作者：戴夫-拉默斯

封装已成为半导体行业最有力的创新形式之一。随着传统的（几何）扩展变得越来越困难，各种 "等效扩展 "创新已崭露头角，特别是 193 纳米沉浸式光刻、应变硅、高 K/金属栅极、finFET、全耗尽 SOI 和垂直 NAND。

现在轮到包装行业了，这让全球首创公司（GLOBALFOUNDRIES）包装研发副总裁戴夫-麦肯（Dave McCann）等专家成为焦点。

McCann 在纽约州马耳他市的办公室接受采访时说，越来越多的客户正在转向封装创新。"他说："在所有应用领域，客户比以往任何时候都更倾向于在一个封装中集成多个芯片，以解决扩展方面的限制。

对于服务器和网络等高带宽应用，McCann 表示，GF 是唯一一家大批量生产 32 纳米 TSV 的代工厂。

GF 和 美光技术合作开发了 混合内存立方体（HMC）产品，GF 负责创建支持 TSV 的逻辑层，并将其与美光的 DRAM 芯片堆叠在一起。

"我们收到了许多客户对 2.5D 设计的要求，这些要求利用了我们在 ASIC 我们在 ASIC以及内存和高速 Serdes 方面的经验。其中大部分都是在硅插芯上进行的，我们在其上创建了高密度迹线，以实现 ASIC 和存储器之间的互连，从而使客户获得非常高的带宽产品"。

射频和物联网创新也受到多芯片应用的推动，利用来自不同 GF 晶圆厂和节点的芯片。他补充说，这样就能在最具成本效益的节点上使用芯片，而不是强迫集成和次优成本。

在一些射频和物联网应用中，一个令人感兴趣的研发方向是使用玻璃基板，而不是损耗过大的硅。"我们相信，利用穿透玻璃通孔，我们可以创建非常密集的互连，并摆脱所有无源器件。产品可以变得更薄，"McCann 说。光子技术是另一个重要领域。我们的目标是将光子信号直接引入模块，而不是停留在电路板或背板上。

对于高端移动和其他市场，McCann 说："晶圆级扇出是一项了不起的技术，首先可以实现更多的 IO。以后，我们还将看到它用于集成多个芯片，首先是内存和应用处理器。不过，高密度扇出应用的成本将高于它们将取代的低成本基板封装。

薄玻璃和 FO-WLP 使多个芯片可以非常靠近地放置在一起，从而实现了更小的占地面积、更薄的外形和更高的性能。由于省去了层压基板，因此外形更薄。McCann 指出，这些技术 "对射频和物联网特别有意义，因为高频信号损耗低"。

"成本最低的 WLFO 供应链将利用 OSAT 做它们最擅长的事情。我们不想做 OSAT 可以做得同样好或更好的事情。麦肯说："特别是在主流技术领域，OSAT 可以向许多客户提供解决方案，而且比我们内部提供的成本更低。他补充说，这使客户可以灵活地使用他们想要使用的供应链。

"GF与IBM微电子部门的结合带来了新的机遇，包括高密度堆叠应用。作为唯一一家在逻辑高密度三维 TSV 方面拥有 HVM 经验的代工厂，我们为市场带来了可信度，"McCann 说。除了三维 TSV 之外，GF 还在内部设计和开发 2.5D 硅内插产品，在 OSAT 进行批量生产，"提供了设计技能与低成本生产途径的最佳组合"。

"GF 还在研究低成本的替代品 内存技术 McCann说："这些技术可以在不增加层成本的情况下与新的硅节点一起扩展，并可用于多种产品技术。 GF 产品组合涵盖 2.5D 和 3D 包装解决方案

行业分析师表示，他们正在密切关注该代工厂的封装技术。

渥太华ChipWorks高级研究员 Dick James 说，GF 有机会进一步利用 IBM Microelectronics 在过去十年中开发的硅通孔和内插技术。詹姆斯指出，最近发布的国际半导体技术路线图（ITRS）执行摘要强调了在系统级封装解决方案中集成异构集成电路的必要性。James说，将高带宽内存与图形处理器整合在一起是未来一个特别重要的领域，这将利用纽约州GF Fishkill工厂的插片经验。McCann 补充说，这也将利用 GF 在大型薄芯片堆叠方面的专业技术。

