亚洲最大封装与电路板盛会 IMPACT 2023，聚焦先进封装、载板与 AI 最新脉动

2023/11/30

「第十八届国际构装暨电路板研讨会– IMPACT 2023」稍早于10 月25 至27日假台北南港展览馆1 馆盛大举行，由IEEE EPS-Taipei 电子封装学会台北分会、IMAPS-Taiwan台湾国际微电子暨构装学会、工研院及TPCA 台湾电路板协会共同举辧。今年大会以「IMPACT on the Future of HPC, AI, and Metaverse」为主题，深入探讨高效能运算（HPC）、人工智慧（AI）及元宇宙（Metaverse）等次世代应用下的先进封装与电路板前瞻技术。

首日开幕大会上，IMPACT 2023 大会主席、IMAPS-Taiwan 理事长暨工研院电光系统所副所长骆韦仲博士表示，今年与会人数超过700 人，且近3 成来自海外，这让IMPACT 2023 成为当前全亚洲出席人数最多的先进封装盛会。对此，他特别感谢IEEE EPS 总部、IMAPS、国际电子生产商联盟（iNEMI）、日本友会，含国际电子封装技术研讨会（ICEP）、日本电子封装学院（JIEP）等、以及业界和学术界的大力支持。

创新推进 3D 封装关键技术，系统级效能扩展将开启新一轮 AI 应用潮

开幕大会后，率先由台积电品质暨可靠性组织及先进封装技术暨服务副总经理何军及 AMD 企业副总裁 Raja Swaminathan 发表大会主题演讲。何军指出，3D 封装技术市场需求正迎来爆发式的成长，预计到 2025 年，全球 3D 封装市值有望突破 1,000 亿美元大关。目前台积电正大力推动「3DFabric」平台，该平台整合了 3D 封装的 SoIC 和 2.5D 封装的 CoWoS、InFO 等先进封装技术。拜 3D 封装技术之赐，NVIDIA 最新一代 GPU（H100）效能比上一代产品（A100）提升 6 倍之多。

旺盛的高效能运算需求带动 3D 封装技术的大量商业化应用发展，预计 2025 年台积电 3D 封装无尘室空间将增加一倍以上。此外，台积电正加紧与生态伙伴的合作，共同推进诸如混合键合（Hybrid Bonding）提升互连密度、高频宽记忆体（HBM）记忆体讯号完整性优化等 3D 封装关键技术的创新。

AMD 企业副总裁 Swaminathan 博士则表示，当前人们对于超级电脑和 AI 效能的需求正呈指数增加，每 1.2 年就会成长一倍，最近需求更大幅激增，1 年内就成长 2 倍。业界正致力于透过高速介面设计、先进封装和异质整合等创新，在系统层级实现效能扩展。 AMD 特别关注通讯能源效率，该公司透过正在开发的3D 堆叠技术并利用混合键合封装，可大幅降低晶片间沟通的能源消耗，预计在5 年内将HPC 和AI 训练的每瓦效能提高30 倍。

综上所述，两家分别代表晶圆代工与 IC 设计的领导大厂均强调先进封装技术与次世代 AI 架构的相辅相成，可带动晶片运算能力大幅提升。

协同设计将引爆 AI 重大变革，高密度异质整合平台将成为半导体未来关键

今年大会第三次举办IEEE EPS 论坛，论坛主持人日月光集团副总经理洪志斌博士表示，IEEE EPS 作为IMPACT 大会的主办单位，希望藉由这个平台聚集最新技术和重要讲者，以促进产业最新发展趋势和技术的交流。首届 IEEE EPS 论坛聚焦 5G，第二届讨论边缘运算，今年特别联手 CEDA，共同探究在晶片、封装和系统间进行协同设计的最佳化 ECAD 工具。这次发起联合论坛的构想来自于日月光资深技术顾问陈威廉博士（Dr. Bill Chen），他在远端致词中表示，AI 和机器学习虽然刚起步，但在未来几十年将会继续发生重大变革。协同设计将推动 AI 相关产品与应用的发展，这需要开放的晶片生态系统及标准介面以实现更高效率。

此外，联合论坛还特别邀请来自海内外产学界的知名学者、专家共聚一堂，包括美国宾州州立大学电机工程学系系主任Madhavan Swaminathan、联发科洪志铭协理、应用材料先进封装发展中心主管Arvind Sundarrajan、美国乔治亚理工学院教授Sung Kyu Lim、英特尔资深院士Debendra Das Sharma 及思科副总裁Nan Wang 等共同发表演讲。

Madhavan Swaminathan 教授强调，高密度异质整合平台将成为未来趋势，我们需要打造一个从天线到AI 的异质整合平台来支援边缘运算与通讯，更需要在许多方面进行技术开发和协同设计，分散式运算和通讯势必将发挥重要的作用。洪志铭博士就小晶片AI 辅助设计的议题表示，不同叠代设计过程中包括材料、机械、EDA 工具等各种面向与领域的协作非常重要，但必须了解并非所有环节都适用AI，若要进行3D AI机器学习，也必须考量是否有足够成熟的工具进行训练。

