先進(jìn)封裝技術(shù)之爭(zhēng) | 巨頭手握TSV利刃壟斷HBM市場(chǎng)，中國(guó)何時(shí)分一杯羹？

文章轉(zhuǎn)自:屹立芯創(chuàng)公眾號(hào)

“TSV是能實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)部上下互聯(lián)的技術(shù)，可以使多個(gè)芯片實(shí)現(xiàn)垂直且最短互聯(lián)”，AI算力帶動(dòng)TSV由2.5D向3D深入推進(jìn)，HBM異軍突起，前道大廠憑借積淀的制造優(yōu)勢(shì)繼續(xù)壟斷并瓜分全部的市場(chǎng)份額，在新應(yīng)用催化下，也為后端封測(cè)廠和TSV設(shè)備公司帶來(lái)了市場(chǎng)機(jī)會(huì)。

硅通孔

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TSV(Through-Silicon Via)

硅通孔TSV是一種能讓3D封裝遵循摩爾定律演進(jìn)的互連技術(shù)，芯片與芯片之間（Chip to Chip）、芯片與晶圓之間（Chip to Wafer）、晶圓與晶圓之間（Wafer to Wafer）實(shí)現(xiàn)完全穿孔的垂直電氣連接，可像三明治一樣堆疊晶片。這些垂直連接可用于互連多個(gè)芯片、存儲(chǔ)器、傳感器和其他模塊，硅通孔互連賦予了各種 2.5D/3D封裝應(yīng)用和架構(gòu)芯片縱向維度的集成能力，以最低的能耗/性能指標(biāo)提供極高的性能和功能，以打造更小更快更節(jié)能的設(shè)備。

·使用TSV，封裝系統(tǒng)沿著Z軸進(jìn)行延伸拓展，出現(xiàn)了2.5D和3D集成，并演化出CoWoS、HBM、Co-EMIB、HMC、Wide-IO、 Foveros、SoIC、X-Cube、VIPack、3D Matrix、VISionS等技術(shù)和平臺(tái)。

·使用TSV，通過(guò)更薄的硅芯片縮短互連長(zhǎng)度和短垂直連接，有助于減少芯片的整體面積和功耗、將信號(hào)傳播延遲減少幾個(gè)數(shù)量級(jí)。這些優(yōu)點(diǎn)使其非常適合用于不同的高速應(yīng)用，例如數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器、圖形處理單元 (GPU)、基于人工智能 (AI) 的處理器和多種無(wú)線通信設(shè)備。

·使用TSV，能夠?qū)崿F(xiàn)異構(gòu)集成。異構(gòu)集成涉及將來(lái)自不同技術(shù)和制造商的多個(gè)芯片組合到一個(gè)封裝中，從而使它們能夠提供更好的功能和性能。TSV通過(guò)為相應(yīng)芯片提供可靠的互連技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能。

TSV

用到前道制造工藝

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TSV技術(shù)是 2.5D/3D 封裝的關(guān)鍵技術(shù)，包括制造商、代工廠、封測(cè)代工廠都對(duì) TSV的工藝進(jìn)行了研究。

TSV工藝包含晶圓的表面清洗、光刻膠圖案化、干法/濕法蝕刻溝槽、氣相沉積、通孔填充、 化學(xué)機(jī)械拋光等幾種關(guān)鍵工藝。運(yùn)用到晶圓減薄機(jī)、掩膜設(shè)備、涂膠機(jī)、激光打孔機(jī)、電鍍?cè)O(shè)備、濺射臺(tái)、***、刻蝕機(jī)。硅通孔 (TSV) 的主要工藝類型分為先通孔（Via-first）、中通孔（Via-middle）和后通孔（Via-last），中通孔目前是高級(jí)3D IC以及中介層堆棧的熱門(mén)選擇。

英特爾、臺(tái)積電、三星等晶圓廠商在前道制造環(huán)節(jié)經(jīng)驗(yàn)老道，對(duì)前道步驟的TSV技術(shù)熟能生巧，因而在2.5D/3D封裝技術(shù)上獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。