总部位于得克萨斯州奥斯汀的封装咨询公司TechSearch International 的总裁 Jan Vardaman 说，她的公司看到高性能应用中硅内插层的使用越来越多。"她指出："使用硅内插件可以在顶部使用散热器来帮助散热。

Vardaman 说，晶圆级扇出封装的使用也带来了许多基础设施的变化，首先是集成电路/封装的协同设计。

迄今为止，大多数应用处理器一直使用带有倒装芯片互连的层压基板。"有了扇出 WLP，就不需要传统的带底部填充的层压基板了。只是基础设施发生了很大变化。所有的封装都可以在代工厂或拥有非传统 OSAT 组装线的 OSAT 进行，"Vardaman 说。

TechSearch 发现，FO-WLP 在基带处理器、射频收发器和开关、电源管理集成电路 (PMIC)、汽车雷达模块、近场通信 (NFC)、音频编解码器、安全设备和微控制器等领域的广泛应用正在迅速普及。

用于 2D、2.5D 和 3D 互联的 GF 协作供应链模型

这也难怪，客户们纷纷涌向戴夫-麦肯的办公室。麦肯说，"客户参与的数量正在成倍增加"，OSAT 合作伙伴和内部开发技术的组合吸引了他们。

"GF不打算成为OSAT。但如果 OSAT 没有投资，我们可以在内部开发独特的能力并获得差异化优势，那么我们就会与 OSAT 合作，将该解决方案投入生产，"McCann 说。

最近，数据中心行业对硅光子技术的讨论甚嚣尘上。这究竟是怎么回事呢？云计算、移动数据、视频流和物联网（IoT）推动着数字世界不断扩大。据估计，到 2016 年底，通过数据中心推送的数据将超过 6 ZB（即相当于约 2500 亿张 DVD），预计到 2020 年这一数字将翻一番。此外，网络带宽每两到三年翻一番，这意味着链路数量和每个链路的数据容量都在翻倍--10G 正在变成 25G，40G 端口正在演变为 100G 端口。要在数据中心内（服务器、交换机和存储设备之间）移动所有这些数据，就必须广泛采用光通信，以适应存储和计算需求的增长。使用铜线和光纤技术传输数字信息将无法跟上摩尔定律的步伐。

长期以来，光电子行业一直在研究混合硅技术，如磷化铟和硅锗。时至今日：传统的 CMOS 制造厂已经能够成功制造光子集成电路和光学元件，而无需特殊的加工步骤和额外的相关成本。激光技术也发展出了不同的光纤技术（SMF 和 MMF），支持 1550 和 1310 模式的多种波长。

对于数据中心而言，这有助于推动更长距离的光纤连接，以克服铜缆 100 米的限制。光连接可解决数据中心内长达 2 千米、数据中心外长达 80 千米的连接问题。最后，技术分析师预计，基于 SiPh 的模块、激光器和光纤部署将出现大幅增长，其中两大市场将推动这一势头：数据通信和电信正在数据中心互联（DCI）、城域网、内容分发网络（CDN）和基站前端市场创造新的市场。得益于云数据中心流量的高速增长和光传输网络向 400G 的过渡，云数据中心巨头们声称，到明年，他们将消耗全球四分之三的光纤。这意味着从 2017 年开始，基于 SiPh 的 100G 端口将以每年数百万个的速度递增。

此外，每年部署的服务器数量激增至 1200 万台以上，机架到机架、机架到交换机以及交换机到交换机的连接正在向基于光纤的连接转变，以满足电力需求旺盛的数据中心的网络带宽要求，同时降低总体拥有成本（TCO）。

