1、封裝技術(shù)向高密度方向發(fā)展,先進(jìn)封裝應運而生
封裝技術(shù)的發(fā)展思路為追求芯片性能不斷提高、系統微型化&集成化,大致可分為四段發(fā)展歷史,2000年前依次經(jīng)歷了元件插裝、表面貼裝、面積陣列封裝三個(gè)階段,“小型化、輕薄化、窄間距、高集成度”為主要發(fā)展趨勢,全球封裝行業(yè)進(jìn)入先進(jìn)封裝時(shí)代。
資料來(lái)源:《先進(jìn)封裝技術(shù)的發(fā)展與機遇》,觀(guān)研天下數據中心整理
先進(jìn)封裝勢在必行存在兩大驅動(dòng)因素:一為技術(shù)必要性;二為成本必要性。
技術(shù)方面,隨著(zhù)芯片傳統封裝已不能滿(mǎn)足以人工智能、高性能計算為代表的新需求,先進(jìn)封裝技術(shù)應運而生,形成獨特的中道工藝。先進(jìn)封裝也稱(chēng)為高密度封裝,具有引腳數量較多、芯片系統較小和高集成化的特點(diǎn)。
成本方面,高性能的芯片對集成度要求更高,需要更小的工藝節點(diǎn),但也伴隨著(zhù)成本的快速上升,相比于采用 45nm 節點(diǎn)制造的 250 平方毫米芯片,采用 16nm 工藝節點(diǎn)后,每平方毫米的成本增加了 1 倍以上; 而采用 5nm 工藝后,成本將增加 4~5 倍。與此同時(shí),先進(jìn)封裝仍處于相對高成本效益的階段。
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2、AI及高性能計算機市場(chǎng)快速發(fā)展,對先進(jìn)封裝需求快速上升
從上文可知,先進(jìn)封裝對比傳統封裝在技術(shù)和成本方面具有較大優(yōu)勢,而隨著(zhù)高性能計算機和AI技術(shù)的普及,下游市場(chǎng)對芯片的性能需求和數量需求不斷擴大,從而刺激先進(jìn)封裝市場(chǎng)快速增長(cháng)。
以SK海力士為例,SK海力士憑借業(yè)界領(lǐng)先的TSV堆疊技術(shù)引領(lǐng)了市場(chǎng)發(fā)展,這其中包括HBM封裝存儲器解決方案,以及用于服務(wù)器的高密度存儲器(HDM)三維堆疊技術(shù)。同時(shí),海力士持續迭代封裝技術(shù),研發(fā)了批量回流模制底部填充、混合鍵合、扇出型晶圓級封裝等技術(shù),以進(jìn)一步提升了HBM的堆疊層數。
四代HBM規格比較(以SK海力士產(chǎn)品為例)
類(lèi)別 | HBM1 | HBM2 | HBM2E | HBM3 |
帶寬 | 128GB/s | 307GB/s | 460GB/s | 819GB/s |
堆疊高度 | 4層 | 4層/8層 | 4層/8層 | 4層/12層 |
容量 | 1GB | 4GB/8GB | 8GB/16GB | 16GB/24GB |
I/O速率 | 1Gbps | 2.4Gbps | 3.6Gbps | 6.4Gbps |
資料來(lái)源:海力士,觀(guān)研天下數據中心整理
數據顯示,2023年全球先進(jìn)封裝行業(yè)市場(chǎng)規模已經(jīng)達到400億美元,同比增長(cháng)5.8%。2021年后,隨著(zhù)高性能計算機和AI芯片需求的快速增長(cháng),先進(jìn)封裝行業(yè)市場(chǎng)規模增速明顯提高。
資料來(lái)源:《中國集成電路封測產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)》,觀(guān)研天下數據中心整理
另外,從全球封裝行業(yè)市場(chǎng)總體結構來(lái)看,2023年先進(jìn)封裝市場(chǎng)份額已經(jīng)超過(guò)48%,達到48.8%,2019年全球先進(jìn)封裝市場(chǎng)份額只有45.6%,可見(jiàn)先進(jìn)封裝市場(chǎng)表現要優(yōu)于傳統封裝市場(chǎng),這和上文所述觀(guān)點(diǎn)表現一致。
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3、全球各大封測廠(chǎng)商紛紛布局先進(jìn)封裝
