修遠胡川：在Intel蓄力14載，要將IC製造和顯示面板打通

晶片領域技術門檻很高，千人專家胡川是少數貫穿學術界和工業界的人。

他曾在Intel負責大學研究和最尖端科技的導入，多項發明被應用到Intel產品和生產工藝中。

他於2016年創立的修遠，是世界唯一一家齊聚Intel、摩托羅拉、英飛凌扇出封裝背景核心成員的公司。

在摩爾定律即告終結的時代，胡川希望將扇出封裝的應用擴大至手機、物聯網、人工智慧等高性能計算以及與人體兼容的生物計算上，讓碳文明和矽文明在未來能夠更深入的對話。

修遠正一步步夯實自身技術實力，希望打通IC封裝和面板行業，向封測市場新生巨頭邁進。

作者｜劉敏

採訪｜小豬

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眾所周知，中國距離已開發國家有兩大門檻，一是汽車製造，一是晶片製造。

晶片是PC、手機等的「心臟」，我們每天都要接觸。

但說起晶片封裝，能理解的人不多。

而胡川決定死磕的，是一種能廣泛用於製造從低端物聯網系統到高端人工智慧晶片的扇出封裝技術。

與主流封測廠商基於晶圓尺寸做封裝不同，修遠基於面板尺寸做封裝，性價比更低。

目前全球與修遠目標基本一致的，只有三星 —— 三星在2016年斥資16億人民幣將兩條顯示屏線改裝成IC線。

對此胡川卻說，「我們早已準備就緒，並且廣度和深度將遠超行業想像。

」

胡川留美多年，上世紀90年代末，他進入專門研究超前6～10年技術的Intel基礎材料研究所工作。

該研究所是Intel最資深、最核心的技術研發部門，導入了從扇出到FINFET最核心的技術。

員工百人左右，胡川一半的同事是史丹福大學和麻省理工學院的博士，胡川本人是這個研究所成立近30年來唯一一個沒有綠卡和美國國籍招收的華裔博士，一干就是14年。

胡川在Intel，基本2年變換一個節奏，研究領域涉及熱傳導、電子封裝、可靠性能、納米材料和超紫外光刻等多個領域。

發表論文30多篇，在美國、日本和台灣申請了70多個專利(回國後胡川還申請了超30項專利)，約40個獲得授權批准，某些專利被引用超過300次。

2009年，胡川試圖說服Intel重新重視扇出封裝，卻發現其機制已經出現問題，「不敢冒險，不夠創新，官僚風氣已經冒頭。

」他決定辭職自己做，「我從Intel帶走的唯一東西就是我的創造力。

」

2014年6月，胡川回國，潛心2年準備扇出方向的IP，於2016年創辦修遠——一家專注研發手機、物聯網、高性能計算和生物計算器件的電子封裝的技術創新公司，終極目標是實現人與機器的無縫連接。

晶片封測是一座「富礦」

17年的半導體職業生涯，胡川深刻目睹了中國在晶片市場高消費量和低技術研發實力之間的巨大反差。

中國晶片需求占全球市場份額的比重超四成。

僅2016年1月到10月，中國共花費1.2萬億人民幣用於購置進口晶片，是花費在原油進口上的兩倍。

這不僅讓跨國公司卡住了中國諸多產業的咽喉，也使國家商業機密和國防信息存在被竊取的可能。

晶片產業已成為中國輸不起的戰爭!

