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시장보고서
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TGV는 여전히 기술적 장벽에 직면, CoPoS 상용화는 2030년까지 어려울 전망TGV Still Faces Technical Barriers; CoPoS Commercialization Not Likely Until 2030 |
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TGV는 여전히 기술적 장벽에 직면하고 있으며, CoPoS 상용화는 2030년까지 어려울 전망
개요
DIGITIMES의 조사에 따르면 AI 칩 수요 증가와 패키지 크기 확대에 따라 첨단 패키징 시장은 계속해서 성장하고 있습니다. OSAT(반도체 후공정 위탁 기업) 및 패널 제조업체들은 선제적으로 FOPLP 기술 개발을 추진하고 있는 반면, 웨이퍼 파운드리 업체들은 CoPoS 기술 개발을 진행하고 있습니다. 이들 모두 ABF 기판을 유리 기판으로, 혹은 실리콘 인터포저를 유리 인터포저로 대체하는 것을 목표로 하고 있습니다. 현재 일부 OSAT 및 패널 제조사에서는 이미 FOPLP의 양산이 이루어지고 있지만, 유리 인터포저의 경우 주로 유리 관통 비아(TGV) 기술이 아직 미성숙한 탓에 양산 단계에는 이르지 못하고 있습니다. 일본의 대형 기판 공급업체인 이비덴(Ibiden)은 TGV의 기술적 장벽이 극복되는 시기가 2030년경이 될 것으로 전망하고 있으며, 유리 인터포저를 활용한 첨단 CoPoS 역시 그 이전에는 상용화가 어려울 것으로 보입니다.
AI 칩의 연산 성능 요구가 높아짐에 따라 패키지 면적이 확대되면, 12인치 웨이퍼 위에 탑재할 수 있는 칩 수가 감소하여 면적 이용 효율이 저하됩니다. 또한 ABF 등 기존의 유기 기판 재료와 실리콘 웨이퍼의 열팽창 계수 차이로 인해 발생하는 뒤틀림 현상도 더욱 심각해지고 있습니다. 또한 서로 다른 칩이나 패키징 플랫폼 간을 연결하는 역할을 담당하는 인터포저도 대형화 추세가 가속화되면서, 실리콘 웨이퍼를 더 저렴한 소재로 대체해야 할 필요성이 커지고 있습니다. 유리 기판은 열팽창 계수의 적합성, 높은 평탄도, 낮은 신호 손실, 저비용 등의 특성을 갖추고 있으며, 가장 유력한 대체 소재로 간주되고 있습니다. 이에 따라 관련 기업은 시장 수요에 대응하기 위해 유리 기판을 기반으로 한 첨단 패키징 기술 개발을 추진하고 있습니다.
이 보고서에서는 TSMC의 CoPoS 기술 개발 로드맵은 물론, 인텔(Intel), 삼성(Samsung), Rapidus, PSMC 등 세계 주요 파운드리 업체들의 관련 기술 개발 현황을 다루고 있습니다.
목차
서론
- 파운드리 CoPoS와 OSAT - 패널 제조업체 FOPLP 관계
- 파운드리와 OSAT/패널 제조업체의 기술적 차이
- 도표 1 : 각형 기판을 이용한 첨단 패키지에서 파운드리와 OSAT/패널 제조업체의 기술적 차이
- 대만 패널 제조업체 반도체 첨단 패키지 참여 계획
- 도표 2 : 대만 패널 제조업체가 구세대 공장을 첨단 패키지 용도로 전용할 때의 사업 전략
- OSAT/패널 제조업체와 TSMC : 고객인 것과 동시에 경쟁 관계이기도 하다.
- 도표 3 : Innolux, 첨단 패키지 계획을 TSMC와의 협업으로 확대
- TSMC CoPoS의 개발 상황
- TSMC가 CoWoS로부터 CoPoS로 전환할 때 극복해야 할 기술적 장벽
- 도표 4 : 첨단 패키지 기판 재료의 특성과 기술적 장벽 관계
- 대만에서 TSMC CoPoS 양산 개시 시기 : 기술적 브레이크스루의 진전 속도에 좌우된다.
- 도표 5 : TSMC의 대만내 첨단 패키지 생산능력 확장 계획
- TSMC의 애리조나 거점은 미국 고객의 수요에 대응, 장기적으로는 CoPoS에 중점
- 도표 6 : TSMC의 애리조나에서 첨단 패키지 생산능력 계획
- CoPoS 보틀넥 해소는 예상보다 더디며, CoWoS 제품의 수명주기를 연장
- 도표 7 : TSMC CoWoS 및 CoPoS 생산능력 확장 스케줄
- 기타 파운드리에서 CoPoS 유사 기술의 현황과 전망
- Intel : 조기에 유리 기판을 이용한 첨단 패키지 샘플을 공개했으나, 양산 스케줄은 TSMC에 뒤처지게 되었다.