根據觀(guān)研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國先進(jìn)封裝行業(yè)發(fā)展趨勢分析與投資前景研究報告(2024-2031年)》顯示,隨著(zhù)先進(jìn)封裝在半導體市場(chǎng)的地位越來(lái)越重要,全球各大封測廠(chǎng)商都開(kāi)始著(zhù)手布局該領(lǐng)域。日月光、安靠科技、英特爾、三星電子、臺積電和聯(lián)華電子等都已經(jīng)具備較為成熟的先進(jìn)封裝技術(shù),具體如下:
各大封測廠(chǎng)商紛紛布局先進(jìn)封裝領(lǐng)域
廠(chǎng)商 | 封裝技術(shù) | 重點(diǎn)布局 |
ASE 日月光 | FOWLP扇出晶圓級封裝MEOL 2.5D 中段制程FOCoS 封裝 | 日月光擁有高密度的晶圓對接解決方案,可將不同的組件集成在一個(gè)硅片上,以實(shí)現更小、更緊湊的系統結構,提高通信效率、節約成本,并使用現有的倒裝芯片封裝技術(shù)快速提供手機、平板電腦和服務(wù)器產(chǎn)品的上市進(jìn)程。近期聯(lián)合西門(mén)子推出三維封裝一體化設計平臺。 |
Amkor 安靠科技 | SWIFT 封裝SLIM 封裝 | 安靠芯片級封裝工藝制成的系統級電子封裝可以做到更薄的復合材料疊層、更小的線(xiàn)寬和線(xiàn)間距以及更高的集成度。能為客戶(hù)提供比基于硅通技術(shù)的 2.5D或3D成本更低的選項。 |
Intel 英特爾 | EMIB 嵌入式多芯片互聯(lián)橋接Foveros 三維邏輯芯片封裝 | Intel 將不同工藝、結構、用途的芯片進(jìn)行整合,為設計人員提供更大的靈活性。在chiplet 和異質(zhì)集成領(lǐng)域積極布局,具備高帶寬、低功耗,以及更高的I/O密度。 |
Samsung 三星電子 | FOPLP扇出型面板級封裝I-Cube封裝3D SiP三維系統級封裝 | 三星的面板級封裝競爭力強,面向 5G、AI、自動(dòng)駕駛和服務(wù)器等高性能計算需求,實(shí)現多片高密度集成并保障存儲器和邏輯芯片之間高速數據傳輸。結合自身2.5D/3D封裝布局,爭取 AI、高效能運算(HPC)等ASIC委托設計及量產(chǎn)訂單。 |
TSMC 臺積電 | InFO整合扇出型封裝CoWoS基板上晶圓上晶片封裝SoIC系統整合晶片封裝WoW晶圓堆疊封裝 | 臺積電在先進(jìn)封裝領(lǐng)域發(fā)展迅速并具有市場(chǎng)前瞻性。在移動(dòng)運算、物聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)及高效能運算等領(lǐng)域持續發(fā)展以滿(mǎn)足多樣化市場(chǎng)需求。臺積電現整合旗下SoIC.InFO及CoWoS等3DIC 技術(shù)平臺,并命名為“3D Fabric"。 |
UMC 聯(lián)華電子 | TSV Interposer硅通孔中介層MCP/SiP多片系統級封裝 | 聯(lián)華電子是 2.5D封裝硅中介層的主要供應商,近來(lái)與美國Xperi公司合作,為各種集成電路器件提供低溫鍵合技術(shù)(ZiBond)和直接鍵合互連(DBI)技術(shù),并不斷優(yōu)化與推進(jìn)商業(yè)化進(jìn)程。 |
資料來(lái)源:各公司公告,觀(guān)研天下數據中心整理
從先進(jìn)封裝市場(chǎng)競爭格局來(lái)看,全球先進(jìn)封裝市場(chǎng)主要集中在日月光、安靠科技、臺積電、三星電子、英特爾、索尼等臺灣地區、日韓等企業(yè),國內只有長(cháng)電科技市場(chǎng)份額排名靠前。同時(shí)行業(yè)的CR6超過(guò)70%,可見(jiàn)行業(yè)正處于快速爆發(fā)前期。
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4、先進(jìn)封裝設備行業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢
先進(jìn)封裝行業(yè)發(fā)展趨勢表現為多個(gè)方面的持續進(jìn)步和變革:
(1)技術(shù)創(chuàng )新:隨著(zhù)科技的不斷發(fā)展,先進(jìn)封裝行業(yè)將繼續推進(jìn)技術(shù)創(chuàng )新,提高封裝效率和性能。例如,未來(lái)的先進(jìn)封裝可能會(huì )采用更先進(jìn)的材料、更精細的工藝和更高效的設備,以滿(mǎn)足市場(chǎng)對于小型化、高性能和高可靠性芯片的需求。