但受限於政治封鎖，中國無法購買到最先進的晶圓製造設備，自主研發投入巨大，成果也無法追評國際一流水平。

胡川告訴Xtecher，目前國內最領先的中芯國際去年量產的28納米晶圓，跟國際領先工藝相比，存在三代差距。

相比晶圓製造技術門檻高，短期難有重大突破，晶片封裝既無政治封鎖，有望彎道超車，還是一座「富礦」。

2016年國內封測行業迎來「黃金髮展期」，年營收逾1500億，預期2017年增長將更強勁。

胡川表示，集成電路(IC)產業鏈有「設計—製造—封測」三大關鍵環節，論營收，設計占20%，晶圓占60%，封測占20%。

20多年發展，封測僅占整個IC產業的5%，非常不起眼。

但隨著晶片多樣性和高性能計算興起，封測營收比將顯著提高——目前部分高端傳感器，其封裝成本已超50%。

胡川預測，20年後，封測所創產值有望與晶圓製造持平——或各占40%。

望上游，全球晶圓製造巨頭爭相在中國建廠擴產，預計2017至2020年間，全球將投產62座半導體晶圓廠，其中26座設於中國大陸，在建晶圓廠最終都需要封測廠配合。

看下游，物聯網、人工智慧的浪潮愈發洶湧，除智慧型手機外，可穿戴設備和移動無線設備也在不斷興起。

這些應用都需要更便宜、更小、更快、更可靠、更多功能的器件。

封裝多樣性需求將更大，單價更低，封裝占器件的成本比例會更高。

封測商業潛力將進一步釋放。

扇出封裝的「春天」

胡川希望全情投入的扇出封裝工藝，短短几年，已經演變為晶片製造商，封裝測試供應商，以及晶圓代工廠都在重金豪賭的未來，部分甚至押上了身家性命。

台積電在2012年逆市布局扇出封裝，為當時業界所震驚。

4年後，台積電一舉擠掉三星，獨食蘋果A10處理器上億訂單(iPhone7上的A10處理器和天線開關模組使用了扇出封裝工藝)，在封測產業投下「重磅炸彈」。

蘋果和台積電的聯手示範作用，讓扇出封裝這項沉寂多年、被視作小眾的「黑科技」，在2016年終於迎來「春天」，並一舉奠定了規模經濟的基礎——在台積電之外，各家專業封測廠包括新科金朋、艾克爾、矽品、日月光等，晶片製造巨頭三星、高通、Intel等，均已將扇出技術或者系出同源的內埋載板技術納入先進位程藍圖中。

作為扇出封裝的源頭技術方，最開始，Intel卻並未真正了解其應用價值。

扇出封裝主要基於BBUL技術成果轉化而來，BBUL，一種晶片減薄工藝，是胡川在Intel的開山之作，是Intel未來幾年內力推的處理器封裝技術。

胡川告訴Xtecher，因研發成本巨大，Intel於2002年擱置了扇出進程，該技術卻並未走向沉寂。

摩托羅拉利用其功能多樣性——多晶片、異質晶片、傳感器、被動器件等一體化整合的可能，發明了扇出RCP(redistributed circuit package)技術用於高集成處理器的研發，同樣因成本問題於06年放棄。

英飛凌則在2007年研發出扇出EWLB(embedded waferlevel BGA)技術，用於降低晶片成本和系統成本，並成為最早量產的扇出工藝。

2008年，基於扇出技術的扇出封裝開始逐漸量產，主要用於手機基帶晶片的單晶片封裝，並被蘋果IPhone大量採購。

如何理解扇出封裝？其獨特優勢又在哪？

扇出封裝(Fan-Out Wafer Level Packaging，簡稱為FOWLP)是眾多系統封裝晶片技術中的一種，是封裝行業繼打線(WB)和倒裝(Flipchip)後的第三次革命。