TSV

應(yīng)用領(lǐng)域

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3D TSV封裝市場(chǎng)分為存儲(chǔ)器、邏輯、MEMS 和傳感器以及其他應(yīng)用。由于人工智能催生對(duì)DRAM 和 NAND 等內(nèi)存應(yīng)用需要TSV實(shí)現(xiàn)高密度封裝。由于TSV高性能需求，處理器和圖形芯片等邏輯應(yīng)用也受益于TSV封裝。MEMS和傳感器是TSV封裝的另一個(gè)不斷增長(zhǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域。

TSV是實(shí)現(xiàn)3D先進(jìn)封裝的重要技術(shù)，TSV封裝市場(chǎng)由許多主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手主導(dǎo)，這些競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在2023年以來(lái)提高其產(chǎn)品的功能、可靠性和適應(yīng)性方面取得了重大進(jìn)展。使用尖端材料和制造方法來(lái)增強(qiáng)TSV的性能和耐用性，將電容器和電阻器等無(wú)源元件集成到封裝中，以及開(kāi)發(fā)晶圓級(jí)封裝和扇出封裝等新型封裝架構(gòu)。

AI激發(fā)巨頭爭(zhēng)霸天下

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臺(tái)積電是TSV領(lǐng)域的主導(dǎo)者，其專利涉及TSV制造方法、堆疊3D IC 的TSV設(shè)計(jì)、與封裝相關(guān)的TSV結(jié)構(gòu)等。英特爾和高通的地位接近，其專利涉及用于晶體管密度縮放的TSV、堆疊 IC 的封裝、3D IC 中用于使其無(wú)缺陷的TSV測(cè)試流程、TSV互連等。

CoWoS是AI芯片的底層技術(shù)，是共同封裝HBM和邏輯以獲得訓(xùn)練和推理工作負(fù)載最佳性能的主要方法。CoWoS來(lái)自臺(tái)積電的2.5D先進(jìn)封裝技術(shù)，核心是在同一片硅中介層實(shí)現(xiàn)不同堆疊芯片的互聯(lián)。在硅中介層中為提高互聯(lián)密度以及數(shù)據(jù)傳輸帶寬，臺(tái)積電使用微凸塊、硅通孔等技術(shù)，將裸片連接代替?zhèn)鹘y(tǒng)的引線鍵合。

臺(tái)積電的下一代先進(jìn)封裝技術(shù)為SoIC，計(jì)劃2026年將產(chǎn)能擴(kuò)大到20倍以上。該技術(shù)是自原本SoC演變而來(lái)，是一種使用TSV技術(shù)將具有各種功能的相鄰芯片結(jié)合在無(wú)凸塊接合結(jié)構(gòu)中的技術(shù)，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)12層堆疊。2023年3月，AMD一次性推出了三款采用3D垂直緩存（3D V-Cache）技術(shù)的Zen 4架構(gòu)桌面處理器，背后得益SoIC技術(shù)支持，作為一種無(wú)損芯片堆疊技術(shù)，意味著不使用微凸點(diǎn)或焊料來(lái)連接兩個(gè)芯片，硅通孔可以在沒(méi)有任何類型的粘合材料的情況下進(jìn)行匹配。精于此道，第二代3D V-Cache雖然做了改進(jìn)，但仍保持最小TSV間距。

2021年特斯拉人工智能日推出了其自研的面向AI專用領(lǐng)域的Dojo D1芯片，特斯拉通過(guò)使用臺(tái)積電芯片先進(jìn)封裝技術(shù)InFO_SoW，集成25個(gè)D1芯片的訓(xùn)練模塊在人工智能訓(xùn)練芯片D1上，從而構(gòu)建出Dojo超算系統(tǒng)的基本單元。如今特斯拉 Dojo 2 芯片正在采取很多措施來(lái)緩解內(nèi)存帶寬限制，使其能夠高效地運(yùn)行自動(dòng)駕駛FSD、LLM以及人模人樣的機(jī)器人。

2022年3月，“英國(guó)的英偉達(dá)”Graphcore發(fā)布智能處理單元產(chǎn)品Bow，采用臺(tái)積電SoIC-WoW混合鍵合技術(shù)，背面TSV允許互連至晶圓內(nèi)層；較上一代性能提升40%，功耗降低16%。