这让我对板载光学器件、PSM4、QSFP56 和 CFP4 类型的模块和外形尺寸持热切的乐观态度。SiPh 技术的进步对数据中心的速度至关重要。思科 VNI最近的一次更新估计，DCI 到 DCI 之间的流量相当于数据中心内部流量的 1/7。这意味着，在不久的将来，DCI 到 DCI 和城域链路将需要 100G 链路的带宽和密集连接。出于所有显而易见的原因，SiPh 芯片是降低成本和功耗，同时提高带宽和容量的正确选择。值得注意的是，城域网和 CDN 网络将成为推动硅光子技术发展的关键因素。

来源：思科全球云指数来源：思科全球云指数：2014-2019

在视频流和整体宽带接入及回程网络的推动下，内容提供商、网络运营商和内容交付网络都出现了巨大的增长。这种永不满足的带宽需求促使视频流网络转向基于多 100G SiPh 的解决方案。特别是在长途传输网络中，将需要多 100G 线路速率、400G 以及高达 1.2Tera bits 的转发器和 muxponders 线路卡。一些光学公司已经开始在这一领域展示基于 200G 的解决方案，这为光学元件供应商、模块制造商和硅光子芯片制造商创造了巨大的机会。硅光子技术的增长阶梯来自新的第五代蜂窝系统 5G 技术。真正的问题是：为什么 5G 会推动硅光子技术出现拐点？无线基础设施专家声称 5G 是一项万能技术，与 LTE 技术相比，它将支持 10G/s 的带宽，1000 倍的容量，最低往返延迟 ~1ms。爱立信、诺基亚和华为等顶级基础设施供应商正在积极寻找新的架构，以最低的总体拥有成本满足带宽要求，实现 5G 梦想。一些主要趋势是大规模阵列天线和毫米波通信，并在现场部署许多远程射频头（RRH）（又是小蜂窝！）。在前端，所有这些远程射频头都连接到一个集中式无线接入网（CRAN），即超级基站（应该说是虚拟化基站吗？）由于这些基站相互隔离，距离长达数公里，因此需要高速可靠的连接网络。这就是基于 OTN 的硅光子连接的需求所在，当 5G 基站部署加速时，基础设施的增长将呈爆炸式增长，仅中国就将拥有数以百万计的硅光子端口和容量。但实际上，5G 部署还有点遥远，也就是说，可能要到 2018 年及以后（更有可能是 2020 年以上）才会开始。但很明显，5G 前沿架构将推动对各种硅光子模块和芯片组的需求。超级互联世界的逐步发展正将光子学推向一个拐点。现在，问题不在于 "是否"，而在于 "何时"？从云数据中心、DCI-to-DCI、城域网和长途传输网络以及 5G 基站开始，将推动硅光子解决方案和部署端口的发展势头和需求。随着 2017 年的临近，数据中心原始设备制造商和电信运营商将迎来一个拐点。最终，电信和数据中心对高速、高带宽数据的需求将推动生态系统和硅光子技术的发展。要了解有关采用突破性半导体技术的超云数据中心解决方案的更多信息，请下载本最新演示文稿或联系您的 GLOBALFOUNDRIES 销售代表。