其不僅能讓CPU尺寸更小，集成度更高，搭配更多新的整合技術，擁有500多個零器件的手機，未來完全有可能集成為一顆單一的晶片。

高通今年6月發布的一款扇出RCP晶片，已成功將上百個有源和無源器件做到了一顆晶片里。

台積電的A10作為過渡的第一代，僅有一個單一矽片，但台積電也瞄準了整合多晶片的技術方向。

國內製造的第一片多層多器件多矽片扇出封裝測試晶片

打通IC封裝和面板行業

胡川將公司取名「修遠電子」，寓意要為中國集成電路發展事業上做長期艱辛的努力。

與海外企業相比，國內企業在先進封裝領域仍存差距。

既不占優，胡川還不走「尋常路」，他的「抱負」，是希望打通IC封裝和面板行業。

一台70寸液晶電視售價1萬，其中面板成本約5000元，一顆小小的12寸晶圓，常規售價為2000美元。

如果以面板尺寸封裝替代晶圓尺寸封裝，在成本控制和擴展兼容上會更具潛力。

胡川表示，三星研發方向與修遠一致，主攻面板尺寸扇出封裝(panel level fanout packaging)，三星預計今年10月會公布一些技術成果。

修遠團隊也正努力量產原型測試晶片。

目前修遠的封裝製成能力略落後於台積電，跟高通相當。

但台積電方案應用範圍較窄，對非Si器件集成比較困難。

高通的工藝在多器件的兼容上則更為出色。

修遠近期目標，是將現有的多顆矽片，傳感器和無源器件做在一顆晶片里，「大概會從幾十個器件開始，把手機部分器件集成，逐漸合併，最後變成一顆晶片。

」

胡川還透露了一些更長期的計劃，包括開發比目前最快的人工智慧晶片英偉達特斯拉P100 中的GPU和DDR5帶寬高100倍的扇出方案。

P100在單顆矽片上集成了150億個電晶體，預計下一代的電晶體數量將追趕人腦細胞數量。

修遠的產品及技術主要面向三大應用領域：一是5G晶片和物聯網晶片/系統；二是高性能計算晶片，如人工智慧、VR、數據中心；最後，胡川希望在10～20年，能夠生產出生物計算接口，真正把碳文明的有機體和矽文明的無機體打通。

為了這個略瘋狂的願望，胡川現在很少有完全休息的一天，連續三年，他每天工作近16個小時。

他說，「第一要做別人看不到、想不到的；第二一定要對自己的項目比別人還要苛刻，別人攻擊你或只為攻擊，你攻擊自己則是為了更完善。

」

不畏懼競爭

只要創業，幾乎所有創業者都必須考慮的一個問題是，巨頭會做嗎？目前整個封測行業正因台積電的跨界進入而戰戰兢兢，胡川卻並不擔心。

「我歡迎它們加入競爭。

」胡川認為，大公司做新領域，基於其資源優勢，會加快市場培育；大公司對產業結構、設備、材料研發的推力更大，上下游產業鏈反倒更易配合。

而台積電雖占據先發優勢，但基於晶圓的封裝工藝價格高，產能低，破解困局的「鑰匙」還是要用面板尺寸來製造。

這啟示胡川，他們最大的對手往往不是巨頭，而是自己。

在一個快速變化的行業，作為小的創新公司，如何保持領先地位，才是胡川需要考慮的主要問題。

在胡川看來，修遠團隊的專家都在國際頂尖的公司經過很紮實的訓練，眼界開闊。

「這個公司的主要的自主智慧財產權在降低成本和擴大應用範圍上開始，在資源上的劣勢正是他們的創新點和動力。

」

其解釋，現有主流的扇出工藝是與倒裝工藝競爭，主要爭奪封裝成本在1美元以上的產品市場。

但修遠的扇出工藝既可跟高端的WB(比如QFN等)和flipchip(倒裝)競爭，在中低端市場也有很強競爭力——3毛人民幣每顆的封裝就能確保有利潤，「我們在生產設備、材料選取、製造工藝、產品結構上，甚至良率保障上，都有布局。

產品尺寸會更小，價錢更便宜，可靠性和性能更強，功能兼容更多樣。

」

胡川還透露，他沒有花費太多力氣就說服了曾共事的國際專家加入：胡川從2001年起就是「扇出封裝」最早的研究人員之一，獨立或協助承擔過Intel多個超前6年以上的研發項目，擁有完整的從智慧財產權到量產製造的經歷；CTO Edward Prack博士曾是摩托羅拉董事長親自領銜的技術委員會成員之一，是RCP扇出封裝的原創發明人之一，在摩托羅拉和Intel各工作15年，擁有19項美國專利；劉俊軍博士是當年湖北的理科狀元，是胡川本科、博士期間的同學，在製程設備和工藝、低介電常數絕緣材料方面經驗豐富，有20多項國際專利。

郭躍進博士和傅則鍾博士(兼職)夫婦是改革開放後，加州理工最早一批博士，在Intel擔任製造和品質方面的高管20多年。

從業多年，胡川一直在不斷打破自己的邊界。

而他所處的半導體行業，由於CPU架構障礙，處理器成倍增加的電晶體數量並不能轉化為成倍增長的性能，摩爾定律或許將會在某一天失去作用。

早在Intel時，胡川就認識到這一點，開始探索如何採用更先進的封裝來驅動後摩爾定律時代。

因為封裝(尤其是系統封裝比如扇出)能帶來多樣性，集成處理器和存儲器，數碼和模擬信號等等。

很多人預期，在封測市場，新技術的產生將會引發新一輪洗牌，未來或會誕生一個類似Intel的巨頭。

這個巨頭不一定是修遠，但至少在封裝的角斗場，修遠已經拿到了一張入場券。