In der dynamischen Landschaft der Halbleiterindustrie hat ein Begriff hohe Wellen geschlagen: "Advanced Packaging". Dieses architektonische Wunderwerk spielt eine zentrale Rolle bei der Verbindung, Umhüllung und Sicherung der winzigen Siliziumchips, die die hochentwickelten Geräte der künstlichen Intelligenz (KI) und die High-End-Technologien von heute antreiben. Die Bedeutung des Advanced Packaging kann gar nicht hoch genug eingeschätzt werden, denn es steht an vorderster Front, wenn es darum geht, nahtlose und leistungsstarke Abläufe zu gewährleisten - eine entscheidende Facette des sich ständig weiterentwickelnden Halbleiter-Ökosystems.
Was ist Advanced Packaging?
Chips sind auf das Gehäuse angewiesen, um Verbindungen herzustellen, die die Stromversorgung, den Signalaustausch und die allgemeine Funktionalität ermöglichen. Die Geschwindigkeit, Dichte und Fähigkeiten von Halbleiterprodukten entwickeln sich als Reaktion auf die sich ständig ändernden und fortschreitenden Methoden der Verbindung. Mit dem Aufkommen von 5G, autonomen Fahrzeugen, Internet of Things (IoT)-Technologien sowie virtueller und erweiterter Realität werden hochleistungsfähige, 1energieeffiziente Chips, die in der Lage sind, große Datenmengen schnell zu verarbeiten, immer gefragter. In diesem Fall ist ein fortschrittliches Packaging von entscheidender Bedeutung, um die steigende Nachfrage nach Halbleitern zu befriedigen, die neu entstehende Anwendungen versorgen, sobald diese zum Mainstream werden.
Speicherverpackung 2021 (Quelle: Yole Intelligence)
In der Vergangenheit galt die Verpackung als eine weniger prestigeträchtige Arbeit, die oft ausgelagert wurde. In den letzten Jahren hat sich das Paradigma jedoch drastisch verschoben. Seit Gordon Moores berühmtes "Mooresches Gesetz", das vorhersagte, dass sich die Anzahl der Transistoren auf einem Mikrochip etwa alle zwei Jahre verdoppeln würde, an seine Grenzen stößt, hat sich die Rolle des Advanced Packaging von einer Nebenrolle zu einer Hauptrolle bei der Aufrechterhaltung des Halbleiterfortschritts gewandelt.
Warum fortschrittliche Verpackungen wichtig sind
- Fortschritte bei der Systemintegration und Multi-Chip-Lösungen: Im Zuge des technologischen Fortschritts werden die elektronischen Geräte immer kompakter und vielseitiger. Das System-in-Package-Packaging (SiP), bei dem zwei oder mehr integrierte Schaltungen (ICs) in einem einzigen Gehäuse zusammengefasst werden, ermöglicht eine Miniaturisierung und ein höheres Maß an Integration.2
- Antworten auf die wachsende Komplexität von Halbleiterbauelementen: Da Halbleiterdesigns immer komplizierter werden, steigt die Nachfrage nach fortschrittlichen Chip-Packaging-Techniken. 2,5D- und 3D-Gehäuselösungen mit ihrer höheren Verbindungsdichte und verbesserten elektrischen Leistung bewältigen die Herausforderungen, die diese komplizierten Designs mit sich bringen.3
- Verbesserte Konnektivität und Effizienz: Fortschrittliche Verpackungsmethoden, einschließlich Abschirmung und Isolierung, tragen dazu bei, Signalverluste zu verringern und die Signalintegrität zu verbessern. Dies führt zu einer verbesserten Internetkonnektivität und beschleunigten Datenübertragungsgeschwindigkeiten.
- Vorrang für Energieeffizienz: Im Bereich moderner elektronischer Geräte steht die Energieeffizienz an oberster Stelle. Innovationen wie das Fan-Out Wafer-Level-Packaging (FOWLP) integrieren die Energieverwaltung und steigern die Energieeffizienz.4
Wichtige Akteure treiben die Innovation voran
Führende Unternehmen der Branche haben die zentrale Rolle des Advanced Packaging erkannt und geben viel Geld für dessen Entwicklung aus. Der Fahrplan der Semiconductor Research Corporation (SRC) für Mikroelektronik und fortgeschrittene Verpackungstechnologien (MAPT)5 der Semiconductor Research Corporation (SRC), die in Zusammenarbeit mit wichtigen Industrieorganisationen erstellt wurde, stellt die Weichen für die Zukunft der Halbleitertechnologie. Diese Roadmap erweitert den Dekadenplan 2030 für Halbleiter, indem sie die wichtigsten Triebkräfte für Innovationen in den Bereichen intelligente Sensorik, Speicher, Kommunikation, Sicherheit und energieeffizientes Rechnen benennt.
