三星芯片，凭封装技术翻身？

2024-01-22 01:01

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三星Galaxy S24 系列采用Snapdragon 与Exynos 双平台版本，部分市场Galaxy S24 和更大的Galaxy S24+ 搭载Exynos 2400 晶片组，旗舰机Galaxy S24 Ultra 在全球都采用Snapdragon 8 Gen 3 for Galaxy。根据外媒WCCFtech 报导，在最新压力测试，Galaxy S24+ 中的Exynos 2400 在运作时，性能稳定击败Snapdragon 8 Gen 3。

泰国媒体Beartai 透过3D Mark 的Solar Bay 压力测试，比较采用Snapdragon 8 Gen 3 的Galaxy S24 Ultra，以及采用Exynos 2400 的Galaxy S24+。从X 用户Mochamad Farido Fanani 分享对比可知，Exynos 2400 性能维持能力优于Snapdragon 8 Gen 3，节流至实际性能64.6%，而Snapdragon 8 Gen 3 则降至48.3%。

即使Galaxy S24 Ultra 均温板比前一代Galaxy S23 Ultra 大190%，但持续效能仍落后搭载Exynos 2400 的Galaxy S24+。

与此同时，Exynos 2400 在3DMark 的Wild Life Extreme 压力测试中获得比前一代Exynos 2200 高两倍的分数，性能与苹果A17 Pro 相当。

目前推测，Galaxy S24+ 采用FOWLP 封装技术可能对Exynos 2400 散热起到关键作用，改善耐热性并提高多核性能，才取得更好成绩。

FOWLP，三星的新武器

据韩国媒体 EDaily之前的报道，三星已开始使用 FOWLP（扇出晶圆级封装）技术来制造芯片，并开始向客户交付产品。

FOWLP（扇出晶圆级封装）据说是提高半导体芯片性能的关键技术。三星的芯片制造被认为不如台积电，但通过 FOWLP，三星可以反弹。这家韩国公司已经完成了FOWLP的验证，并且采用新技术的芯片的量产正在进行中。据称，FOWLP 正是帮助台积电表现优于三星代工的相同技术。现在三星也获得了 FOWLP 的许可，它的目标是在代工芯片制造领域取代台积电。

FOWLP是一种尖端的芯片封装技术，可以减少芯片的厚度，既节省时间又节省金钱。在半导体芯片封装过程中，通过将芯片附着到 PCB（印刷电路板）来堆叠它们。然而，FOWLP 不需要 PCB，因为芯片直接连接到晶圆上。与目前使用的FC-BGA（倒装芯片-球栅阵列）芯片封装技术相比，采用FOWLP的芯片尺寸减小了40%，厚度减小了30%，性能提高了15%。

进入市场较晚的三星电子，前年年底首先推出了采用FOWLP技术的GDDR6W，并在DS（半导体）部门成立了新的先进封装（AVP）业务团队，重点投资后端工艺技术。此前，FOWLP已于今年第四季度实现量产，并宣布将应用于三星电子的高端系统半导体“Exynos”。

三星电子的优势在于它拥有所有内存、代工和封装业务，而台积电则只负责代工生产。GDDR6W基于FOWLP，是将三星电子的DRAM与封装技术相结合的产品，是性能和容量是GDDR6两倍的芯片。这是三星电子独有的策略，台积电无法实施。

三星表示，一般来说，封装的尺寸随着堆叠更多芯片而增加。但有些物理因素限制了封装的最大高度。更重要的是，虽然堆叠芯片增加了容量，但在散热和性能方面却需要权衡。为了克服这些权衡，三星将 FOWLP 技术应用于 GDDR6W。FOWLP 技术直接将内存芯片安装在硅晶圆上，而不是 PCB 上。在此过程中，应用了 RDL（重新分布层）技术，从而实现了更精细的布线图案。此外，由于不涉及 PCB，因此减少了封装的厚度并改善了散热。

三星进一步指出，基于 FOWLP 的 GDDR6W 高度为 0.7 毫米，比之前的高度 1.1 毫米的封装薄了 36%。尽管该芯片是多层的，但它仍然提供与现有 GDDR6 相同的热特性和性能。然而，与 GDDR6 不同的是，由于每个封装的 I/O 有所扩展，基于 FOWLP 的 GDDR6W 的带宽可以加倍。封装是指将制造好的晶圆切割成半导体形状或连接电线的过程。在业界，这被称为“后端流程”。虽然半导体行业在前端工艺中不断朝着尽可能缩小电路尺寸的方向发展，但随着行业接近芯片尺寸的物理极限，封装技术变得越来越重要。这就是为什么三星在 GDDR6W 中使用其 3D IC 封装技术，通过在晶圆状态下堆叠各种芯片来创建单一封装。这是计划使 GDDR6W 先进封装更快、更高效的众多创新之一。

新开发的 GDDR6W 技术可以在系统级别支持 HBM 级带宽。HBM2E 基于 4K 系统级 I/O 的系统级带宽为 1.6TB/s，每个引脚的传输速率为 3.2Gpbs。另一方面，GDDR6W 基于 512 个系统级 I/O 可以产生 1.4TB/s 的带宽，每个引脚的传输速率为 22Gpbs。此外，与使用 HBM2E 相比，GDDR6W 将 I/O 数量减少至约 1/8，因此无需使用微凸块。这使得它更具成本效益，而无需中介层。

三星电子内存业务新业务规划副总裁 CheolMin Park 表示：“通过将先进的封装技术应用于 GDDR6，GDDR6W 的内存容量和性能是类似尺寸封装的两倍。” “借助 GDDR6W，我们能够培育差异化的内存产品，满足各种客户的需求，这是确保我们在市场中的领导地位的重要一步。” 三星电子正在推进 GDDR6W 产品的标准化工作。它还宣布通过与GPU合作伙伴的合作，将GDDR6W的应用扩展到笔记本等小尺寸设备以及用于AI和HPC应用的新型高性能加速器。

为此市场预测，三星将为Exynos 2400采用 FOWLP 芯片封装技术，以提高功效并缩小尺寸，这一直是Exynos芯片的痛点。Exynos 2400 采用三星代工的第二代 4nm（SF4 或 4LPP）制造技术。它将在大多数国家的 Galaxy S24 和 Galaxy S24+ 中使用，如果与之前的 Exynos 芯片相比表现良好，它可以为 Exynos 产品线提供生命线，让人们再次信任 Exynos 芯片。

相关资料显示，三星的扇出晶圆级封装帮助 Exynos 2400 拥有额外的 I/O 连接，允许电信号快速通过，同时由于封装面积更小，还引入了热管理改进。简而言之，无论配备 Exynos 2400 的智能手机都可以长时间运行而不会过热。三星声称，使用 FOWLP 技术有助于将耐热性提高 23%，从而使多核性能提高 8%。