先進(jìn)封裝產(chǎn)業(yè)格局全景解析

受益于AI、服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心、汽車電子等下游強勁需求，推動半導(dǎo)體封裝朝著多功能、小型化、便攜式的方向發(fā)展，國內(nèi)先進(jìn)封裝市場有望加速滲透。 先進(jìn)封裝是后摩爾時代全球集成電路的重要發(fā)展趨勢，也是解決芯片封裝小型化、高密度等問題的關(guān)鍵途徑。 根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，2022年全球先進(jìn)封裝市場規(guī)模達(dá)443億美元，市場占比47%，預(yù)計到2028年整體市場份額達(dá)到785.5億美元，市場占比將達(dá)到55%，CAGR為10.03%。 ?

01

先進(jìn)封裝行業(yè)概覽

隨著集成電路工藝制程的越發(fā)先進(jìn)，對技術(shù)端和成本端也均提出了巨大挑戰(zhàn)，先進(jìn)封裝技術(shù)應(yīng)運而生。 傳統(tǒng)封裝的主要功能包括為芯片提供機械保護(hù)、有效的散熱途徑、確保機械和電氣連接的穩(wěn)定性等。 先進(jìn)封裝采用了先進(jìn)的設(shè)計思路和集成工藝，對芯片進(jìn)行封裝級重構(gòu)，并且能有效提升系統(tǒng)高功能密度的封裝技術(shù)。 先進(jìn)封裝技術(shù)能在不單純依靠芯片制程工藝實現(xiàn)突破的情況下，通過晶圓級封裝和系統(tǒng)級封裝，提高產(chǎn)品集成度和功能多樣化，滿足終端應(yīng)用對芯片輕薄、低功耗、高性能的需求，同時大幅降低芯片成本，因此在高端邏輯芯片、存儲器、射頻芯片、圖像處理芯片、觸控芯片等領(lǐng)域均得到了廣泛應(yīng)用。

隨著芯片在算速與算力上的需求同步提升，當(dāng)前高速信號傳輸、優(yōu)化散熱性能、實現(xiàn)更小型化的封裝、降低成本、提高可靠性以及實現(xiàn)芯片堆疊等已成為封裝領(lǐng)域的新追求。 根據(jù)Universal ChipletInterconnect Express (UCIe) ，28nm制程的芯片設(shè)計成本約0.51億美元，但當(dāng)制程提升至5nm時，芯片設(shè)計成本則快速升至5.42億美元，成本提升近十倍。 半導(dǎo)體先進(jìn)制程和先進(jìn)封裝發(fā)展路徑：

資料來源：Yole 從制造工藝端來看，為持續(xù)提升集成度，先進(jìn)封裝從最初的倒裝封裝(FC)，逐步向晶圓級封裝(WLP)、2.5D/3D封裝等迭代。 晶圓級封裝能夠?qū)崿F(xiàn)更大的帶寬、更高的速度與可靠性以及更低的功耗，適合移動消費電子產(chǎn)品、高端超級計算機、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的芯片封裝。 晶圓級封裝的技術(shù)優(yōu)勢是先封裝后切割，明顯降低封測后的芯片尺寸。晶圓批量處理，加工效率高；扇出型封裝提高引腳數(shù)量，互聯(lián)密度大幅提升；去除基板，均攤成本更低。 2.5D/3D封裝尺寸和重量明顯減小，由多芯片集成，封裝性能和帶寬顯著提升，有助于降低整體成本。 主流先進(jìn)封裝形式及特點：

02

先進(jìn)封裝市場格局

近年各大廠商陸續(xù)將先進(jìn)封裝視為關(guān)鍵技術(shù)。 全球先進(jìn)封裝的參與者眾多，其解決方案涵蓋（超）高密度扇出（有機中介層）、3D片芯堆疊、2.5D硅中介層、2.5D嵌入式硅橋、3D堆疊存儲器等幾大類。 龍頭代工廠及其解決方案當(dāng)屬臺積電（InFO，集成扇出）、日月光（FOCoS，芯片后裝的基板上扇出芯片）、三星（2.5DRDL（再分布層））、Amkor Technology（S-SWIFT，高密度扇出線）等。 典型工藝的布局包括： 2.5D：CoWoS（臺積電）、EMIB（英特爾）、I-Cube（三星）、XDFOI（長電科技）等； 3D：SoIC（臺積電）、Foveros（英特爾）、X-Cube（三星）、3D-eSinC(華天科技）等。 各廠商在先進(jìn)封裝技術(shù)中的布局:

目前臺積電已成為先進(jìn)封裝技術(shù)創(chuàng)新的引領(lǐng)者之一，相繼推出了基板上晶圓上的芯片（CoWoS）封裝、整合扇出型（InFO）封裝、系統(tǒng)整合芯片（SoIC）等。 CoWoS是臺積電推出的一種2.5D封裝技術(shù)，其中“CoW”指芯片堆疊; “WoS”則是將芯片堆疊在基板上。 CoWoS結(jié)構(gòu)示意圖：