Intel hat eine bedeutende Expansion ins Auge gefasst und plant, seine Kapazitäten für hochmoderne Chip-Packaging-Dienstleistungen bis 2025 zu vervierfachen. Zu dieser Expansion gehört auch die Errichtung einer neuen Anlage in Malaysia. Damit will der größte Chiphersteller der USA seine Position als weltweit führender Halbleiterhersteller zurückerobern.6 Amkor, der weltweit zweitgrößte Anbieter von ausgelagerten Halbleitermontage- und Testdienstleistungen (OSAT), steht dem in nichts nach und eröffnete im Oktober 2023 seine fortschrittliche Verpackungsanlage in Vietnam. Dieses umfangreiche Projekt umfasst eine geschätzte Investition von rund 1,6 Milliarden US-Dollar für die ersten beiden Phasen der Anlage. Das Hauptaugenmerk dieser Anlage liegt auf der Produktion von fortschrittlichen Multi-Chiplet-System-in-Packages mit High-Bandwidth-Memory (HBM).7
Darüber hinaus kündigte die Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) ihre Absicht an, im Tongluo Science Park eine hochmoderne Chipverpackungsanlage zu errichten. Dieses Projekt ist mit einer beträchtlichen Investition von rund 2,87 Mrd. USD verbunden und soll nach seiner Inbetriebnahme in den kommenden Jahren rund 1.500 Mitarbeiter beschäftigen.8
Die Zukunft des Advanced Packaging
Umsätze im Advanced Packaging nach Plattformen (Quelle: Yole Intelligence)
Im Jahr 2022 wurde der Advanced-Packaging-Markt mit 44,3 Milliarden US-Dollar bewertet, und es wird prognostiziert, dass er von 2022 bis 2028 eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 10,6 % aufweisen und bis 2028 78,6 Milliarden US-Dollar erreichen wird. [8] Das High-End-Performance-Packaging, insbesondere für die Integration von Chips mit fortgeschrittenen Knotenpunkten, wird bis 2028 mehr als 20 % des Umsatzes im Advanced-Packaging-Sektor ausmachen. Unter den Advanced-Packaging-Plattformen entwickelt sich die 2,5D/3D-Technologie mit einer CAGR von fast 40 % im selben Zeitraum als die am schnellsten wachsende. Dies zeigt, dass die Branche den Bedarf an innovativen Verpackungslösungen für den Übergang in die Post-Moore-Ära erkannt hat.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Advanced Packaging nicht nur ein Schlagwort ist, sondern eine transformative Kraft in der Halbleiterindustrie darstellt. Da die Technologie die Grenzen immer weiter hinausschiebt, dient das Advanced Packaging als Brücke zur Innovation und ebnet den Weg für weitere technologische Durchbrüche und Weiterentwicklungen.
Die Zukunft der Halbleitervertriebsbranche ist untrennbar mit fortschrittlichen Verpackungen verbunden. Während die Halbleiterhersteller diese hochmodernen Verpackungslösungen einsetzen, spielen die Distributoren eine wichtige Rolle bei der Sicherstellung des nahtlosen Flusses von modern verpackten Chips auf den Markt. Effiziente Lieferketten, Qualitätssicherung und rechtzeitige Lieferung sind in der Ära des Advanced Packaging wichtiger denn je.
Referenzen
- Fortschrittliches Chip-Packaging: Wie Hersteller spielen können, um zu gewinnen, Mckinsey & Company, 2023 ︎
- Einführung in System in Package (SiP), anysilicon, 2023 ︎
- Trends und Entwicklungen in der heterogenen Integration: Das intelligente digitale Zeitalter mit System-in-Package- und Chiplet-Technologien vorantreiben, 3DInCities, 2021 ︎
- THE POWER OF FAN-OUT WLP TO MAKE BETTER POWER ELECTRONICS, AND A BETTER WORLD, Brewer Science, 2023 ︎
- ROADMAP FÜR MIKROELEKTRONIK UND FORTGESCHRITTENE VERPACKUNGSTECHNOLOGIEN, MAPT, 2023 ︎
- Intel vervierfacht bis 2025 die Kapazität für hochmoderne Chips, Nikkei Asia, 2023 ︎
- Amkor baut eine 1,6-Milliarden-Dollar-Fabrik für modernes Chip-Packaging, tom's hardware, 2023 ︎
- TSMC baut 2,87 Milliarden Dollar teure Anlage für Advanced Packaging, 2023 ︎
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