半导体动态杂谈 参考文献链接 https://mp.weixin.qq.com/s/Twq6QtGS81DSMC6BVb1KBw https://mp.weixin.qq.com/s/zA2jpiA7oabixxYT-FqGxQ https://mp.weixin.qq.com/s/UXBKHfSwMOzpOeNxuDGQ3Q 台积电3DFabric封装技术 在Hot Chips 2021年，英特尔，AMD、IBM、ARM、英伟达、三星、高通等科技巨头，Skydio、EdgeQ、Esperanto等待初创公司详细解读其最新芯片技术。 本届Hot Chips除了会议IBM、除了向世界展示最新一代芯片外，三星、高通等芯片制造巨头还分享了台积电最先进的3D封装技术，新思科技CEO谈如何借助AI设计芯片、Cerebras开发世界上最大的芯片等亮点。 介绍了台积电SoIC、InFO和CoWoS等台积电3DFabric公布了技术平台的包装技术CoWoS包装技术的路线图显示了为下一代小芯片架构和内存设计做准备的最新一代CoWoS解决方案包括先进的热处理和COUPE异构集成技术。 
3D Fabric概述
台积电3D Fabric先进的包装技术涵盖2.5D如下图所示。
集成的FanOut (InFO)封装采用由面朝下嵌入的模具组成的重构晶圆，由成型化合物包围。 再分布在环氧晶片上(RDL)。(InFO- l是指嵌入在InFO用于包装模具之间的硅桥晶片RDL模具之间的连接性在金属) 2.5D CoWoS技术利用microbump将芯片(与高带宽内存堆栈)集成到插入器上。最初的CoWoS技术产品(现在CoWoS- s)使用硅插入器和硅插入器RDL相关硅基光刻制造；通过硅通道(TSV)提供与包装凸点的连接。硅插入器技术提供了改进的互连密度，这对高信号计数HBM接口非常重要。台积电最近提供了一种有机干扰器(CoWos-R)，权衡互连密度和成本。 3D SoIC产品利用模块之间的混合粘接提供垂直集成。模具可以面对面配置为导向。TSV连接性由(减薄)模具提供。 InFO和CoWoS产品已连续多年大批量生产。CoWoS最近的创新包括将最大硅插入器尺寸扩展到大于最大光罩尺寸的模具(特别是HBM堆栈），将RDL互联拼接在一起。 SoIC Testchip 台积电最近分享了SoIC资格测试工具的结果如下所示。
使用的配置是(N5) CPU裸片与(N6) SRAM面对背拓扑，裸片垂直接合。(其实一个主要家庭CPU供应商已提前宣布使用台积电SoIC垂直最后一级SRAM连接缓存芯片CPU该芯片将于2022年第一季度上市。 SoIC设计流程 如下图所示：
该过程还需要注意自上而下的系统分为单独的芯片实施，以及对复合配置中热耗散的早期分析。
强调了热分析的讨论BEOL PDN与周围电介质相比，相互连接的低热阻路径chimney性质，如上所示。具体来说，台积电和EDA提高供应商合作SoIC模型离散技术的准确性应用于最初通过粗网格分析确定的特定热点区域。 台积电还提出了将热分析结果纳入台积电的方法SoIC静态时序分析降额因子的计算。就像片上变化(OCV)相同的距离取决于时钟和数据，SoIC路径的热梯度也是一个额外的减少因素。台积电报告称，路径模具上的温度梯度通常是5-10C，一个小的平滑降温时间裕度应该足够了。SoIC路径，20-30C大梯度是可行的。对于温差较小的路径，覆盖这一范围的平面降额将过于悲观-应用 SoIC 计算热分析的结果。 SoIC测试 IEEE 1838标准化工作与模对接口测试(link)定义有关。 边界扫描链用于在印刷电路板上封装到封装测试的芯片上IEEE 1149 标准非常相似，定义了堆栈后测试的控制和数据信号端口。