近期，据业内人士透露，台积电已针对数据中心市场推出了其新型先进封装技术——COUPE（Compact Universal Photonic Engine，紧凑型通用光子引擎）异构集成技术。近年来，在先进制程方面遥遥领先的台积电，在封装领域的布局也毫不逊色，台积电究竟打着怎样的“算盘”？
利用COUPE技术应对网络流量的爆炸式增长
据了解，此次台积电将推出的COUPE技术是一种光电共封装技术（CPO），将光学引擎与多种计算和控制ASIC集成在同一封装载板或中间器件上，能够使组件之间的距离更近，提高带宽和功率效率，并减少电耦合损耗。
在今年的Hot Chips国际大会上，台积电Pathfinding for System Integration副总经理余振华也提到，由于网络流量的爆炸性增长，数据中心开始向硅光子领域发展，以降低功耗、提高传输速度。为了满足能耗比、单位成本等要求，紧凑型通用光子引擎诞生。硅光子技术的进步也驱动了硅光子封装技术的发展，从Pluggable Optics到On-Board再到Co-Packaged Optics，驱动部件变得更加紧凑，带宽、功率效率等都在提升。
利用3D Fabric集成创新的SiPH组件，即COUPE技术，可以最大程度地减少电耦合损耗，并进一步增强系统性能。据了解，COUPE的电接口性能较为出色，其寄生电容比uBump低85%、PDN阻抗低51%。在功耗和速率方面，COUPE在相同速率下，功耗比ubump低30%；在相同功率下，COUPE的速度为ubump的170%。若此项技术成功推出，将大大降低数据中心芯片的功耗并提高传输速度，以应对网络流量的爆炸式增长。
与此同时，业内有消息称，SiPH应用市场将至少需要2~3年的时间才能起步，但台积电凭借其对COUPE技术的储备，有望在该领域抢占先机，特别是用于数据中心的SiPH网络芯片，而微软和谷歌都采用SiPH ASIC作为他们的数据中心芯片。
利用巨头资源加强封装领域布局
早在2012年，已经成为晶圆代工龙头企业的台积电便已开启了在封装领域的布局。“台积电开发封装技术，不是单打独斗，而是积极与其他芯片厂商扩大合作。”知名业内专家莫大康说道。
莫大康介绍，早在2012年3月，台积电便开始与全球FPGA大厂Altera公司合作先进封装技术。采用台积电的CoWoS整合生产技术，二者共同开发出了全球首颗能够整合多个芯片的三维集成电路（异质集成Heterogeneous 3DIC）测试芯片。此项创新技术可将模拟、逻辑及内存等各种不同芯片堆栈于单一芯片上，可协助半导体产业超越摩尔定律的发展。
据了解，CoWoS也成为了台积电吸引高性能计算客户的有力武器，其衍生版本被应用于英伟达Pascal、Volta系列，AMD Vega，英特尔Spring Crest等芯片产品。此后，台积电再次与国际EDA龙头企业Cadence合作，共同开发出InFO封装技术。据了解，InFO与一般封装技术最大的不同在于，以往的封装采用小型印刷电路板制程，InFO则已完全采用芯片制程，是封装技术发展上的重大突破，且InFO还能使芯片更小、更薄。因此，该项技术一出现便广受好评，当年苹果的iPhone7、iPhone 7Plus处理器，采用的便是InFO封装技术。
据悉，此次台积电将发布的COUPE封装技术来自于台积电的3D Fabric技术平台的整合创新，该平台是将SoIC、InFO、CoWoS等3D IC平台整合在一起所成，而该技术平台也是台积电与多家合作伙伴合作共同创新的成果结晶。
打造“制造为主 封测为辅”的商业模式
早已稳坐晶圆代工第一宝座的台积电，为何如此频繁布局封装产业？
不仅仅是台积电，国际晶圆代工巨头三星、英特尔，也纷纷开始在封装产业积极布局。前不久，三星宣布，其下一代2.5D封装技术Interposer-Cube4（I-Cube4）已完成开发，该技术将助力三星在高性能计算领域抢先占领高地。而英特尔也在近期召开的制程工艺和封装技术线上发布会中，接连介绍了四条封装发展路线，分别是EMIB技术、Foveros技术、Foveros Omni技术以及Foveros Direct技术，并将先进封装技术视为2025年之前重返产业巅峰的重要赛道之一。
据了解，这是由两点原因造成的：其一，随着后摩尔时代的来临，芯片先进工艺制造面临越来越多的挑战。然而，如今的先进封装技术，能够有效地解决在芯片先进制造工艺中所面临的诸多难题。据了解，先进封装是在不要求提升芯片制程的情况下，实现芯片的高密度集成、体积的微型化，并降低成本，符合高端芯片向尺寸更小、性能更高、功耗更低演进的趋势。
其二，全球智能手机市场已连续数年规模下降，导致市场对于先进工艺的需求有所减缓。虽然分析机构Omdia数据显示，2021年上半年全球智能手机出货量同比增长17.4%，但事实上市场出货量尚不及2019年同期水平。业内专家表示，智能手机市场仍未恢复到疫情前水平，2021年上半年的市场表现实际上低于预期。而智能手机等电子设备是拉动先进工艺市场增长的关键领域，智能手机市场规模下降，对先进工艺的市场需求也会降低。
与此同时，自动驾驶、物联网、AI等新兴领域尚在培育之中。莫大康表示，此类新兴领域的订单往往釆用非先进工艺制程，而且相对分散，因此也造成了几年前全球代工销售额的增长放缓甚至在2019年有所下降的情况。
因此，台积电开始通过先进封装技术来不断拓展自己的版图。此次台积电便是用COUPE封装技术，来抢占数据中心芯片的市场先机。
在先进工艺方面，台积电也从未懈怠，依旧大规模扩张投资，领先全球。据了解，2021年台积电的资本支出由原本250亿~280亿美元提升到300亿美元。300亿美元的资本支出中，预计80%用于先进制程的研发。
集邦咨询分析师王尊民表示，台积电进军封测领域的其中一个原因，也是希望能延伸自己的先进制程技术，通过制造高阶CPU、GPU、FPGA芯片，并提供相应的封测流程，提供完整的“制造+封测”解决方案。虽然晶圆厂需要额外支付封测等研发费用，但此方案却能有效吸引高阶芯片设计公司下单，实现“制造为主，封测为辅”的商业模式。
可见，在先进封装以及先进制程中，台积电时刻保持“两手抓”的状态，以确保自己在晶圆代工的霸主地位上，稳坐泰山。
