英特爾突破超大型晶片封裝瓶頸 目標打造24倍光罩尺寸AI晶片

記者黃仁杰／編譯

英特爾（Intel）宣布，在先進封裝技術取得重大突破，成功解決超大型晶片封裝（Encapsulation）關鍵瓶頸，未來將可打造尺寸達24倍光罩（Reticle）大小的超大型晶片封裝（Hyper-Large Form Factor，HLFF），為下一代AI、高效能運算（HPC）及大型資料中心晶片奠定基礎。

這項技術將由英特爾位於美國新墨西哥州Rio Rancho先進封裝基地推動。公司表示，目前已可實現相當於業界標準8倍光罩尺寸的封裝能力，預計2028年前可突破12倍光罩，而最新研究更已瞄準24倍光罩封裝。

英特爾指出，隨著AI晶片規模持續擴大，半導體產業早已從單一大型晶片設計，轉向由多顆晶粒（Chiplet）組成的大型封裝架構，透過不同功能晶粒整合在同一封裝內，以突破製程微縮限制，同時提升運算效能與設計彈性。

目前英特爾主要採用EMIB及Foveros等先進封裝技術，藉由高速互連技術將多顆晶粒整合成大型晶片系統。

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不過，當封裝尺寸持續放大時，也帶來新的技術挑戰，其中最大難題之一便是封裝材料（Underfill）填充距離不足。

Underfill是一種填充材料，用於封裝晶粒與基板間的縫隙，提升機械強度與散熱能力。隨著封裝尺寸愈來愈大，材料必須流經更長距離，容易形成氣泡與空隙，影響產品可靠度。

英特爾表示，目前EMIB封裝的填充距離約40毫米左右，傳統封裝更僅約22毫米，若封裝尺寸提升至5倍甚至10倍光罩以上，現有製程已難以滿足需求。

為解決此問題，英特爾研究團隊提出三項改善方案，包括重新設計Underfill材料配方、改採多點注膠取代單側注膠，以及優化固化（Cure）流程，大幅降低封裝內部空隙，成功實現近乎零空洞（Void-free）的封裝品質。

公司表示，目前已完成多款HLFF原型驗證，包括超過5倍光罩尺寸的EMIB封裝，可整合18顆晶粒，其中包含12組高頻寬記憶體（HBM），並成功完成40毫米填充距離測試。

此外，更大型、超過7倍光罩尺寸的EMIB封裝，以及採用Foveros 3D封裝的2倍與4倍光罩產品，也已完成零空洞封裝驗證，其中2倍光罩產品更已通過完整可靠度測試。

除了封裝本身，英特爾此次研究也同步提出多項支援技術，包括可提供每通道64Gb/s高速傳輸的EMIB-T互連技術、將矽電容嵌入基板提升供電效率、加入備援通道提升良率，以及可承受15至25kW散熱需求的模組化液冷架構。

英特爾表示，未來將持續推進超大型封裝技術，短期內突破12倍光罩尺寸，並朝24倍光罩甚至更大型的面板級封裝（Panel-Level Packaging）發展，未來規模可望超過50倍光罩。

隨著AI模型持續擴大、資料中心對運算能力需求快速攀升，超大型晶片封裝被視為突破單一晶片尺寸限制的重要方向。目前英特爾與台積電皆積極投入面板級封裝技術競賽，希望透過更大規模封裝整合更多晶粒與HBM，打造新一代高效能AI晶片。

來源：wccftech