(2)多元化應用:先進(jìn)封裝技術(shù)將越來(lái)越廣泛地應用于各個(gè)領(lǐng)域,如人工智能、高性能計算、物聯(lián)網(wǎng)、醫療技術(shù)等。這些領(lǐng)域對于封裝技術(shù)的需求將推動(dòng)先進(jìn)封裝行業(yè)的快速發(fā)展。
(3)綠色環(huán)保:隨著(zhù)全球環(huán)保意識的提高,先進(jìn)封裝行業(yè)將更加注重綠色環(huán)保,推動(dòng)綠色封裝技術(shù)的發(fā)展。例如,采用環(huán)保材料、減少能源消耗和廢棄物排放等,將成為先進(jìn)封裝行業(yè)發(fā)展的重要方向。
(4)智能化和自動(dòng)化:隨著(zhù)工業(yè)4.0和智能制造的快速發(fā)展,先進(jìn)封裝行業(yè)也將逐步實(shí)現智能化和自動(dòng)化生產(chǎn)。這將有助于提高生產(chǎn)效率、降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量,并推動(dòng)先進(jìn)封裝行業(yè)的轉型升級。
5、中國先進(jìn)封裝行業(yè)相關(guān)企業(yè)
隨著(zhù)先進(jìn)封裝逐步成為市場(chǎng)新熱點(diǎn),國內相關(guān)企業(yè)也開(kāi)始布局先進(jìn)封裝領(lǐng)域,從上游的先進(jìn)封裝材料和先進(jìn)封裝設備以及中游的先進(jìn)封裝方案企業(yè),都有企業(yè)涉足。
中國先進(jìn)封裝行業(yè)相關(guān)企業(yè)
/ | 細分市場(chǎng) | 相關(guān)企業(yè) |
1 | 先進(jìn)封裝材料 | 興森科技、深南電路、生益科技、華正新材、天承科技、宏昌電子 |
2 | 先進(jìn)封裝設備 | 上海微電子、芯碁微裝、華海清科、盛美上海、文一科技、耐科裝備、新益昌、華封科技、艾科瑞思、快克智能、拓荊科技、光力科技、德龍激光、大族激光、邁為股份等 |
3 | 先進(jìn)封裝方案 | 潤欣科技、通富微電、甬矽電子、長(cháng)電科技、華天科技、晶方科技 |
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(1)華海清科
華海清科在3D封裝領(lǐng)域率先實(shí)現突破,減薄拋光一體機Versatile-GP300是業(yè)內首次實(shí)現 12 英寸晶圓超精密磨削和 CMP全局平坦化的集成設備,可穩定實(shí)現12英寸晶圓片內磨削TTV<1μm,滿(mǎn)足3D IC對超精密磨削,填補國內超精密減薄技術(shù)領(lǐng)域的空白。2023年5月華海清科Versatile-GP300 量產(chǎn)機臺出機發(fā)往集成電路龍頭企業(yè),產(chǎn)業(yè)化取得重要突破。
(2)芯碁微裝
WLP系列產(chǎn)品主要用于RDL工藝,可覆蓋FC、Fan-In WLP、Fan-Out WLP 和 2.5D/3D 等先進(jìn)封裝領(lǐng)域,其中WLP 2000直寫(xiě)光刻設備于2019年底推向市場(chǎng),為國內首款針對晶圓級先進(jìn)封裝量產(chǎn)應用的直寫(xiě)光刻設備,量產(chǎn)分辨率低至2微米,各項性能指標已達到國際先進(jìn)水平。從產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展來(lái)看,2022年9月公司首臺WLP2000機臺成功發(fā)運昆山龍頭封測工廠(chǎng),2024年2月實(shí)現中國大陸頭部先進(jìn)封裝客戶(hù)的連續重復訂單交付,產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展行業(yè)領(lǐng)先。
(3)天承科技
公司目前主要聚焦在 RDL 和 bumping,應用的基礎液和電鍍添加劑已經(jīng)研發(fā)完成。其中,RDL 應用的基礎液和電鍍添加劑已經(jīng)進(jìn)入了終端客戶(hù)最終驗證階段。此外,公司正全力推動(dòng) TSV 相關(guān)的基礎液和電鍍添加劑產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)程,同時(shí)大馬士革電鍍液也正處于積極研發(fā)的過(guò)程中。(fsw)

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