百億美元市場背后的技術(shù)之戰(zhàn) 芯片先進封裝脈動全球

4月5日，華為公開了3D堆疊芯片封裝專利技術(shù)，引發(fā)熱議。該項技術(shù)是基于舊節(jié)點，采用混合3D堆疊方式，相對現(xiàn)有的2.5D和3D封裝技術(shù)更具有通用性。這也是華為被美國制裁后，為保持自身競爭力，在封裝領(lǐng)域的又一技術(shù)突破。由此可見，先進封裝技術(shù)無疑將會成為全球巨頭廠商角逐的重要戰(zhàn)場。

一、芯片行業(yè)背景

隨著5G、高性能運算、人工智能（AI）和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字化進程加快，芯片市場需求提高顯著。

另一方面，疫情爆發(fā)催生出了“宅經(jīng)濟”效應(yīng)，遠程辦公及學(xué)習(xí)人數(shù)劇增，數(shù)碼設(shè)備需求加大也推動著芯片需求上升。

根據(jù)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會公布數(shù)據(jù)，2021年全球芯片銷售額達到5559美元。中國芯片總銷售額為1925億美元，同比增長27.1%；美洲同比增長27.4%，歐洲增長27.3%；亞太地區(qū)/其他國家增長了25.9%；日本則增長了19.8%。

二、先進封裝技術(shù)

隨著終端應(yīng)用如手機、電腦、AI等更加智能化、精密化發(fā)展，其對高算力、高集成化芯片的需求提升，傳統(tǒng)封裝集成技術(shù)已不能滿足市場需求，隨之以FlipChip（倒裝）、2.5D/3D IC（立體封裝）、WLP（晶圓級封裝）、Sip（系統(tǒng)級封裝）為代表的先進封裝技術(shù)將成為未來發(fā)展趨勢。

傳統(tǒng)封裝技術(shù)效率較低，封裝體積大。先進封裝技術(shù)能實現(xiàn)更高密度的集成，減少面積浪費，縮小芯片間的連接距離，提高元器件的反應(yīng)速度，極大降低成本。

被業(yè)界稱為“芯片高級樂高游戲”的先進封裝，不斷吸引大廠爭相投入。無論是臺積電、三星、英特爾，還是傳統(tǒng)的OSAT廠商日月光、安靠、長電科技等都加大先進封裝產(chǎn)業(yè)布局、在技術(shù)對決上形成強烈競爭。

臺積電：

TSMC（臺積電）目前已將其先進封裝相關(guān)技術(shù)2.5/3D， 整合為"3D Fabric"集成化技術(shù)，可以應(yīng)用到不同類型的芯片（例如處理器、內(nèi)存或傳感器）堆疊，能實現(xiàn)芯片尺寸更小、性能更強，降低成本。

三星：

三星現(xiàn)以I-Cube（2.5D）、X-Cube（3D）兩種封裝技術(shù)為主，其立足于自身存儲技術(shù)優(yōu)勢，運用2.5/3D堆疊封裝技術(shù)協(xié)助客戶降低設(shè)計成本，這很大程度上確保其封裝產(chǎn)能規(guī)模穩(wěn)定擴充。

英特爾：

英特爾擁有可實現(xiàn)邏輯計算芯片高密度的3D 堆疊封裝技術(shù) Foveros；融合了2D 和 3D 封裝技術(shù)的Co-EMIB；未來會進一步開發(fā)“全新全方位互連（ODI）技術(shù)”，為多芯片封裝中的小芯片之間的全方位互連通信提供更高的靈活性。

三、市場規(guī)模及投資

根據(jù)半導(dǎo)體分析機構(gòu)Yole數(shù)據(jù)顯示，2021年全球封裝市場規(guī)模約達777億美元，其中全球先進封裝市場規(guī)模約為 321億美元，約占比41.3%。Yole預(yù)測，先進封裝在全部封裝的占比將從2021年的41.3%增長到2025年的49.4%，已成為封裝技術(shù)迭代的主要動力。

投資方面，2021年，全球半導(dǎo)體廠商在先進封裝領(lǐng)域的投資約為119億美元。其中，英特爾投入35億美元，以支持Foveros3D封裝技術(shù)和EMIB(嵌入式多芯片互連橋接)技術(shù)的發(fā)展；臺積電投入30.5億美元，為3D片上系統(tǒng)組件定義新的系統(tǒng)級路線圖和技術(shù)；日月光投入20億美元，進一步推進Chip Last FOCoS先進封裝量產(chǎn)及技術(shù)升級；三星作為3D堆疊內(nèi)存解決方案的領(lǐng)導(dǎo)者，在先進封裝領(lǐng)域的資本支出為15億美元。

四、先進封裝設(shè)備升級

芯片先進封裝市場潛力巨大，相應(yīng)的先進封裝設(shè)備賽道也十分明朗。

但隨著先進封裝技術(shù)向更高密度集成發(fā)展，其對封裝設(shè)備在更小線寬處理、顆?？刂?、工藝精度控制、機臺穩(wěn)定性等方面提出了更高的要求。芯片封裝過程中使用高精度、高穩(wěn)定性、高效率的貼片機等設(shè)備，可以極大地提高封裝效率和出品良率。因此，芯片貼裝設(shè)備升級是封測廠商在未來投資重點。

可編程高精力控，降低損耗

國奧直線旋轉(zhuǎn)電機帶有“軟著陸”功能，可實現(xiàn)±1g以內(nèi)的穩(wěn)定力度控制，支持速度、加速度及力度控制的程序化設(shè)定，使貼裝頭能夠以非常精準的壓力觸碰芯片表面，降低損耗；

采用中空Z軸設(shè)計，預(yù)留氣管接口，真空吸取、即插即用，并可根據(jù)元件結(jié)構(gòu)及特性提供定制化服務(wù)。

高精度對位、貼片，保證良率

微米級位置反饋，獲取精準數(shù)據(jù)，±0.01N力控精度，±2μm直線重復(fù)定位精度，±0.01°旋轉(zhuǎn)重復(fù)定位精度，徑向偏擺小于10μm，編碼器分辨率標準1μm，可在高速運行狀態(tài)下仍穩(wěn)定輸出，提升良率及可靠性。

“Z+R”軸集成設(shè)計，提升速度

創(chuàng)新性的雙軸集成化解決方案，將傳統(tǒng)“伺服馬達+滾珠絲桿”合二為一，解決了Z軸自重負載問題，高速、精準完成元件Pick & Place，貼裝等動作，推力曲線平滑，峰值推力8-50N，有效行程10-50mm ，超高循環(huán)壽命，實現(xiàn)高效生產(chǎn)。

體積小，重量輕，可電機組合排列

直線旋轉(zhuǎn)電機LRS2015重量僅605g，輕巧的機身重量大大減輕了設(shè)備高速運動中負載帶來的影響。電機厚度僅為20mm，在設(shè)備有限的內(nèi)部空間中可以并排安裝多組電機，減少芯片貼裝往復(fù)運動過程，提升設(shè)備貼裝效率。