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le premier produit de packaging lancé par tsmc est cowos (chip on wafer on substrate), qui place les puces logiques et la dram sur un interposeur en silicium, puis les emballe sur le substrat. zhang zhongmou a déclaré qu'à l'avenir, le modèle commercial de tsmc consistera à fournir un ensemble complet de services et à réaliser la production et la fabrication de l'ensemble de la puce.

en 2016, nvidia a lancé la première puce graphique gp100 utilisant le packaging cowos, lançant ainsi la première vague de boom de l'intelligence artificielle. ensuite, google alphago a vaincu le tpu 2.0 derrière ke jie. le packaging cowos utilisé a également été produit par tsmc.

aujourd'hui, cowos est devenu une technologie incontournable par les puces ia, et le packaging avancé a également pénétré profondément dans l'industrie des semi-conducteurs et est devenu un domaine brûlant qui n'est pas moins populaire que les processus avancés.

mais pour tsmc, qui a lancé foundry 2.0, cowos seul ne suffit évidemment pas, d'autant plus que sa capacité de production est limitée et ne peut même pas répondre aux besoins de nvidia.il est urgent d’introduire des produits d’emballage plus nombreux et de meilleure qualité.

lorsque nous examinons l'ensemble du marché de l'emballage avancé, nous constatons qu'en plus des emballages 2.5d et 3d qui ont fait l'objet de vives discussions au cours de l'année écoulée, plusieurs nouvelles technologies sont de plus en plus souvent mentionnées. les puces ia ont rendu cowos populaire. elle a désormais mis en scène le foplp et les substrats en verre dans des emballages avancés.

s'emparer de la plage foplp

pourquoi l'emballage au niveau du panneau de distribution (foplp) est-il devenu un favori parmi les fabricants ?

en 2016, tsmc a commencé à développer la technologie fowlp (fan-out wafer-level packaging) appelée info (integrated fan-out packaging), qui a été utilisée sur la puce a10 des téléphones mobiles de la série iphone 7, éliminant les fonderies samsung de l'approvisionnement d'apple. chaîne, puis l'industrie de l'emballage et des tests a suivi les traces de tsmc et a commencé à promouvoir la solution fowlp, dans l'espoir d'attirer des clients à moindre coût.

cependant, après quelques années, la solution de packaging fowlp n'a pas fait beaucoup de percée en termes de technologie. en termes d'applications de terminaux, elle reste encore sur des produits de processus matures tels que le pmic (power management ic), ce qui rend difficile son implantation. porte de plus de clients.

à cette époque, le foplp est monté sur scène et est passé du niveau de la plaquette au niveau du panneau. il présente les avantages d'un faible coût unitaire et d'un emballage de grande taille, et a également attiré l'attention des fabricants de puces d'ia.

la principale différence entre le packaging au niveau tranche et le packaging au niveau panneau est qu’au lieu de réassembler les puces coupées sur une tranche, le premier les réassemble sur un panneau plus grand. cela permet aux fabricants de conditionner un grand nombre de puces, réduisant ainsi le coût du processus de conditionnement. cela améliore également l'efficacité du conditionnement, car grâce au conditionnement sur un substrat carré, la surface utilisable peut être jusqu'à sept fois supérieure à celle d'une plaquette circulaire de 12 pouces, c'est-à-dire qu'un plus grand nombre de puces peuvent être placées dans la même surface unitaire.

source de l'image samsung

il convient de mentionner que ce marché émergent connaît une croissance très rapide. gabriela pereira, analyste de l'emballage des semi-conducteurs chez yole group, a déclaré : « en regardant l'ensemble du marché de l'emballage en éventail, le fowlp reste le type de support principal, tandis que le foplp est toujours considéré comme un marché de niche en termes de revenus, a rapporté yole intelligence dans fan-. out packaging 2023 》le rapport estime que la taille du marché du foplp sera d'environ 41 millions de dollars américains en 2022 et devrait afficher un taux de croissance annuel composé significatif de 32,5 % au cours des cinq prochaines années, pour atteindre 221 millions de dollars américains d'ici 2028.

