隨著技術更新迭代，我國人工智能（AI）芯片先進封裝產業鏈已覆蓋了從設計、制造、封裝測試到應用的全鏈條。我國依托低制程光刻工藝與先進封裝技術的融合，實現從“能用芯片”向“夠用芯片”進而到“好用芯片”的跨越，已成為突破 AI芯片技術瓶頸、打破國際封鎖的有效策略。
筆者通過專利檢索后發現，在全球 AI芯片先進封裝技術領域，中國、美國、韓國、日本是主要的技術創新高地。盡管中國在該領域起步較晚，但近年來年專利申請量已躍居世界首位，創新主體數量也僅次于美國。在專利全球布局上，中國、美國、日本、韓國企業均展現出全球戰略眼光，尤其是美國企業，其海外專利布局尤為廣泛。
我國在關鍵共性技術——硅通孔（TSV）、混合鍵合、架構協同設計等領域仍存在一定的短板。因此，加快關鍵共性技術突破，確保產業鏈安全，仍是當前亟待解決的重要任務。筆者從專利角度出發，對該領域的專利情況進行分析，以期為行業提供參考。
三大關鍵技術分支分析
全球范圍內，封裝架構的研發動向各具特色。美國聚焦于2.5D架構的研發；韓國側重3D架構的突破；中國優先推進扇出型封裝（FO）架構的研發與應用。我國應重視以 FO架構為基礎，融合2.5D和3D架構，實現擁有自主知識產權的 AI芯片協同封裝架構的創新發展。
在 FO架構方面，內埋式扇出技術面臨較高的專利壁壘，面板級扇出技術則引領未來發展趨勢。筆者認為，國內應著重提升面板級扇出的
I/O密度。在2.5D架構方面，單面架構是基礎，同樣面臨較高的專利壁壘。橋接架構作為降低成本的關鍵技術，應積極投入研發。此外，光電共封裝與玻璃基板作為新興技術，建議高校與企業加強合作。在3D架構方面，芯片-芯片架構是 AI芯片中高端存儲器（HBM）的核心，建議國內存儲企業密切關注該領域的發展動態。
當前，2.5D與3D中芯片-芯片堆疊的融合已成為國際 AI芯片的主要技術路線。為規避技術壁壘，建議國內創新主體積極研發與布局 FO與3D中芯片-芯片堆疊相融合的技術路線。
我國在 AI芯片先進封裝工藝領域起步較晚，但在布線層（RDL）中展現出巨大潛力。RDL技術對 FO架構的支撐作用相比2.5D和3D架構，最為顯著。鑒于國內在 TSV、凸點及鍵合技術方面與國際先進水平存在差距，短期內應優先發展 RDL技術及其所支撐的 FO架構，構建擁有自主知識產權的封裝平臺，以實現“能用芯片”的階段性目標。中期階段，則需依托 RDL等優勢工藝與弱勢核心工藝的協同配合，在自主知識產權的封裝平臺中尋求弱勢核心工藝的突破，逐步邁向“夠用芯片”的階段。長期而言，則應集中力量攻克關鍵共性工藝難題，以期達成“好用芯片”的宏偉目標。
具體而言：在 RDL技術方面，主攻 FO架構下的 RDL配置，輔助布局RDL結構，并致力于突破 RDL制備方法中的線距/間距縮小技術瓶頸；在凸點技術方面，重點研發銅凸點，并聚焦直徑及節距減小技術的創新與應用；在鍵合技術方面，依托“專精特新”企業，在混合鍵合技術方面的深厚積累，加速研發進程；在 TSV技術方面，聚焦導熱、導電與緩沖復合的“一孔復用”技術，開展全工藝線研究，突破高深寬比的技術難題。
熱管理是保障 AI芯片穩定運行的關鍵要素，我國亟需加速前沿技術的研發與布局。當前，英特爾、三星、臺積電在熱界面材料（TIM）與浸沒式液冷等前沿熱管理技術方面占據領先地位。主動與被動熱管理技術的融合，特別是熱沉、TIM與流道的整合，已成為行業發展的主流趨勢。
為縮小與國際先進水平的差距，我國亟需重點關注以下幾個技術方向：流道方面，優化流道設計，積極推廣浸沒式液冷技術，確保流道或液冷與熱源直接接觸；熱沉方面，增大熱沉面積，研發新型熱沉材料，并提升熱沉與其他熱管理技術的協同匹配性；TIM方面，加大聚合物基TIM的研發力度。
加快形成融合發展網絡