2022年3月蘋(píng)果公司推出的M1 ULTRA處理器，通過(guò)優(yōu)化高縱橫比的硅通孔，Ultra Fusion/CoWoS-S5使用重新設(shè)計(jì)的TSV，優(yōu)化傳輸特性，以適合高速SerDes傳輸，同時(shí)賦予后任產(chǎn)品M2、M2 Max 到M2 Ultra的強(qiáng)大效能。

AMD在高端芯片率先啟用臺(tái)積電“SoIC+CoWoS”的封裝服務(wù)獲得了不小的收益。致英偉達(dá)感到眼紅，開(kāi)始評(píng)估SoIC技術(shù)，或在2024年至2025年的產(chǎn)品線更新計(jì)劃中采用。臺(tái)積電已經(jīng)將CoWoS、InFO封裝的一些流程，外包給OSAT廠商形成成熟的合作模式。

英偉達(dá)是臺(tái)積電的深度綁定客戶，在全球?qū)τ贏I數(shù)據(jù)中心算力的旺盛需求推動(dòng)下，英偉達(dá)的GPU訂單也在不斷飆升，其A100、H100等AI GPU的產(chǎn)能支持，都來(lái)自臺(tái)積電的CoWoS封裝。目前，英偉達(dá)以及其他云服務(wù)提供商（CSP）自研芯片的加單下，試圖通過(guò)加大TSV產(chǎn)線來(lái)擴(kuò)增HBM產(chǎn)能。

2020年，三星推出3D封裝技術(shù)——X-Cube，基于TSV硅穿孔技術(shù)將不同芯片堆疊，已經(jīng)可以將SRAM芯片堆疊到芯片上方，最大程度上縮短互連長(zhǎng)度，在降低功耗的同時(shí)能提高傳輸速率。三星新一代產(chǎn)品DDR5 利用TSV技術(shù)堆疊了8層16GBDRAM芯片。DDR5 是高性能低功耗的內(nèi)存，將廣泛應(yīng)用于大多數(shù)的計(jì)算場(chǎng)景中，機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)到2025年后滲透率將超 60%。

AI大模型的數(shù)據(jù)計(jì)算量激增，驅(qū)動(dòng)HBM異軍突起。HBM是由AMD和SK Hynix發(fā)起的基于3D堆棧工藝的高性能DRAM，其通過(guò)使用TSV硅通孔技術(shù)垂直堆疊多個(gè)DRAM，并與GPU封裝在一起。HBM通過(guò)SIP和TSV技術(shù)將數(shù)個(gè)DRAM裸片像樓層一樣垂直堆疊，可顯著提升數(shù)據(jù)傳輸速度，適用于高存儲(chǔ)器帶寬需求，成為當(dāng)前AI GPU存儲(chǔ)單元的理想方案和關(guān)鍵部件。早在十年前，SK海力士運(yùn)用TSV技術(shù)開(kāi)發(fā)DRAM，在業(yè)界首次成功研發(fā)出HBM。隨后，存儲(chǔ)巨頭三星、美光迎頭追趕。目前HBM市場(chǎng)份額SK海力士占據(jù)了50%，三星40%，美光10%。機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2023年HBM需求較去年增加99％，2024年將比2023年再增191％！

2021年10月，SK海力士開(kāi)發(fā)出全球首款HBM3，2022年6月量產(chǎn)了HBM3 DRAM芯片。2023年4月，在全球首次實(shí)現(xiàn)垂直堆疊12個(gè)單品DRAM芯片，成功開(kāi)發(fā)出最高容量24GB的HBM3 DRAM新產(chǎn)品，利用TSV技術(shù)將12個(gè)比現(xiàn)有芯片薄40%的單品DRAM芯片垂直堆疊，實(shí)現(xiàn)了與16GB產(chǎn)品相同的高度，容量較上一代HBM3 DRAM提升50%，并將供貨包括英偉達(dá)、AMD、微軟、亞馬遜在內(nèi)的全球科技巨擘，持續(xù)鞏固其市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)地位。SK海力士也因此賺得盆滿缽滿，數(shù)據(jù)顯示，2023年SK海力士獨(dú)家供應(yīng)的HBM3價(jià)格上漲5倍，是SK海力士旗下最高毛利產(chǎn)品。由于HBM3E需求暴增，SK海力士決定2024年大擴(kuò)產(chǎn)、采用最先進(jìn)的10納米等級(jí)第五代（1b）技術(shù)，多數(shù)新增產(chǎn)能將用來(lái)生產(chǎn)HBM3E。如今，SK海力士的晶圓級(jí)封裝（WLP）業(yè)務(wù)部門(mén)已決定通過(guò)公司內(nèi)部補(bǔ)充后端工藝技術(shù)人才，強(qiáng)化TSV硅通孔技術(shù)的研發(fā)、量產(chǎn)和良率管理。