en fait, l’adoption du foplp connaîtra une croissance plus rapide que le marché global de diffusion, sa part de marché par rapport au fowlp passant de 2 % en 2022 à 8 % en 2028. cela signifie que foplp devrait se développer dans les années à venir, à mesure que davantage de lignes de production de panneaux seront lancées et que des rendements plus élevés entraîneront une meilleure rentabilité. "

la dernière bonne nouvelle est que nvidia a l'intention d'utiliser un packaging fan-out au niveau du panneau (communément appelé foplp) pour les dernières puces blackwell. la capacité de packaging cowos de nvidia pour les produits blackwell est limitée. des rumeurs courent selon lesquelles le blackwell gb200 pourrait également être commercialisé à l'avance. de l’année prochaine (2025-2026) pour commencer à utiliser le foplp, plutôt que le calendrier initial de 2026. en outre, amd a également commencé à contacter les entreprises concernées pour se préparer à utiliser le foplp dans les futures puces ia.

en conséquence, un groupe d’entreprises taïwanaises d’emballage et de tests accélèrent le développement du foplp.

parmi les usines de conditionnement et de test de semi-conducteurs de taiwan, licheng a été la première à investir dans l'aménagement de lignes de production de masse de foplp. elle a commencé à construire la première ligne de production de foplp au monde à l'usine n°3 de zhuke en 2016 et a officiellement lancé la production de masse en 2019. xie yongda, pdg de powercheng, a déclaré que powercheng a environ deux ans d'avance sur l'industrie et est optimiste qu'à l'avenir, dans la génération ia, davantage de solutions foplp seront utilisées dans des emballages hétérogènes, qui devraient porter leurs fruits en 26 et 27 ans.

innolux utilise des équipements d'usine de 3,5 générations qui n'ont aucune valeur à transformer. près de 70 % des équipements peuvent continuer à être utilisés. il s'agit actuellement de la ligne de production avec la plus grande taille de panneaux. innolux investit dans la recherche et le développement du foplp depuis 8 ans. elle a non seulement reçu des subventions du projet a+ du ministère des affaires économiques, mais a également coopéré avec l'institut de recherche industrielle. elle devrait officiellement entrer dans la production de masse au cours du quatrième. trimestre de cette année, et apportera des revenus l'année prochaine. venez à une contribution de 1 à 2 points de pourcentage.

selon une enquête menée par l'organisme de recherche trendforce, il existe trois modèles principaux pour l'introduction de la technologie d'emballage foplp : premièrement, les fonderies d'emballage et de test convertissent les méthodes d'emballage de circuits intégrés grand public de l'emballage traditionnel au foplp. deuxièmement, les fonderies de plaquettes professionnelles et les fonderies d'emballage et de test conditionnent les gpu ai et convertissent le modèle d'emballage 2,5d du niveau de la plaquette au niveau du panneau. troisièmement, les fabricants de panneaux ciblent des applications telles que la gestion de l’énergie et les circuits intégrés grand public.

et les grands constructeurs évoluent également très rapidement. le président de tsmc, wei zhejia, a expliqué pour la première fois les progrès de la configuration foplp lors d'une récente conférence de presse. tsmc a mis en place une équipe de recherche et développement et des lignes de production.elle en est encore à ses balbutiements et il s’attend à ce que la technologie mûrisse dans trois ans, lorsque tsmc disposera de capacités de production de masse.

immédiatement après, lors de la conférence de presse d'ase investment holdings, le directeur de l'exploitation, wu tianyu, a déclaré qu'ase recherchait des solutions au niveau des panneaux depuis plus de cinq ans, en commençant par 300 mm × 300 mm et en s'étendant à l'avenir jusqu'à 600 mm × 600 mm.

en dehors de taiwan, le sud-coréen samsung fait également la promotion intensive de la technologie d'emballage foplp.

