5G时代,7nm制程与SiP封装成主流

手机作为全球重要的消费性电子产品,不光是内部零组件需求量庞大,再加上轻、薄、短、小的趋势,不断推动着半导体产业技术向前迈进。

手机芯片性能的提升、晶体管数量的增加、功耗/发热降低,都依赖半导体制程工艺的提高,而这几项因素也直接影响手机整体性能和使用体验。

因此近年来,手机厂商争相提升芯片的制程工艺。不过,在5G 世代下,手机对芯片性能和功耗要求更高,使半导体向先进制程发展的步伐持续加速。

根据天风证券指出,全球智能手机在2018 Q4 使用的7nm 芯片比重从Q3 的10.5%,提升到18.3%。

目前麒麟980、麒麟810、苹果A12、A13、骁龙855 均采用的7nm 技术。随着5G 等新兴科技的发展,在2020 年有机会进入5nm 及以下的时代。

而晶圆代工在导入EUV 技术后,使既定工艺节点能大幅提升晶体管密度,在摩尔定律后期下,EUV 重要性日益凸显。

芯片厂在芯片上能塞进的结构数量越多,芯片就越快速越强大。所以相关企业的目标就是尽力缩小结构的尺寸。在导入EUV 技术后,即能制造出更小、更快速、更强大的芯片。

同时还能控制成本,在半导体制程工艺已经慢慢趋近物理极限的情况下重要性不断提升。

目前全球晶圆代工产业中,台积电拥有先进的制程,是全球7nm 晶圆代工市场的赢家。

台积电在2018 年实现7nm 制程的突破并量产,拥有成熟的7nm 工艺,并取得华为、苹果、AMD、高通等7nm 芯片订单。

此外,台积电在5nm、3nm 制程上也早有布局。其5nm 制程预计在2020 年实现量产,2023 年可望量产3nm 制程,其在晶圆代工龙头地位短期难以撼动。 

另一方面,在电子零组件小型化、微型化的趋势下,以SiP 为代表的先进封装出现发展机遇。SoC 与SiP 封装都是在芯片层面上实现小型化和微型化系统的产物。

麒麟990 5G 除了是全球首款使用7nm+EUV 制程工艺的晶片外,也是全球第一款5G SoC 芯片,即在一颗芯片中同时封装应用处理器和基带。

而在麒麟990 5G 之前,已公布的5G 手机采用的都是外挂5G 基频。外挂基带使得芯片体积相对较大、及发热与功耗高等问题,导致手机续航能力与4G 相比缩水不少。

把基带整合至SoC 中,不仅能够节省主机板空间,纾缓发热问题,还可以有效地降低功耗,提升续航力。

不过,摩尔定律发展到现阶段,半导体产业要继续向前走,有两种方式,一是继续依照摩尔定律发展,走这条道路的产品有CPU、记忆体、逻辑芯片等,这些产品占整个市场的约50%。另一个就是超越摩尔定律。

现阶段SiP 封装是超越摩尔定律的重要方式。一般情况下, SoC 只整合AP 类的逻辑系统,而SiP 则是整合AP+mobileDDR。某种程度上说SIP=SoC+DDR。随着将来集成度越来越高,eMMC 也很有可能会整合至SiP 中。

随着摩尔定律接近尾声,业内已可预见SoC 生产成本越来越高,易遭遇技术障碍,使得SoC 的发展遇到瓶颈,因此能整合多类晶片的SiP 封装,其发展越来越被业界重视。

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文章来源:钜亨网

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