2023年9月，三星HBM內(nèi)存通過(guò)NVIDIA驗(yàn)證并同意簽訂供應(yīng)協(xié)議。NVIDIA計(jì)劃2024年出貨最高200萬(wàn)顆H100，這將有力提升當(dāng)前萎靡不振的業(yè)績(jī)營(yíng)收。目前三星已經(jīng)量產(chǎn)了HBM2E和HBM3，三星正在開(kāi)發(fā)HBM4，預(yù)計(jì)2025年推出。

2023年6月AMD發(fā)布次世代GPU MI300X，搭配的HBM3來(lái)自由SK海力士及三星電子的合力供應(yīng)。

HMC（混合存儲(chǔ)立方體）是美光標(biāo)準(zhǔn)的高端服務(wù)器產(chǎn)品，HMC通過(guò)3D TSV集成技術(shù)把內(nèi)存控制器集成到DRAM堆疊封裝里以實(shí)現(xiàn)更大的內(nèi)存帶寬。目前美光放棄HMC技術(shù)，轉(zhuǎn)向HBM。2022年11月，美光推出了1βDRAM 技術(shù)，可跳過(guò)EUV量產(chǎn)。美光指出，1β是全球最先進(jìn)的DRAM制程節(jié)點(diǎn)，使用硅通孔（TSV）技術(shù)可實(shí)現(xiàn)DRAM芯片的多層堆疊提升模塊容量。2023年7月，美光推出美光 HBM3 Gen 2，稱其內(nèi)存是世界上速度最快的，具有 1.2 TB/s 的聚合帶寬，8 高堆疊容量為 24GB。未來(lái)還有 12 高堆疊版本，容量可達(dá) 36GB。

2023年5月三星量產(chǎn)12納米級(jí)16Gb DDR5 DRAM， DDR5 利用TSV 技術(shù)堆疊了8層16GB DRAM 芯片，DDR5 模塊容量提升至 512GB。2023年9月，三星推出業(yè)界最高容量12納米級(jí)32Gb DDR5 DRAM并于年底前量產(chǎn)，但這次竟然沒(méi)有用TSV生產(chǎn)，邪了。

Foveros是英特爾推出的有源板載技術(shù)，實(shí)現(xiàn)三維面對(duì)面異構(gòu)集成芯片堆疊，從 3D Foveros 在中介層里有大量的TSV穿孔，負(fù)責(zé)聯(lián)通上下的焊料凸起，讓上層芯片和模塊與系統(tǒng)其他部分通信。并將Foveros技術(shù)與EMIB相結(jié)合成Co-EMIB使芯片封裝更具彈性。2023年9月英特爾展示了其最新款的酷睿Ultra處理器。Ultra 1 即采用Foveros封裝。

英特爾正在積極投入先進(jìn)制程研發(fā)，并同步強(qiáng)化先進(jìn)封裝業(yè)務(wù)。目前正在馬來(lái)西亞檳城興建最新的封裝廠，規(guī)劃到 2025 年時(shí)，其3D Foveros 封裝的產(chǎn)能將增加四倍。

如今TSV正被成功應(yīng)用于玻璃基板上，與以往相比，新一代處理器將在更小的體積內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多的組件，從而提高了設(shè)備的緊湊性和性能。這項(xiàng)突破性的技術(shù)披露為未來(lái)的計(jì)算設(shè)備和人工智能提供了嶄新的可能性。

2023年6月，英特爾發(fā)表了界領(lǐng)先的背面供電解決方案PowerVia，其中技術(shù)之一使用TSV進(jìn)行電源布線。在PowerVia中，芯片的晶體管層中有納米級(jí)TSV（Nano TSV）。使用TSV可以讓電力更直接地輸送到晶體管層，避免了必須設(shè)計(jì)和內(nèi)置埋入電源軌所需的路由。PowerVia預(yù)計(jì)將于2024年隨Intel 20A制程節(jié)點(diǎn)推出，并致力于在2030年實(shí)現(xiàn)在單個(gè)封裝中集成一萬(wàn)億個(gè)晶體管，PowerVia對(duì)這兩大目標(biāo)而言都是重要里程碑。

