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在当今快速发展的科技时代，AI已经成为推动创新和进步的重要力量。先进的半导体封装技术为AI发展提供支持，而AI应用也创造了新的半导体需求，推动半导体技术的发展，两者相辅相成。

图1描述了半导体发展的两大趋势：“More Moore”和“More than Moore”，以及它们在不同技术领域的应用

半导体市场预计到2030年将达到万亿美元规模。随着晶圆技术的进步，集成电路与系统电路板之间的线宽/线距（L/S）差距已从最初的50倍扩大到惊人的2700倍。先进封装技术已成为连接这一差距的必需技术。

半导体封装不仅提升系统性能，还是AI发展的基础。预计到2030年，仅半导体封装的市场价值就将达到1500亿美元。

半导体未来的发展主要围绕三个关键趋势：摩尔定律延续、超越摩尔和异构集成。

摩尔定律延续致力于缩小晶体管尺寸并提高集成电路中的晶体管密度，同时保持或提升性能。这一方向对GPU、CPU、应用处理器（AP）、存储器和逻辑集成电路的发展极为重要。

超越摩尔注重集成电路功能的多样化，强调在芯片上开发新材料和新功能，在模拟、射频、功率、无源组件、传感器和生物芯片的发展中发挥重要作用。

异构集成通过两个主要平台：先进封装和系统级封装（SiP），将各种组件（如逻辑芯片、传感器和存储器）组合在一起，以提升系统功能和性能。

目前，用于集成AI chiplet（如GPU和存储器）的先进封装技术主要包括两个平台：硅中介层和重布线层（RDL）中介层。将芯片放置在硅中介层上进行功能集成的方法被称为2.5D封装。相比之下，RDL中介层利用重布线层进行功能集成，被称为FOCoS（扇出型芯片上基板）或FO-RDL封装。如果在RDL中介层中加入桥接结构，则称为FOCoS-Bridge或FO-Bridge封装。例如，AMD的MI250通过RDL中介层集成GPU和HBM，利用嵌入式硅桥在GPU和HBM之间建立精细连接。

图2：2.5D封装、FOCoS及FOCoS-B封装示意图

展望未来的先进封装趋势，具有晶体管的有源中介层将逐步取代无源中介层，FO-Bridge技术将得到广泛应用。例如，存储器堆叠在ASIC上、ASIC堆叠在存储器上、或者电子集成电路（EIC）堆叠在光电子集成芯片上的封装设计，都采用在有源硅中介层上进行chiplet集成。这种从无源到有源中介层的转变推动了从水平排列到垂直堆叠的转变。此外，信号传输将逐步从铜线连接转向提供近乎无限带宽的光学连接。

随着chiplet集成的兴起，AI的先进封装将包括多个3D集成电路和其他组件（如集成电压调节器和硅电容），并集成光引擎以进一步提升系统性能。

图3：半导体封装技术的未来发展方向：包括从被动中介层到主动中介层的转变，从水平堆叠到垂直堆叠的转变，从电信号传输到光信号传输的转变

在物联网（IoT）时代，系统级封装（SiP）技术在推动创新方面发挥重要作用。在智能家居、可穿戴设备、工业自动化和智慧城市等应用中，在系统层面集成数据采集、处理和通信等各种功能是必要的。SiP技术能够将多个组件（如处理器、传感器、无线传输模块和电源模块）集成到单个封装中，简化设计并提高系统效率。随着系统集成功能的扩展，SiP中的组件数量正在增加，现在通常集成300到500多个组件。

图4展示了先进芯片（Chiplets）的发展趋势，描述了不同组件如何集成在一起，以及它们之间的连接方式

随着AI应用日益融入日常生活，人机-机机-人机（PMMP）正成为主要的交互模式。除了传统的人机交互外，AI实现了机器之间的广泛通信和协作，显著提升了各个领域的半导体需求，包括5G和智能设备、自动驾驶、数据中心高性能计算和边缘设备。这一趋势持续促进半导体行业的创新和增长。

图5展示了系统级封装（System in Package, SiP）技术在不同应用领域中的发展趋势和应用实例

半导体产业通过持续遵循摩尔定律的缩放以及利用先进封装技术，为AI发展提供必要的计算能力。同时，新AI应用的兴起也产生了大量新的半导体需求。AI和半导体的关系相互依存，如鱼与水般密不可分。随着需求持续增长，这种正向循环将推动半导体行业继续创新和进步。

[1] M. Hung, "AI and Semiconductor in Reciprocity," ASE Global Blog, ASE Group. [Online]. Available: https://ase.aseglobal.com/blog/technology/ai-and-semiconductor-in-reciprocity/ [Accessed: Jan. 24, 2025].