台积电市值冲新高背后：这项技术功不可没

2019-09-29 14:00:07 来源: 半导体行业观察

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台积电正在投入5纳米及3纳米先进制程，但在先进封装技术上也持续推进，小芯片（Chiplet）系统封装正成为台积电主要客户所重用的技术。

Chiplet（小芯片）系统级封装技术被视为减缓摩尔定律失效的对策，台积电刚宣布与ARM（安谋）合作第一款以CoWaS（基板上晶圆上封装）解决方案，获得硅晶验证的7纳米小芯片系统产品，包括AMD（超微）跟联发科也都是Chiplet先进封装技术的座上宾。

双小芯片系统平面图

搭上5G及客户新品热潮，台积电股价在27日冲上272元历史新高，市值更站上7.05兆元新高。虽然不是第一次（2017及2018年均有纪录），台积电又再度超越英特尔市值2255.8亿美元（约新台币6.97兆元）。

台积电表示，跟ARM合作的小芯片系统于2018年12月完成产品设计定案，并于2019年4月成功量产。台积电表示，这款概念性验证的小芯片系统成功地展现在7纳米FinFET（鳍式场效晶体管）制程及4GHz Arm 核心的支援下，打造的高效能运算系统单芯片(SoC)关键技术。

台积电跟ARM合作的小芯片系统，建置在CoWoS中介层上，由两个7纳米生产的小芯片组成，每一小芯片包含四个Arm Cortex- A72 处理器及一个芯片内建跨核心网状互连汇流排，小芯片内互连的功耗效益达0.56pJ/bit、频宽密度为1.6Tb/s/mm2、0.3 伏LIPINCON 介面速度达8GT/s，且频宽速率为320GB/s。

乐高堆叠，小裸芯片组成系统单芯片

Chiplet近年成为半导体界爆红关键字，传统系统单芯片做法是每一个元件放在单一裸晶上，造成功能越多，硅芯片尺寸越大。 Chiplet的做法是将大尺寸的多核心设计分散到个别微小裸芯片，比方处理器、类比元件、储存器等，再用立体堆叠的方式，以封装技术做成一颗芯片，类似乐高积木概念。

这样一来，厂商有更好的灵活性，生产良率提高，且成本降低。只是，小芯片系统中的各小芯片必须能够透过密集、高速、高频宽的连结，才能确保最佳的效能水准，因此台积电开发的LIPINCONTM技术，让小芯片间资料传输速率达8Gb/s/pin，并且拥有优异的功耗效益。

Chiplet封装，联发科、AMD也采用

不只ARM宣布使用台积电Chiplet小芯片系统技术，联发科也在9月台积电技术论坛宣布，已采用台积电Chiplet技术量产资料中心用途高效能ASIC芯片。

AMD更是今年跟台积电合作7纳米先进制程量产EPYC伺服器处理器，看好以Chiplet小芯片系统级封装、创新芯片架构、异质整合达到摩尔定律所预期的半导体效能提升效果。

AMD执行长苏姿丰坦言，摩尔定律仍然有效，但推进的速度趋缓。过去半导体业靠先进制程微缩，让芯片体积不变，但晶体管密度倍数提升，如今发展逐渐面临瓶颈，必须靠Chiplet封装、异质整合等技术协助智能微缩下，效能还能提升。

中美角力新战场，忙于建立I/O标准

小芯片系统效能关键在微小芯片之间的沟通介面传输效率及功耗，不仅台积电积极发展Chiplet技术，美国国防高等研究计划署(DARPA)也推动电子产业振兴计划(ERI)，希望主导小芯片系统的I/O标准。中国半导体业者也积极期望在物联网产业应用上，利用小芯片系统加快传输效率，并建立自有I/O标准，突然，Chiplet已成为中美角力新战场。

台经院研究员刘佩真表示，微缩制程就是利用缩小芯片的特征尺寸，将芯片体积越缩越小、但功能越放越多；但在芯片微缩成本越来越高下，可以透过异质整合如2.5D/ 3D、fan-out（扇出）和系统级封装来完成。目前小芯片的目标应用场域包括云端、边缘运算、军事和航空领域等。

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