针对混合键合议题，Madhavan Swaminathan 教授指出，混合键合系推动 AI 和 HPC 的关键技术，可协助处理巨量数据，提高功耗效率并降低延迟。但混合键合流程非常复杂，至少涉及上百个步骤。不能只优化单一步骤，需要协同优化才能获得更好的键合良率。 Sung Kyu Lim 教授则认为，第二波AI 革命需要多种晶片的协同运作，EDA 工具有助于2.5D 和3D 晶片封装，不仅是设计师的最佳助手，更有助于晶片制造商，因为当前EDA 工具可以支援材料及键合方式的决策。

至于UCIe 标准如何拓展小晶片生态系统，Debendra Das Sharma 博士指出，UCIe 允许在封装层面上混合搭配多个晶片，以克服制程限制并提升良率，目前该标准支援2D 和2.5D 封装，未来也会支援3D。在建构 SoC 系统单晶片时，UCIe 可以在封装层面进行创新，不仅能整合CPU、GPU 及记忆体，还支援 USB、PCIe 及 CXL 等互连标准，打造动态可配置的系统。同样以异质整合为题目的 Nan Wang 副总裁表示，OPC 共同封装光学能有效解决机器学习训练网路因需要高速连网与大量运算所产生的功耗与成本挑战问题。透过 OPC 技术，可以让光学元件紧靠乙太网路交换晶片（Ethernet Switch IC），并封装在同一基板上，降低 30% 系统功耗，但也会为讯号与电源完整性带来新挑战。对此，需要在系统层面进行协同设计和优化以实现大规模应用。

寻求最佳协同设计工具，快速回应市场异质整合需求

下半场的 IEEE & CEDA 座谈会由台大电机资讯学院院长张耀文博士担任主持人，他主要抛出三大议题，由现场专家共同分享见解。首先抛出的第一道问题：「AI 与先进封装如何解决AI 与边缘运算中最困难的问题？」由Madhavan Swaminathan 教授率先回应指出，AI 需要大规模运算，得仰赖不同技术节点晶片的协同运作。至于先进封装技术可以实现 RF、GPU、CPU 乃至光学元件等不同领域晶片的整合。洪志铭博士分享 AI 在电源分析、晶片布局优化方面的成功案例，但数据资料不足成为拓展 3D 的瓶颈，所以人类设计师目前仍无法被 AI 取代。 Sung Kyu Lim 教授则表示，电路设计资料的不足限制监督学习的运用，学术界正在加大无监督（Unsupervised Learning）和强化学习（Reinforcement Learning）的研究力度。 Nan Wang 副总裁认为异质整合可以解决网路系统难题，但不免会增加设计和制造的复杂度。

第二道议题「面对下一代AI 与HI 人类智慧，我们必须克服的关键技术挑战为何？我们何时才能看到解决这些挑战的解决方案？」对此，Debendra Das Sharma 博士认为异质整合可以将计算和记忆体封装在一起，3D 堆叠则有助于进一步缩短距离，进而减少资料传输距离、提升性能并降低功耗。 Arvind Sundarrajan 博士指出，异质整合带来的关键挑战包括降低晶片和基板间的间距、缺陷控制、不同材料间的键合强度以及晶片翘曲等，这需要在材料等方面做技术创新以获得良好的性能。

张耀文教授最后提问：「EDA 工具对先进封装的准备度如何？还有哪些关键的缺失需要立即关注？」Sung Kyu Lim 教授表示，EDA 工具在异质整合、2.5D 和3D 方面有些落后，设计师需要更多功能和自动化。虽然 2D EDA 设计工具已经相当成熟，但 3D 整合设计还有很大的努力空间。 Madhavan Swaminathan 教授点出当前 EDA 公司过于被动，若没有客户订单，就不愿意投资新技术。 EDA 公司需要与技术开发商合作来共同推动异质整合。洪志铭博士则认为，即使是 2D 设计，也需要开发内部工具来补充商业 EDA 工具的不足，EDA 公司需要更快地回应设计者的需求。 Debendra Das Sharma博士表示，当 EDA 公司看到市场前景时，他们会投资新技术，关键是要让他们要能看到这些技术将成为下一个重要方向。 Nan Wang 副总裁表示，异质整合需要跨 EDA 等不同工具及系统的整合分析能力，以便为各种可能出现的问题尽早做好准备。

本届IMPACT 2023 在主办单位与诸多协同单位合作举办下，三天共计推出33 场论坛，不但有来自台积电与AMD 的高阶主管发表大会主题演讲，更集结百位国际领导大厂与学研界重量级专家参与。而今年 IEEE EPS 更首次和 IEEE CEDA 电子设计自动化学会共同举辧联合论坛，引领与会者畅游 AI 协同设计国度，也让 IMPACT 2023 不仅深耕技术层面，更拓展到市场趋势，激荡创新火花！

同期展出的台湾电路板产业国际展览会（TPCA Show 2023）汇聚来自全球的1,386 个摊位，展出超过480 个国际品牌，聚焦半导体构装、净零、智慧制造前瞻趋势与技术，积极为来自全球的参与者提供多项服务，TPCA Show 为业界提供展示创新、交流最前沿技术的绝佳机会，期待借此推动产业发展，展现台湾PCB 的卓越表现。

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