台积电:AI先进封装竞争延伸至系统级可靠性

Nashnova编辑部
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台积电先进封装副总裁何军在OCP亚太峰会上提出,AI封装竞争已从单颗芯片延伸到整个机架的可靠性验证——这意味着→ 以后不是单个零件过关就行,整台机器每一层都要拆开算缺陷率

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SoIC比CoWoS强在哪?强多少?

台积电SoIC(一种把芯片上下直接堆叠的3D封装技术)搭配三维互连,互连密度是CoWoS(芯片左右平铺的2.5D封装)的56倍,功耗效率高出5倍
这意味着→ 芯片之间搬运数据的"通道"密了56倍、省电5倍——AI算力瓶颈正从"算得快"转向"搬得快且省电"。
节距路线图:2023年9微米→ 2025年6微米(已量产)→ 2029年目标4.5微米;每一步都对应更先进的制程节点,到2029年将匹配A14制程。
用大白话说= 节距越小,同样面积里能塞进的芯片间连接越多,数据搬运能力越强。台积电的计划是六年内把这个密度再翻一轮。
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为什么"单个零件合格"不够了?

何军提出AI系统可靠性要按机架→托盘→板卡→组件四层逐级拆解,整机缺陷率须低于1000 DPPM(每百万台中缺陷数)。
逐层分摊的算法:一个机架含20个托盘 → 托盘级须低于50 DPPM;每个托盘含两块板卡 → 板卡级须低于25;每块板卡含两个组件 → 组件级须低于12
这意味着→ 组件级缺陷率的门槛被压到了12 DPPM——比消费电子严苛得多,倒逼台积电和客户从"零件过检"转向"整机过检"。
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每一层具体要做什么?

机架层:系统冗余、容错之外,还需更强的热管理和软硬件联合验证。
托盘层:引入可制造性设计(DFM,让设计天然适合量产)、可装配性设计(DFA,让组装环节少出错),加上模块级应力测试和老化测试。
板卡层:采用ECC(一种自动纠错机制)等可靠性设计,做晶圆级老化测试,包括HTS(高温存储)和HTOL(高温工作寿命)加速应力测试。
组件层:台积电负责晶圆级CP测试、裸片级测试、可靠性筛选与冗余设计。
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玻璃布短缺带来了什么新风险?

AI需求激增导致全球玻璃布(CoWoS封装基板的核心材料)短缺,台积电被迫将供应商从单一来源扩展至五家以上
但多元化本身不自动降低风险:不同供应商的玻璃布在热膨胀系数和弹性模量上存在差异,可能影响封装变形、机械应力和组装良率。
这意味着→ 台积电必须建立覆盖材料、封装、系统三级的验证框架——新材料来源须通过封装级和系统级双重验证才能导入量产。
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开发周期怎么压缩?

何军以CoWoS-L为例:上一代开发周期约两年,目前正朝一年迈进,整体时间线缩短约四分之三
这意味着→ 传统的"先设计、再验证、再量产"串行模式被打破,系统集成商、供应商、设备厂商须在台积电认证规划阶段就同步启动验证
用大白话说= 以前是一个接一个排队过关,现在是所有人同时上场、边跑边验。AI芯片迭代越来越快,这种并行协作能否全面落地,是台积电与合作伙伴共同面对的核心挑战。

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