蒋尚义:追逐尖端芯片主导地位“为时已晚”

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本文由半导纵横编译自bnext
近日,鸿海集团半导体策略长蒋尚义出席鸿海科技日活动,分享当前鸿海在半导体的策略,除了谈及先进封装对未来的重要性、对IoT(物联网)业务的帮助以外,同时也分享在车用芯片的策略布局。
蒋尚义过去曾是台积电研发团队领导人,曾任中芯国际副董事长,于2022年开始加入鸿海集团担任半导体策略长。台积电如今相当火热的先进封装技术,十多年前就是由蒋尚义主导,带领400人团队进行研发,是半导体发展史上重要人物之一。
追逐尖端芯片主导地位“为时已晚”
“我们不追逐最先进的技术。鸿海不会与4nm或3nm等领先厂商竞争。我们更关注特种芯片技术。”鸿海策略长蒋尚义表示。
特种芯片是指具有特殊功能的芯片,涵盖汽车和物联网等领域的半导体。汽车用芯片通常采用成熟技术制造——28nm或以上的芯片。芯片中的“nm”是指芯片上单个晶体管的尺寸。晶体管的尺寸越小,其功能越强大、效率越高,但开发起来也更具挑战性。包括三星在内的先进厂商正在全力生产2nm和3nm芯片。继去年6月开始生产3nm芯片后,三星已表示将在2025年大规模生产2nm芯片。
“如果我们试图追求3nm、2nm,已经太晚了。我们正在努力尝试管理供应链。我们称之为特种技术——这一点也不晚。”蒋尚义说。蒋尚义近期还称,半导体制程进入2nm阶段,已经接近摩尔定律的物理极限,半导体封装和印刷电路板(PCB)技术仍落后集成电路芯片,成为系统性能的瓶颈。
蒋尚义表示,半导体技术朝向次系统整合阶段发展,把单芯片功能定制化,分割成不同功能的小芯片(Chiplet)系统,以此对应芯片定制化需求;未来半导体制造向系统晶圆制造商业模式发展。
蒋尚义演说重点一:鸿海先进封装,如何帮客户推进量产时程?
蒋尚义首先谈及摩尔定律已趋近极限,“现在的2纳米,是一种营销方式。”他回忆,2010年他任职于台积电时,发现GPU虽然效率佳,但跑在一般基板上时GPU即使再快,算完的资料再传送回存储器时速度也很慢,这种芯片间的资料移动称之为互联技术(inerconnect)。
蒋尚义指出,当时GPU和DRAM之间,存有20微米的存储器快取元件的距离,拖缓了传输速度。但若把最下方的基板换成晶圆,就能拉近GPU和存储器之间的放置距离,也就是现在的2.5D先进封装。
蒋尚义指出表示,先进封装为使用硅晶圆来取代传统基板,可以将GPU和DRAM几乎放在一起,距离很近,“我们可以避免掉40%的速度损失,并提升近60%的功率。”
鸿海将先进封装结合IoT,布局物联网市场
这可以应用在哪呢?蒋尚义以IoT为例,“我们发现IoT设备跟半导体结构很类似,他们都会有一个中央控制系统,然后有感测器,接收模拟讯号再转换成数字讯号,最后还有电源管理芯片,以及WiFi和蓝牙等沟通用芯片。”然而,同样是芯片,不同场景需求却不同。蒋尚义举例,同样是处理器,应用于电动车的性能就必须强大;但若是个人穿戴式装置,就可以相对简单。
蒋尚义提到,随着IoT时代的趋势来临,芯片功能越来越多元,在这个情形下,集成电路芯片次系统封装将会成为主流。蒋尚义提出“System Foundry Business Model ”,透过此商业模式将能有效节省人力、减少资本投资、缩短芯片上市时间。
鸿海推出小芯片的资料库“Chiplet Bank”,例如电源管理芯片有四种、通信芯片有六种等方式,客户只要选择需要哪些芯片、哪一种方案,用类似堆积木的,再通过鸿海先进封装平台,将芯片封装在一起,蒋尚义说:“我们不再称之为集成电路,而是整合芯片(intergrated chips)。”
通过这个方式,鸿海可以整合破碎的物联网市场,并提供客户类似系统单芯片(SoC)的效能。蒋尚义表示:“套一句我的老板刘扬伟先生的话,鸿海正在从科技制造公司转型为解决方案供应商。”蒋尚义表示,这与过去最大的不同,就是鸿海的产品中包含了更多前瞻科技技术在其中。
蒋尚义表示,过去IoT芯片从设计到量产大约需要两年的时间,但鸿海的这套解决方案将帮助客户大大节省时间,“从2年减少到6个月。”他接着指出,不少软件公司正在自己开发芯片,“但鸿海不可能独自完成所有事情,我们会与合作伙伴建立生态系,需要一些时间,但这是我们长期策略的一部分。”
蒋尚义演说重点二:持续着重第三代半导体
接下来,蒋尚义分享了鸿海在车用半导体的布局。“我发现鸿海是少数从半导体材料、晶圆制程和运营、设备、封装、IC设计服务到系统实施都有的公司。”由于鸿海供应链掌握全面,面对物料短缺也能快速反应,供应链管理能力相当强大。如今跨入车用市场,鸿海也会同样掌握半导体供应。
蒋尚义指出,在电动车中功率半导体大约占了2,000美元的成本,“我将它分成功率元件、模拟IC和数字IC。数字IC大约占了1,000美元,功率加上模拟IC则占约500美元。”这3个种类的半导体,是鸿海目前半导体事业主要的着力点。
首先,在功率半导体的部分,主要的任务在于将DC(直流电)转换成AC(交流电)。现今半导体大多以“硅”作为原料,“但电压达1,200伏特时,超出了硅能够处理的范围。”蒋尚义说。这也是为何被称为功率半导体(第三代半导体)的碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)会如此重要,“我们从晶圆的生产、装置设计、电路设计到封装的部署等都会参与提供所有东西。”
模拟IC部分,蒋尚义指出相对体积都比较少,“我们称之小IC。”蒋尚义表示,客户大多会将模拟IC与其他芯片封装在一起,“这部分我们已经和国巨成立合资公司,提供模组和元件给客户。”
至于数字IC,蒋尚义表示,由于鸿海目前在这部分的参与度是零,未来会和客户一起共同设计,成立设计中心,并持续与供应链建立深厚关系,确保未来供应无虞。