应用需求的激增,高性能、高密度、多芯片集成的先进封装技术正成为行业发展的关键推动力。英特尔已经在多款数据中心GPU和AI加速器产品中采用了Foveros和EMIB技术,例如之前推出的英特尔® 数据中心GPU Max系列产品,就通过将近50块不同工艺节点的芯片集成在同一封装内,实现了卓越的性能表现。通过先进封装,英特尔不仅实现了多芯片的高效集成,还在热管理、功率传输和信号传输等方面取得了显著突破,使产品在面对大规模计算任务时具备更高的可靠性和能效比。

面对日益激烈的市场竞争,英特尔不仅在单一技术上发力,更注重技术的融合创新。例如,Foveros Direct与EMIB技术的结合,便是一个典型的混合封装方案。通过将Foveros Direct技术应用于高速I/O与核心逻辑分离,再借助EMIB实现芯片间的低功耗互连,英特尔在提升带宽、降低延迟的同时,还能有效控制封装成本。这种混合封装方案不仅适用于AI加速器和数据中心产品,还将逐步拓展至消费级和移动设备等更广泛的应用领域,从而构建起一个多层次、全方位的先进封装生态系统。

此外,英特尔还正在研发超大尺寸封装(如120毫米×120毫米)的技术方案。随着产品集成度的不断提高,芯片内包含的功能单元数量也在不断增加。为了应对不断增长的计算需求,如何在保证良率和成本优势的前提下,实现更大封装尺寸成为亟待解决的问题。英特尔计划通过玻璃基板、玻璃核心等新材料和新工艺的引入,优化大尺寸基板的制造工艺,从而在更大封装尺寸上保持高效互连和良好热管理。这不仅是封装技术的发展趋势,更为未来更高集成度的系统设计提供了可能性。

虽然英特尔在先进封装技术上已形成较为完整的产品线,但台积电、三星等竞争对手也在加紧布局。台积电的SoIC(系统级封装)技术和三星的X-Cube方案,均在不同维度有着突出表现。面对这些挑战,英特尔需要在技术研发、供应链整合和市场推广等方面不断发力,确保其封装技术在性能、成本和产能上具备足够竞争力。

众所周知,先进封装技术的推广,不仅依赖于技术创新,更需要强大的供应链和成熟的工艺整合能力。英特尔长期以来积累的封装与测试经验,使其在“裸片测试(Die Sort)”、“热压结合(Thermal Compression Bonding)”等关键工艺上具备独特优势。但随着封装复杂度的不断提升,如何在保证高良率和短周期时间的前提下,实现多工艺、多技术的无缝集成,将是英特尔面临的重要挑战。为此,英特尔正通过与全球顶尖基板供应商、封装设备厂商及EDA工具提供商的紧密合作,不断优化各项工艺流程,提升整体生产效率。

为了更好地应对市场变化,英特尔正在构建一个开放、灵活的合作生态系统,不仅为内部产品提供先进封装技术,还将这一技术向外部客户开放。例如,通过与AWS、Cisco等客户在数据中心和AI加速器领域的深度合作,英特尔展示了其在先进封装技术应用上的成熟经验。与此同时,英特尔还致力于为客户提供从芯片测试、基板制造到系统级封装的全流程支持,帮助客户构建自主设计和优化能力,实现技术与市场的双重突破。

展望

从18A制程的稳步推进,到先进封装技术的全面布局,英特尔正在以全新的姿态迎接半导体行业的变革。单靠先进制程,英特尔虽然在技术上取得了一定突破,但面对台积电和三星等竞争对手在整体生态和先进封装方面的布局,仅依赖制程优势显然远远不够。而先进封装技术——无论是通过Foveros的3D堆叠,还是借助EMIB实现的高密度互连——都将成为英特尔在追赶竞争对手过程中的又一“利器”。

通过深入的系统协同设计、严苛的工艺控制以及开放灵活的合作模式,英特尔正逐步将先进封装技术打造成其在未来市场中的竞争新引擎。展望未来,凭借先进封装带来的高效能集成、低功耗传输以及灵活的设计理念,英特尔有望在数据中心、AI加速器以及高性能计算等关键领域实现新的突破,开启半导体行业的新篇章。

总之,在全球半导体竞争日趋激烈的今天,英特尔正以先进封装为抓手,不断创新、不断突破,用披荆斩棘的精神迎接每一个技术挑战。只有在制程与封装双轮驱动的全局布局下,英特尔才能在未来的技术浪潮中抢占制高点,实现真正意义上的追赶与超越。