il y a 8 ans déjà, samsung electro-mechanics a développé la technologie foplp pour la galaxy watch et a commencé la production de masse en 2018. en 2019, samsung electronics a acquis plp auprès de samsung electro-mechanics pour 785 milliards de won (environ 581 millions de dollars américains). jusqu'à présent, les puces galaxy watch 6 utilisent toujours cette technologie, en utilisant foplp combiné à la technologie d'empilement de packages (pop) pour intégrer le cpu, le pmic et la dram dans le chipset.

kyung-hyun kyung, ancien directeur de la division semi-conducteurs (ds) de samsung electronics, a expliqué la nécessité de la technologie plp lors de l'assemblée des actionnaires de la société en mars de cette année. "la taille des substrats des puces ia est généralement de 600 mm x 600 mm ou 800 mm x 800 mm, ce qui nécessite des technologies telles que le plp", a-t-il déclaré, ajoutant : "samsung electronics développe et travaille également avec des clients."

samsung propose actuellement le foplp pour les applications nécessitant une intégration de mémoire à faible consommation, telles que les appareils mobiles et portables, et prévoit également d'étendre sa technologie d'emballage 2,5d i-cube au plp.

comparé à tsmc et samsung, intel semble moins enthousiaste à l'égard du foplp. bien qu'il dispose également de réserves techniques pertinentes, il n'a pas encore fait de grands progrès dans le domaine du foplp.

il convient de mentionner qu'en raison de l'intégralité des commandes, tsmc a commencé à étendre à grande échelle ses usines d'emballage existantes et achète même des usines d'emballage à d'autres sociétés à des prix élevés pour répondre aux besoins des clients.

en août de cette année, tsmc a annoncé avoir acheté l'usine de panneaux innolux nanke de 5,5 génération (nanke fourth factory) et les installations auxiliaires pour environ 528 millions de dollars américains, et la transaction devrait être finalisée en novembre. selon l'annonce, la superficie du bâtiment de l'usine équivaut approximativement à plus de 96 000 mètres carrés. il est entendu que les deux parties négocient pour acheter non seulement nanke factory 4, mais aussi deux usines. la prochaine transaction pourrait être innolux nanke factory 5.

dans la liste d'achat d'équipements émise par tsmc, le numéro ap 8 a été inclus, ce qui signifie qu'après la construction de deux usines de conditionnement dans l'ap 7 de l'usine de chiayi, l'ancienne usine innolux nanke sera la prochaine base de conditionnement avancée, et les plans pour l'année prochaine, l'installation commencera au premier trimestre et, selon le calendrier, elle pourra être investie plus tôt que la nouvelle usine de chiayi pour soutenir la capacité de production cowos la plus manquante pour la deuxième usine suivante, qui pourrait être intéressée ; coopérer avec tsmc sur le foplp.

parmi les grands fabricants, le foplp est devenu un champ de bataille, mais pour les puces ia, cette technologie de packaging à elle seule ne suffit pas.

concours de substrat de verre

pourquoi le foplp a-t-il besoin d'un substrat en verre ?

le foplp se caractérise par l'utilisation de substrats plus grands, mais les substrats en plastique traditionnels sont sujets à des problèmes de déformation à mesure que les circuits intégrés deviennent de plus en plus grands. à mesure que de nombreux fabricants d'emballages commencent à utiliser des substrats de grande taille, ce problème devient de plus en plus important.

en plus de la déformation, les substrats en plastique (substrats en matériaux organiques) approchent constamment de la limite d'accommodation, en particulier leurs surfaces rugueuses, ce qui peut affecter négativement les performances inhérentes des circuits ultra-fins. dans de tels cas, le verre sert de nouveau matériau de substrat. est entré dans l’industrie des semi-conducteurs.