數(shù)據(jù)來源：Wikichips 臺積電在先進(jìn)封裝領(lǐng)域發(fā)展迅速并具有市場前瞻性。在移動運算、物聯(lián)網(wǎng)、汽車及高效能運算等領(lǐng)域持續(xù)發(fā)展以滿足多樣化市場需求。臺積電現(xiàn)整合旗下SolC.lnFO及CoWos等3D IC技術(shù)平臺，并命名為“3DFabric”。 英特爾推出了EMIB、Foveros和Co-EMIB等先進(jìn)封裝技術(shù)，力圖通過2.5D、3D和埋入式3種異質(zhì)集成形式實現(xiàn)互連帶寬倍增與功耗減半的目標(biāo)。 三星電子推出了扇出型面板級封裝（Fan-Out Panel Level Package, FOPLP）技術(shù)，在大面積的扇出型封裝上進(jìn)一步降低封裝體的剖面高度、增強互連帶寬、壓縮單位面積成本，取得性價比的優(yōu)勢。 基于封裝技術(shù)的參與者畫像（半導(dǎo)體封測頭部大廠在先進(jìn)封裝領(lǐng)域的技術(shù)節(jié)點）：

資料來源：Yole 我國在封裝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展上擁有得天獨厚的優(yōu)勢。相對于半導(dǎo)體制造的其他環(huán)節(jié)，封裝測試的進(jìn)入壁壘相對較低，作為全球最大的半導(dǎo)體消費市場，這也為中國企業(yè)提供了更多的發(fā)展機會。 國內(nèi)封測企業(yè)按照技術(shù)儲備、產(chǎn)品線情況、先進(jìn)封裝收入占比等指標(biāo)，一般可分為三個梯隊： 第一梯隊企業(yè)已實現(xiàn)第三階段焊球陣列封裝（BGA）、柵格陣列封裝（LGA）、芯片級封裝（CSP）穩(wěn)定量產(chǎn)，且具備全部或部分第四階段封裝技術(shù)量產(chǎn)能力（如SiP、Bumping、FC），同時已在第五階段晶圓級封裝領(lǐng)域進(jìn)行了技術(shù)儲備或產(chǎn)業(yè)布局（如TSV、Fan-Out/In）。 國內(nèi)獨立封測第一梯隊代表企業(yè)有長電科技、通富微電、華天科技等，三家廠商在2022年全球前十大OSAT（封裝測試企業(yè)）排名中，分別占據(jù)了第三、第四、第六的位置。 此外國內(nèi)一些新興的封測廠近年來也在不斷地在先進(jìn)封裝領(lǐng)域投資擴產(chǎn)。

資料來源：勢銀芯鏈

03

先進(jìn)封裝關(guān)鍵設(shè)備

在先進(jìn)封裝技術(shù)中，COW倒裝固晶、CMP、電鍍、臨時鍵合與解鍵合、量檢測以及光刻是核心的制造環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)在生產(chǎn)線上所需的設(shè)備價值量占比分別為12.5%、7.5%、7.5%、7.5%、6.7%和6.3%，總計達(dá)到47.9%。 這些關(guān)鍵核心環(huán)節(jié)對于實現(xiàn)先進(jìn)封裝技術(shù)的高性能、高可靠性和小型化至關(guān)重要，當(dāng)前仍然面臨較緊迫的國產(chǎn)化替代任務(wù)。 先進(jìn)封裝各環(huán)節(jié)價值量拆分：

數(shù)據(jù)來源：各公司公告、開源證券、行行查 區(qū)分傳統(tǒng)封裝及先進(jìn)封裝的關(guān)鍵在于加工工序是否涉及光刻環(huán)節(jié)。 先進(jìn)封裝光刻機主要技術(shù)路徑有投影式光刻及直寫光刻，通常使用步進(jìn)式光刻機。 全球晶圓級封裝光刻設(shè)備主要市場被美國Applied Materials、Rudolph及日本SCREEN、ORC等國際半導(dǎo)體廠家所占據(jù)，國內(nèi)廠商中的上海微電子等企業(yè)實現(xiàn)了晶圓級封裝掩模光刻設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化并占據(jù)了一定的市場份額。 上海微電子裝備集團(tuán)的新一代SSB500系列步進(jìn)投影光刻機，包括Flip Chip、Fan-In、Fan-Out WLP/PLP和2.5D/3D等先進(jìn)封裝形式，可滿足Bumping、RDL和TSV等制程的晶圓級/方板級光刻工藝需求。 先進(jìn)封裝對光刻、刻蝕等晶圓級設(shè)備精度等性能的要求低于前道工藝，國產(chǎn)前道設(shè)備廠商向先進(jìn)封裝領(lǐng)域布局屬于技術(shù)降維，如華海清科（CMP設(shè)備）、盛美上海（電鍍）、芯源微（涂膠顯影、臨時鍵合與解鍵合）、中微公司（TSV深硅刻蝕）、拓荊科技（混合鍵合設(shè)備）等未來在國內(nèi)先進(jìn)封裝產(chǎn)線有望占據(jù)較高份額。 前道制程技術(shù)節(jié)點向2納米前進(jìn)，但封裝段互聯(lián)間距仍處于微米級:

資料來源：Yole 在當(dāng)前新一輪人工智能爆發(fā)背景下，算力持續(xù)緊缺已經(jīng)成為重要因素。隨著人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場景的不斷拓展，對算力的需求呈現(xiàn)出爆炸性增長的趨勢。傳統(tǒng)的芯片制造和封裝技術(shù)已經(jīng)難以滿足這種需求，這為先進(jìn)封裝技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的空間，產(chǎn)業(yè)鏈各細(xì)分環(huán)節(jié)都有望迎來國產(chǎn)替代廣闊機遇。? ?

審核編輯：黃飛