本标准的主要重点是验证SoIC面对面键合和TSV的有效性。 对于SoIC芯片之间的低速I/O，这个定义已经足够了，但是对于高速I/O需要更广泛的接口BIST方法。 用于SoIC的TSMC Foundation IP–LiteIO TSMC库开发团队通常为每个硅工艺节点提供通用服务I/O单元(GPIO)。对于SoIC配置中的die-to-die连接，驱动程序负载较少，台积电提供了“LiteIO设计。如下图所示，LiteIO设计侧重于优化布局，减少寄生ESD与天线电容器，实现裸片之间数据速率更快。
EDA启用 下图列出了最近和主要的列表EDA供应商合作InFO和SoIC开发封装技术的关键工具功能。
台积电继续大力投资2.5D/3D开发先进的包装技术。最近的主要措施是3D SoIC芯片直接安装的方法是分区、物理设计和分析。具体来说，早期热分析是必要的步骤。此外，台积电还分享SoIC eTV资质测试芯片的测试结果。D SoIC设计迅速崛起。 苹果5G芯片研发，失败！ 对于果粉来说，手机信号是一个老大难问题，还没有解决。无论是在火车上，在厕所里，还是在电梯里，iPhone用户可以随时遇到无法连接到网络的困境，而他们周围的Android手机用户可以正常使用换高通5G基带后，iPhone信号不好的问题没有改善。 由于高通和英特尔都做不到，果粉只能把期望寄托在苹果自研基带上。 不幸的是，果粉的基带梦可能不会在短时间内实现。最近，著名苹果披露者和天丰国际分析师在推特上发布了披露。最新调查显示，苹果自己iPhone 5G基带芯片开发可能已经失败，这意味着高通在2023年下半年仍将失败iPhone唯一的5G供应商占基带供应商的100%，而不是高通此前预期的20%。 在过去的几年里，苹果一直在努力开发自己的5G基带芯片，希望能借此摆脱对高通的依赖。遗憾的是，即便在巨资收购英特尔基带部门的基础上，苹果的努力最终似乎并没有取得理想中的回报。问题来了，为什么苹果的自研基带会功亏一篑？在自研基带失败后，iPhone会发生什么变化？ 苹果的基带战争 在开始之前，我们需要了解基带的概念。 众所周知，手机最基本的功能是通信。手机通过接收/发送信号实现通信功能，合成/解码这些信号的芯片是基带芯片。基带实际上是一个负责接收和处理信号的小处理器，无论是最基本的电话还是短信G上网和未来5G通信需要基带作为手机和网络之间的桥梁。 (图源:骁龙官网) 根据市场调查机构Strategy Analytics根据发布的报告数据，在通信基带领域，有三大市场霸主——分别占据55个市场份额.高通占市场份额27%.6.联发科占有7个市场份额.4的三星SLI，超过一半的市场份额掌握在高通手中，高通始终以绝对优势引领基带芯片市场。
（图源：Strategy Analytics） 事实上，苹果早年并没有单方面依赖高通提供的通信基带。早在2007年，乔布斯就发布了第一代iPhone该产品内置英飞凌基带芯片。iPhone 4s因为高通手里拿着大量4G由于专利原因，苹果开始独家与高通基带芯片合作。 但好景不长，作为全球手机芯片市场的霸主和3G、4G与5G高通拥有数千项技术研发领导者CDMA 以及其他技术的专利和专利申请。如此强大的资本使高通大胆决定收取专利份额。除了芯片的成本外，高通还将根据整机手机的价格提取4%的专利份额。 这种做法自然引起了华为、魅族、苹果、三星等手机括华为、魅族、苹果、三星等手机厂商纷纷与高通展开专利战。在日益激烈的战争中，高通不愿意独占iPhone苹果2016年发布的基带业务iPhone 英特尔基带芯片正式引入7系列，希望与高通基带竞争。 （英特尔XMM 图源7560基带：WCCFtech） 事实证明，脱胎于英飞凌无线业务的英特尔基带部门在基带技术实力上不如高通。 