en tant que nouvelle solution, le substrat en verre a une surface plus lisse que le substrat en plastique, et le nombre d'ouvertures dans la même zone est bien supérieur à celui des matériaux organiques. il est rapporté que la distance entre les trous traversants du noyau de verre peut être inférieure à 100 microns, ce qui peut directement augmenter de 10 fois la densité d'interconnexion entre les puces. une densité d'interconnexion accrue peut accueillir un plus grand nombre de transistors, permettant des conceptions plus complexes et une utilisation plus efficace de l'espace ;

dans le même temps, le substrat en verre présente de meilleures performances en termes de propriétés thermiques et de stabilité physique, est plus résistant à la chaleur et n'est pas sujet à la déformation ou à la déformation due aux températures élevées. de plus, les propriétés électriques uniques du noyau en verre le rendent plus performant. sa perte diélectrique est plus faible, permettant une transmission de signal et de puissance plus claire. par rapport au plastique abf, l'épaisseur du substrat à noyau de verre peut être réduite d'environ la moitié. l'amincissement peut également améliorer la vitesse de transmission du signal et l'efficacité énergétique.

mais les substrats en verre ne sont pas sans inconvénients. les feuilles de verre, qui ont généralement une épaisseur de 100 µm ou moins, sont susceptibles de se fissurer ou de se briser en raison de la pression exercée lors du transport, de la manipulation et de la fabrication, ce qui nécessite des équipements et des processus spécialisés pour utiliser et gérer ce matériau.

de plus, un obstacle important auquel sont confrontés les substrats en verre est le manque de normes uniformes concernant la taille, l’épaisseur et les propriétés des substrats en verre. contrairement aux plaquettes de silicium, qui suivent des spécifications mondiales précises, les substrats en verre manquent actuellement de dimensions et de propriétés universellement acceptées. les défauts standardisés compliquent les problèmes dans les usines de fabrication de semi-conducteurs, où les fabricants peuvent remplacer les substrats sans modifications significatives du processus. la question de la compatibilité, non seulement entre les différents lots de substrats en verre, mais également entre les substrats et les dispositifs semi-conducteurs qu'ils supportent est étroitement liée. les propriétés électriques et thermiques uniques du verre doivent être compatibles avec les dispositifs semi-conducteurs. les performances sont soigneusement adaptées.

les caractéristiques des substrats en verre incitent l'industrie à les adopter, mais les défis techniques qu'ils posent ont découragé de nombreuses petites et moyennes entreprises. seuls quelques géants sont prêts à être les premiers à manger des crabes.

source de l'imageintel

en septembre 2023, intel a annoncé le lancement de l'un des premiers substrats en verre du secteur pour les emballages avancés de nouvelle génération, dont le lancement est prévu dans la seconde moitié de cette décennie, entre 2026 et 2030.

"après une décennie de recherche, intel a réalisé des substrats de verre d'emballage avancés à la pointe de l'industrie", a déclaré babak sabi, vice-président senior et directeur général de l'assemblage et du développement des tests chez intel. "nous sommes impatients de lancer ces technologies de pointe qui le feront. permettre aux acteurs clés et aux clients des fonderies d’en bénéficier dans les décennies à venir.

il est entendu qu'il y a 10 ans, intel a investi 1 milliard de dollars dans une usine en arizona, aux états-unis, pour établir une ligne de r&d et une chaîne d'approvisionnement sur les substrats en verre. intel a une longue histoire dans la promotion de la prochaine génération d'emballages, leader de l'industrie de la céramique. dans les années 1990. la transformation de l'emballage en emballage biologique, en prenant la tête de la réalisation d'emballages halogènes et sans plomb et en inventant une technologie avancée d'emballage de puces intégrées.

samsung a rapidement suivi les traces d'intel et a rejoint la concurrence. lors du ces 2024 en janvier 2024, samsung electronics a proposé d'établir cette année une ligne de production de produits d'essai sur substrat de verre, dans le but de produire des produits d'essai en 2025 et d'atteindre une production de masse en 2026.