- 도표 8 : Intel의 2nm 미만 첨단 프로세스 및 첨단 패키지 확장 로드맵
- Samsung 그룹 각사가 협력해 유리 기판 패키지를 추진, 우선 소형 사이즈로부터 개시
- 도표 9 : Samsung 그룹의 유리 기판 첨단 패키지 계획
- 일본의 Rapidus : 2nm 프로세스 개발과 대형 유리 기판 패키지를 직접 추진하지만, 단기적으로 유리 기판은 캐리어 용도에 한정
- 도표 10 : Rapidus의 첨단 프로세스 및 첨단 패키지 개발 현황과 전망
- Powerchip '3D AI Foundry' 계획은 유리 기판으로도 확장할 가능성
- 도표 11 : Powerchip의 3D AI Foundry 개발 상황
요약
- 도표 12 : 결론 : TGV의 기술적 장벽은 여전히 높고, CoPoS 상용화는 2030년까지 늦어질 가능성. TSMC는 2028년에 유리 캐리어 기술을 양산에 도입할 전망
TGV still faces technical barriers; CoPoS commercialization not likely until 2030
Abstract
DIGITIMES has found that the advanced packaging market continues to expand as demand for AI chips rises and package sizes increase. OSATs and panel makers have been developing FOPLP technology in advance, while wafer fabs are pursuing CoPoS technology. Both aim to replace ABF substrates with glass substrates, or silicon interposers with glass interposers. At present, some OSATs and panel makers have already mass-produced FOPLP, but glass interposers have yet to enter mass production, mainly because through-glass via technology is still immature. Ibiden, a leading substrate supplier in Japan, expects the technology barriers to through-glass vias to be broken only by 2030, meaning advanced CoPoS using glass interposers is also unlikely to be commercialized before then.
As AI chip package areas increase in line with computing power requirements, the number of chips that can be packaged on a 12-inch wafer is falling, raising area waste. Warpage caused by the large mismatch in thermal expansion coefficients between traditional organic substrate materials such as ABF and silicon wafers is also becoming more severe. In addition, interposers, which serve as a bridge between different chips and packaging platforms, require ever larger areas, making it necessary to replace silicon wafers with lower-cost materials. Because of its compatible thermal expansion coefficient, high flatness, low signal loss, and low cost, glass substrate is regarded as the most suitable substitute. As a result, related companies are developing advanced packaging technologies based on glass substrates to meet market demand.
This report covers the roadmap of TSMC's CoPoS technology development, as well as the progress of other global foundries, including Intel, Samsung, Rapidus, and PSMC.
Table of Contents
Introduction
- Relationship between foundry CoPoS and OSAT, panel makers' FOPLP
- Technical differences between foundries and OSAT/panel makers
- Chart 1: Technical differences between foundries and OSAT/panel makers in square-substrate advanced packaging
- Taiwan panel makers' advanced packaging plans for semiconductors
- Chart 2: Operating strategies for Taiwan panel makers' old fabs as they move into advanced packaging
- OSATs/panel makers and TSMC will be both customers and competitors
- Chart 3: Innolux expands its advanced packaging plan to cooperation with TSMC
- TSMC CoPoS development status
- Barriers TSMC must overcome in the move from CoWoS to CoPoS
- Chart 4: Relationship between properties of advanced packaging substrate materials and technical barriers
- TSMC's CoPoS mass-production timing in Taiwan hinges on pace of technical breakthroughs
- Chart 5: TSMC's advanced packaging capacity expansion plan in Taiwan
- TSMC's Arizona site aligned with US customer demand; will focus on CoPoS over long term
- Chart 6: TSMC's advanced packaging capacity plan in Arizona
- CoPoS bottleneck resolution slower than expected; will extend lifecycle of CoWoS products
- Chart 7: TSMC CoWoS and CoPoS capacity expansion timeline
- Current status and outlook of other foundries' CoPoS-like technologies
- Intel introduced glass-substrate advanced-packaging samples early, but mass-production timeline has since been overtaken by TSMC
- Chart 8: Intel's roadmap for sub-2nm advanced process and advanced packaging expansion
- Samsung affiliates team up to advance glass-substrate packaging; will start with smaller sizes
- Chart 9: Samsung Group's glass-substrate advanced packaging plan
- Japan's Rapidus directly launching 2 nm process development and large-format glass-substrate packaging, but in near term, glass substrates will serve only as carriers
- Chart 10: Rapidus's advanced process and advanced packaging development status and outlook
- Powerchip's 3D AI Foundry plan could also extend to glass substrates
- Chart 11: Powerchip's 3D AI Foundry development status
Summary
- Chart 12: Conclusion: TGV barriers remain high; CoPoS commercialization likely slips to 2030; TSMC expected to introduce glass-carrier technology into mass production in 2028