为了平衡基带的网络速度，苹果甚至使用软件来降低高通基带的网络速度来平衡差异。到2018年，由于高通与苹果之间诉讼的加剧，英特尔成为苹果的独家基带供应商，这也使iPhone XS、iPhone XS Max和iPhone XR三款产品陷入信号门，口碑几乎暴跌。 进入5G时代过后，由于工艺拉胯，英特尔发布了XMM 8160 5G只能使用10个基带nm制造工艺不仅不如华为的巴龙5000基带(7)nm工艺)，由于各种问题，大规模生产被推迟。在这种情况下，苹果不得不再次与高通和解，以确保iPhone 12系列正常上市。 苹果的第一次基带战争以失败告终。 自主研究基带绝不容易 虽然苹果再次接受了高通公司，间接承认高通公司在基带领域仍然是不可替代的，但作为全球科技领域的霸主之一，苹果显然不愿意长期生活，仍在尽一切努力摆脱对高通公司零部件的依赖。 由于外部供应商无法帮助，核心自然成为一件明显的事情。2019年底，苹果正式宣布投资10亿美元收购英特尔基带业务，以加快自主研发基带的发展。 （图源：YahooNews） “研发 收购，这是苹果一贯的风格。通过收购英特尔成熟的基带研发部门，苹果不仅成功吸收了约2200名英特尔基带研发人员，还获得了多项专利、设备和租赁，涵盖了从蜂窝标准协议到调制解调器结构和调制解调器操作，甚至是成熟的XMM 8160基带。 业内人士普遍认为，在这些人力和技术的推动下，苹果的自主研发基带最早将于2023年完成大规模生产。就连高通首席财务官Akash Palkhiwala据说高通公司预计2023年只会提供苹果iPhone20%的基带芯片需要。 但事与愿违，就像德州仪器一样，Marvell(迈威)全球顶端的芯片巨头一样，苹果也在自研基带上面尝到了苦头。 （图源：英特尔XMM 8160基带） 问题来了，为何研发拥有自主产权的基带如此困难？个人认为，其中存在着两大难点。 首先，通信专利技术的集中化，让这些厂商难以实现突破。要想研发拥有自主产权的通信基带，就必须获得相关的通信专利授权，而这些通信协议的专利，都在高通、华为、爱立信、诺基亚等通信设备运营商的手里。功能机时代的基带巨头博通，就是因为3G、4G通信专利技术的缺失，在4G时代退出了基带业务。 其次，则是经验技术方面的缺失。要想研发拥有自主产权的通信基带，厂商不仅要有半导体芯片设计的相关知识，还必须掌握移动通信系统的底层知识。诸如手机在移动的过程中如何与不同的基站实现连接和传输，如何在偏僻的环境下通过加大功率提高信号能力，如何和成百上千的网络运营商做好兼容适配工作，这些产品的调整是需要大量商用数据来进行的，而疫情会在一定程度上减缓了苹果的推进速度。 iPhone的未来会怎样？ 对苹果而言，无法用上自研基带，意味着接下来还得用上至少一年时间的高通基带。根据外网的BOM成本分析，iPhone系列产品上最贵的元器件既不是三星的OLED屏，也不是苹果自研的处理器，而是高通骁龙5G基带。在被迫使用高通基带的情况下，未来iPhone系列的成本可能会持续上升。 对用户而言，iPhone能否用上苹果自研基带其实影响并不大。一方面，即便苹果iPhone的成本得到控制，产品售价也不会出现明显的下滑。以iPhone 11系列为例，据摩根大通报道，因为产品设计相近，与iPhone X相比，iPhone 11系列产品的制造成本下降了10%，但是售价却完全没有下调。