en mars de cette année, samsung electronics a commencé à développer conjointement des substrats en verre avec de grandes filiales électroniques telles que samsung electro-mechanics et samsung display. samsung electro-mechanics devrait apporter sa technologie exclusive dans la combinaison de semi-conducteurs et de substrats, tandis que samsung display le fera. contribuer à l'artisanat du verre. il est entendu que c'est la première fois que samsung electronics mène conjointement des recherches sur les substrats en verre avec des sociétés de composants électroniques telles que samsung electro-mechanics et samsung display.

bien entendu, samsung et intel ne sont pas les seules entreprises à travailler sur la technologie des substrats de nouvelle génération.le fabricant japonais ibiden a également rejoint les travaux de conception et de r&d sur le verre skc, une filiale du groupe sk, a créé une filiale, absolux, pour développer de nouvelles capacités de production de masse. il a établi des partenariats avec des sociétés telles qu'amd et lg innotek. a également déclaré que le verre sera à l'avenir le principal matériau pour les substrats d'emballage des semi-conducteurs, et la société envisage de développer des substrats en verre.

en dehors de ces constructeurs, celui qui mérite le plus d’attention est sans aucun doute tsmc.

bien que tsmc n'ait pas mentionné auparavant la technologie des substrats en verre, compte tenu de l'accumulation de l'entreprise dans le domaine de l'emballage,il est probable qu'elle dispose déjà de réserves techniques pertinentes,selon les médias, des rumeurs circulent dans l'industrie selon lesquelles tsmc aurait redémarré la recherche et le développement de substrats en verre pour répondre aux besoins futurs de nvidia en matière de foplp.

en outre, les fabricants taïwanais d'équipements semi-conducteurs ont également pris des dispositions à l'avance. titanium, qui coopère avec intel depuis de nombreuses années, a lancé et rassemblé les chaînes d'approvisionnement pertinentes pour établir l'e-core system alliance des fournisseurs de substrats de verre, dans le but de remporter des commandes. d'intel et tsmc.

pour l'industrie de l'emballage, le foplp et le substrat en verre sont comme les deux faces d'un même corps. si vous souhaitez appliquer le foplp à grande échelle, vous avez besoin d'un substrat d'emballage plus grand, et les substrats d'emballage plus grands ne peuvent pas contourner le substrat en verre. la demande de foplp se poursuit si le prix augmente, la production de masse de substrats en verre continuera de s'accélérer.

de la plaquette au panneau

en fait, le foplp, en tant que technologie dérivée du fowlp, n'a pas reçu beaucoup d'attention au début. d'une part, les produits d'application sont limités. d'autre part, cette technologie ne teste pas seulement les capacités d'emballage des fabricants. mais aussi les capacités du processus. regardez, le foplp peut être considéré comme une technologie pour le traitement du fowlp et des cartes de circuits imprimés, qui nécessite souvent la coopération de fabricants de deux industries différentes pour obtenir les résultats souhaités.

c'est aussi la raison pour laquelle intel et samsung peuvent réaliser les progrès les plus rapides dans ce domaine.le premier est le leader de l'industrie américaine des semi-conducteurs depuis de nombreuses années et contrôle la majeure partie de la chaîne d'approvisionnement américaine en semi-conducteurs, tandis que le second est un énorme groupe en soi, impliqué dans tous les aspects de la production et de la fabrication des semi-conducteurs, et peut résoudre les problèmes plus rapidement. .

et ils ont sans aucun doute exercé une pression accrue sur l'activité d'emballage de tsmc. à mesure que le foplp et les substrats en verre mûrissent progressivement, il est difficile de garantir que des fabricants comme nvidia et amd se tourneront vers d'autres fabricants d'emballages pour des raisons techniques.

en outre, l'essor du foplp et des substrats en verre nous permet également de voir davantage d'opportunités pour le conditionnement au niveau des panneaux. étant donné que les deux technologies utilisent des tailles de panneaux similaires, elles sont complémentaires en termes d'augmentation de la densité des puces, de réduction des coûts et d'amélioration de l'efficacité de la fabrication. la future industrie de l’emballage est très susceptible de se développer dans cette dimension.

après avoir redéfini le paysage de l’emballage avancé, qui peut récolter le plus de dividendes ?