當前，我國國內重點企業、專精特新企業、高校和科研機構已成為推動創新的重要力量，但尚未構建起技術融合發展網絡，特別是在2.5D/3D架構、TSV、鍵合等關鍵共性技術領域，研發缺乏有效的協同機制。同時，海外市場專利布局有限，技術的商業化與產業化進程受到一定制約。
在筆者看來，政府與行業機構應加強統籌協調，促進核心創新主體間的緊密合作，協同推進關鍵共性技術的攻關與前沿引領技術的研發。在關鍵共性技術領域，應重點解決 TSV深寬比、熱/電可靠性及混合鍵合等技術難題。具體而言：高校科研機構深化對 TSV與混合鍵合在原理、材料、工藝特性等方面的基礎研究；重點企業引領關鍵共性技術在良率提升等方面的產業化應用，推動產業鏈上下游的協同發展；專精特新企業加速理論技術向產業實踐的轉化。在光電共封、玻璃通孔（TGV）等前沿技術領域，建議高校和科研院所與重點企業深化合作，增強原始創新能力，并加大海外專利布局力度，為技術自主創新的國際化進程奠定堅實基礎。
為確保在高端 AI芯片供應受限的情況下，國產芯片能夠或基本實現同等功能替代，“無 TSV堆疊”等非傳統技術路線成為關鍵。應充分利用高校及科研機構的技術資源，深化對鍵合界面粗糙度、RDL線寬/間距縮小等基礎技術的研究，為非傳統技術路線性能和良率突破提供堅實支撐。鼓勵重點企業承擔攻克多層RDL等前沿技術的任務，補齊 RDL超小線間距等專利短板，進一步鞏固RDL與2.5D/3D架構的融合優勢。同時，前瞻性地儲備超多層 RDL等前沿技術，為非傳統技術路線的產業化與專利競爭打下堅實基礎。
激活優勢資源，強化技術融合與專利布局聯動，激發專精特新企業專利潛能。依照“核心工藝筑基→特色架構設計→工藝與熱管理協同優化→先進封裝平臺構建”的國際經驗，加強技術研發與專利布局，打造具有國際競爭力的全球領先封裝技術平臺，構建以自主知識產權為核心的技術與專利競爭體系。同時，深化國內重點企業與專精特新企業的合作至關重要。筆者建議，通過深入剖析國際巨頭專利布局的薄弱環節，充分激發專精特新企業的技術優勢，采取資源共享、聯合研發、技術交流等多種合作模式，實施精準策略，開展有針對性的專利布局，共同構建專利反制防線。
強化國內產業內循環，整合前后道工序企業優勢，深化協同合作。TSV技術在2.5D/3D封裝中作為垂直互連的核心組件，需與前道工藝實現緊密銜接，因此國內后道工藝封裝企業加強與掌握 TSV技術的前道工藝晶圓制造及設備供應商的合作，成為攻克 TSV技術難關的關鍵舉措。建議國內前道設備廠商、晶圓制造企業及后道封裝企業充分發揮各自在技術領域的專長與優勢，進一步深化合作，強化聯動機制，共同優化并強化國內產業鏈的內循環，推動產業高質量發展。
加速“產學研”深度融合，促進專利轉化運用。企業應以技術需求為導向，運用專利分析等手段，精準對接高校與科研機構的技術優勢，促進專利技術轉化，例如，芯盟科技和浙江清華長三角研究院在鍵合技術方面開展合作。此外，還應建立健全人才流動機制，鼓勵科研人員到企業兼任技術職務，加速科技成果與專利的產業化進程。
筑專利聯盟，防范國際聯盟與標準背后專利風險。一方面，應加快自身發展步伐，加大專利布局力度，靈活運用專利收儲和許可等手段，提升知識產權儲備水平；另一方面，應加大政策扶持力度，引導重要創新主體形成緊密的合作關系，構建專利聯盟，聯合國內各方力量應對國際專利挑戰。例如，統籌中國科學院、中電五十八所、清華大學等科研機構與高校在前沿引領技術方面的優勢，以及通富微電、長電等制造類企業在關鍵共性技術方面的優勢，以聯合共贏、共同發展的思路，整合高價值專利創造資源，從應用層面布局高價值專利。（國家知識產權局專利分析普及推廣項目人工智能芯片先進封裝課題組）
轉自：中國知識產權報
【版權及免責聲明】凡本網所屬版權作品，轉載時須獲得授權并注明來源“中國產業經濟信息網”，違者本網將保留追究其相關法律責任的權力。凡轉載文章及企業宣傳資訊，僅代表作者個人觀點，不代表本網觀點和立場。版權事宜請聯系：010-65363056。
延伸閱讀