（图源：newmobilelife） 另一方面，即便用上自研芯片，iPhone的信号问题也不一定能得到改善。 首先，要知道苹果自研基带是继承自英特尔基带团队的研究成果，而英特尔的基带产品在市场上可以说是出了名的“落伍”，在产品能耗、通信能力、网络性能等各方面均不如同类产品，在“新人”和“吊车尾”的双重DeBuff下，苹果自研基带的实际表现还是比较令人担心的。 其次，影响手机信号的要素有很多，除了基带以外，射频系统、天线性能、整机的设计、天线的排布等硬件因素，以及软件的优化、系统的BUG等软件因素都可能直接影响信号。举个例子，即便苹果更换了高通基带，但是iPhone 12、iPhone 13系列依然存在信号问题。 最后，尽管目前遇到了一些困难，但是可以相信苹果肯定还会继续推动自研基带的研发。因为自研基带不仅意味着可以降低综合成本，还意味着苹果可以按照自家的节奏进行开发。在这个手机内部空间寸土寸金的时代，外挂高通基带始终不是长远之计，苹果最终还是会走向集成式自研SoC的道路。 至于全面取代高通，那需要很长的时间，更需要一定的运气。 国内半导体资本 三四年前，国内投资半导体的专业投资人可能还不够凑一桌饭。2021年，已经可以评选Top100半导体投资机构。 半导体投资热潮下，国内半导体公司的数量也呈现爆发式增长。甚至有人感概，近几年国内芯片创业公司的数量，就像摩尔定律一样，疯狂的时候每半年增加一倍。 2022年，半导体的投资人们有一个深刻的感受，一级市场太贵，二级市场持续下跌，投资越来越难做。创业者们也体会到，曾经只要和芯片相关，团队不错就能获得融资，今年开始已经明显感受到压力，投资人开始计算投资回报了。 在国内半导体投资正在迎来寒冬，全球半导体产业迈入下行周期的背景下，中国半导体产业也正在酝酿一场并购。 芯谋研究承办的IC NANSHA“2022中国·南沙国际集成电路产业论坛”上，多位投资人都表示，希望创业者们能放平心态，积极参与到并购整合中。 作为芯片产业发展关键的因素之一，资本又应该如何成为中国半导体产业第三极的推动力？ 国内半导体资本寒冬 半导体行业在美国硅谷是个夕阳行业，但在国内却是个新兴行业。在硅谷做芯片创业很难获得投资，在国内却很容易，这是众多半导体从业者对近年来国内芯片产业最大的感触。 但2022年，无论是国内还是全球，半导体行业都迎来了拐点。今年4月开始，国内芯片的销量出现了显著下滑，国内上市的电子板块也出现了大幅调整。国内芯片设计和封测龙头公司汇顶科技和长电过去一年间股价腰斩。新上市的芯片公司股价破发的现象频发。
二级市场持续下跌，一级市场又太贵，这种倒挂的情况就像是面粉比面包贵，芯片投资越来越难做，以前的Pre-IPO投资吸引力也大幅下降。 “一级市场的估值有刚性，一般来说A轮以20亿估值融资，B轮不可能以18亿估值来融资，这就会导致僵局的出现。”粤澳半导体产业基金、执行事务合伙人刘丹说：“如果企业还在融资烧钱的阶段，融不到钱就可能面临经营困难的问题。要警惕全球半导体下行周期，虽然国内半导体行业的寒冬不一定会到来，但做好准备总没错。” 半导体行业具有周期特性，一般每几年就会经历一轮需求爆发、涨价、扩产、放产能、需求萎缩、过剩、价格下跌的周期，全球半导体产业可能在近两年走入低谷。
华登国际合伙人王林用“资本寒冬”形容现在半导体产业的投融资市场。 “同意资本寒冬的观点，很多国内芯片新创企业再找投资很困难。”武岳峰资本合伙人熊泉同时表示，“一二级市场倒挂时间也不会很长，反过来看这也是一个发展的好机会。现在有一个合理的估值点，投资放慢心态，产业机会可能更大一些。” 资本寒冬，可能会让面临经营困难的公司寻求并购整合，这也将引发国内半导体行业的并购潮。 中国半导体并购潮将到来 纵观全球半导体产业，每个领域都有几家龙头公司，比如PC处理器领域的intel、AMD，手机处理器领域的高通、联发科，但这些公司都经历了几十年的成长，期间也有多次并购才慢慢成长起来。