伊恩-威廉姆斯

如今，越来越多的汽车提供车载信息娱乐系统（IVI），通常嵌入在后座或仪表板上。这些集成系统在单一平台上提供娱乐、多媒体和驾驶员信息，通常有三种交付形式：集成智能手机的基座、与汽车开发紧密相连的全封闭平台以及用于汽车升级的售后市场。这种日益增长的现象可以创造产品生命周期的收入流，以及与客户保持长期互动的途径。如今，购车者在做出购买决定时，考虑的不仅仅是汽车的驾驶性能。随着我们对智能手机的依赖与日俱增，以及智能手机如何让我们与世界其他地方保持联系，移动设备与汽车的无缝集成在我们评估新车的过程中发挥着重要的影响作用。苹果和谷歌等非传统汽车供应商显然将互联汽车视为一个巨大的机遇。苹果 CarPlay和安卓 Auto标准使 IVI 系统成为支持 iOS 和安卓系统的智能手机的显示屏和控制器。虽然汽车远不止是装在轮子上的智能手机，但在驾驶过程中拥有我们喜爱的所有智能手机功能和应用程序是一个引人注目的价值主张。在汽车 IVI 系统中，USB、DDR/LPDDR、MIPI-D PHY、WiFi 和蓝牙等半导体 IP 最适合与高性能 CPU 和 GPU 内核集成，以提供所需的系统音频、视频和驾驶员信息功能。将所有这些模块集成到单个芯片中的要求也越来越高。除 IVI 系统外，高级驾驶辅助系统 (ADAS) 也是另一个快速增长的汽车应用。ADAS 应用 SoC 的设计人员需要将高性能和高能效 IP 功能相结合，以提供完整的解决方案。在这里，HDMI 等多媒体接口将实现高清显示，接口连接可通过支持PCIe和SATA协议的 IP 提供。根据 Allied Market Research 发布的最新报告，全球 IVI 市场预计到 2022 年将达到 338 亿美元。新技术和新市场对低价汽车中更复杂的 IVI 系统日益增长的需求将推动这一细分市场的未来增长。例如，下图所示的是可能影响未来 IVI 系统架构的几个主要新兴车辆连接趋势。

尽管有一些汽车行业联盟，如致力于推动广泛采用 IVI 开源开发平台的非营利组织GENIVI 联盟，但汽车制造商的主要驱动力仍然是软件和硬件的产品差异化。不仅在信息娱乐领域，人机界面（HMI）功能（如 WiFi 连接、文本到语音、3D 图形以及语音和手势识别）也将成为产品差异化的主要驱动力。人机界面需要模块化、可扩展的系统解决方案，这必须在系统半导体规格阶段就加以考虑。此外，IVI 系统将成为另一个内容提供和消费平台。客户希望能从 IVI 平台无缝访问内容。对于汽车制造商来说，这一点至关重要，因为他们需要寻找能够降低成本和复杂性的解决方案，与此同时，创新和集成新技术的需求也将继续推动车载系统的发展。在复杂性不断增加的同时，汽车制造商还面临着上市周期从 5 年缩短到 2 年的压力，以及中期平台更新选择的压力。对于汽车制造商来说，拥有一个能够提供集成度更高、功能更强，同时又能降低生产成本的 ASIC 开发合作伙伴是一笔重要的财富。汽车供应商交付的产品必须能够经受汽车行业认证标准（如 AEC-Q100 和 ISO/TS 16949）的严格考验。AEC-Q100 是一项基于失效机制的应力测试鉴定要求，适用于汽车应用中的封装集成电路，即使是车内应用，大多数汽车制造商也会要求产品符合要求。GLOBALFOUNDRIES 是一家领先的汽车晶圆代工厂，提供汽车级晶圆已有 10 多年的历史，与 GLOBALFOUNDRIES 的合作为设计人员提供了汽车认证专业技术的信心。在紧凑的外形尺寸内提供所有这些新兴功能的能力，推动了未来 IVI 系统对 ASIC 集成度的需求。未来，随着显示技术和功能的改进，ADAS 和 IVI 系统也有可能合并，重点是减少驾驶员的视觉分心，推动在同一屏幕上集成相关内容的需求，包括语音和手势识别功能。更常见的情况是，为了跟上汽车 IVI 系统功能不断变化的步伐，设计人员传统上会寻求供应商的帮助，因为这些供应商拥有广泛的汽车集成电路设计 IP 库、执行能力、提供高性价比解决方案的灵活性以及满足严格的汽车行业质量要求的能力。但是，实现快速开发周期的能力将是未来的关键差异化因素。INVECAS的成立旨在为基于 GF 工艺技术开发产品的客户提供半导体 IP、设计实现和硅实现服务。INVECAS 为汽车客户带来最大价值的方式是帮助他们满足 ASIC 需求。能够整合他们的ASIC需求，并交付符合汽车标准的生产部件，是我们从供应商转变为合作伙伴的途径。因此，在您的下一个汽车项目中，与 INVECAS 和 GF 合作对于降低各种电子模块和子系统的成本非常重要。