“认为国内的芯片公司也应该是这样，慢慢需要大家能够报团取暖，毕竟大公司有更多资源。”中芯聚源合伙人张焕麟认为，“要成长为大公司是很难的事情，小公司如果能和产业以及大公司结合，不仅仅是签战略协议，而是深度绑定，有资本和股权的结合，成为一家人，形成合力，会对公司的发展非常有利。” 王林也表示，“在不同场合号召大家要抱团取暖，海外资本市场的整合早就开始了，国外半导体公司在做大做强，国内也应该整合资源，把研发力量聚在一起，强强联合。也号召华登投资过的企业能够整合。” 刘丹也判断，随着产业的发展，群雄并起，会形成几个大的产业平台，这是产业规律。产业整合和并购的机会也非常值得关注。 至于国内半导体并购潮是否会很快到来，雷峰网与多位投资人和业界人士交流发现大家判断不一，有人认为最近几年就会发生，也有人表示不会很快到来。 熊泉给出了一个相对明确的判断，认为两年后国内半导体并购可能会有一个大的发展。 从投资人的角度，大家都意识到了小公司要和大公司一起成长，并购也有利于国内半导体产业的发展，但国内半导体产业要出现并购潮一个不可忽略的阻碍是创始团队。 芯原股份创始人戴伟民说，“国内大家都想做老板，要放下，希望看到更多的并购。” 这也是多位投资人对芯片公司创始人的建议。“要拿得起，放得下。”张焕麟说，“认为，从创始人的角度，上下游绑定更利于企业的发展。从投资人角度来也一样，从产业资本角度、财务资本角度大家一起合力支持。”
资本应该如何支持国内 半导体第三极的发展？ 资本作为半导体产业发展的三大要素之一，对于想要成为中国集成电路产业第三极的南沙和粤港澳大湾区，需要针对粤港澳大湾区和广州南沙的特性有针对性的投资。 “第三极不是第三的意思，而是互补的概念，粤港澳大湾区要发挥市场优势。”熊泉表示。 整体看，粤港澳大湾区集成电路发展的特点和中国在全球半导体产业中的特点很像，那就是应用集中地。 粤澳半导体产业基金合伙人李进先指出，“大湾区过度市场化、过度开放，但集成电路产业相对在制造端周期长、投入量大。从粤澳基金角度，可能需要在制造端和封装端进行资金和资源的比较重度的投资。” “从大湾区发展芯片产业链角度，新增晶圆厂和封装厂的项目是未来整个行业发展的重要领域。”李进先同时表示。 最近几年，南沙大力推动集成电路产业集聚发展，引进培育了芯粤能、芯聚能、联晶智能等一批龙头企业，在国内率先实现宽禁带半导体全产业链布局，初步形成了覆盖宽禁带半导体设计、制造、封测、材料全产业链完整生态，建设约1.97平方公里的集成电路产业园，设立规模21亿元的广东省半导体与集成电路风险子基金。 政策也将和资本一起推动南沙集成电路产业的发展，在IC NANSHA“2022中国·南沙国际集成电路产业论坛”上了解到，南沙制订了《广州南沙新区（自贸片区）促进半导体与集成电路产业发展扶持办法》（即“强芯九条”），从重大项目落户、企业融资、完善集成电路产业链、补贴企业生产性用电、支持企业开展车规级认证等9个方面进行扶持。如，对新引进的集成电路制造类企业给予总投入10%、最高3亿元落户支持；按照企业建设公共服务平台的实际投资额30%，给予最高3000万元一次性补贴；按照企业实际流片费用50%，给予最高2000万元补贴。 另外，国务院发布的《南沙方案》也赋予南沙三项重磅财税政策。 想要在如今的半导体产业找到一条全新的赛道很难，但可以打造差异化，有政策和资本支持的粤港澳大湾区，或许是半导体人才和企业的一个好选择。
参考文献链接 https://mp.weixin.qq.com/s/Twq6QtGS81DSMC6BVb1KBw https://mp.weixin.qq.com/s/zA2jpiA7oabixxYT-FqGxQ https://mp.weixin.qq.com/s/UXBKHfSwMOzpOeNxuDGQ3Q