Amkor的TSV技術(shù)使最先進(jìn)的封裝能夠滿足高性能和低能耗的需求。已開(kāi)發(fā)出多種后端技術(shù)平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)TSV晶圓進(jìn)行大批量加工和封裝。TSV晶圓工藝始于已形成盲孔TSV的300毫米晶圓。晶圓工藝包括對(duì)晶圓進(jìn)行減薄使TSV露頭，最后以背面 (BS) 金屬化完成TSV互連結(jié)構(gòu)。

除了以上大佬，在TSV技術(shù)深耕的企業(yè)還有高通、IBM、意法半導(dǎo)體、NXP Semiconductors NV、ASML Holding NV、Dialog Semiconductor plc、索尼、東芝、恩智浦、應(yīng)用材料公司、Positivo Tecnologia SA、AMS歐司朗、Avianca Holdings SA、Banco Santander、Mercado Libre、FOSiP等。

中國(guó)封測(cè)廠雄踞一方

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目前，中國(guó)地區(qū)具備TSV量產(chǎn)能力的封測(cè)廠商主要包括日月光、力成科技、長(zhǎng)電科技、通富微電、華天科技、晶方科技、蘇州科陽(yáng)、華進(jìn)半導(dǎo)體、珠海天成先進(jìn)半導(dǎo)體。另外還有氣派科技、甬矽電子、廈門(mén)云天半導(dǎo)體、頎中科技有儲(chǔ)備硅穿孔技術(shù)。

2.5D/3D是日月光VIPack平臺(tái)六大技術(shù)之一，具有TSV的Si內(nèi)插器可以用作橋接組件基板和集成電路板之間的精細(xì)間距能力差距的平臺(tái)。它還有助于保持焊盤(pán)間距縮放路徑，而不受組裝基板技術(shù)的限制。日月光是2.5D/3D封裝技術(shù)的先驅(qū)之一，并已成功推出全球首款配備HBM的2.5D IC封裝量產(chǎn)產(chǎn)品。公司控股的矽品精密工業(yè)有限公司擁有2.5D/3D 的TSV集成實(shí)力。

力成科技3D IC解決方案提供硅通孔 、最后通孔和存儲(chǔ)立方體芯片堆疊，應(yīng)用于HBM產(chǎn)品和CMOS圖像傳感器。2020年宣布成立專責(zé)事業(yè)部投入CIS封裝市場(chǎng)，運(yùn)用既有的直通矽晶穿孔技術(shù)發(fā)展晶片尺寸晶圓級(jí)封裝（WLCSP）。新一代深穿孔技術(shù)（Cu-TSV）2024年落地生產(chǎn)。

力成科技擁有完備的MEOL/BEOL全程工藝能力。TSV保形銅填充的良好控制電鍍，RDL能力線/間距：5um / 5um。對(duì)于Via Last（VL）工藝，IDM/Foundry將進(jìn)行FEOL（CMOS）和金屬化，PTI進(jìn)行u-bump、TSV形成、TSV填充、RDL；即堆疊和組裝過(guò)程（BEOL）。對(duì)于芯片堆疊工藝，首先通過(guò)MEOL工藝完成芯片（TSV、u-bump）的互連，然后通過(guò)BEOL工藝完成分割，進(jìn)一步通過(guò)熱壓接合（TCB）進(jìn)行芯片堆疊。

TSV技術(shù)構(gòu)成華天科技3D Matrix平臺(tái)的重要構(gòu)成。TSV技術(shù)，主要結(jié)構(gòu)就是MVP、MVPPlus和直孔的工藝，主要應(yīng)用于影像傳感器的封裝；eSinC采用TSV通孔實(shí)現(xiàn)垂直方向互聯(lián)，大大提高了互聯(lián)密度和集成度。互聯(lián)TSV深寬比可以做到3:1，目前給客戶出樣的3D堆疊封裝共集成5顆芯片，整體封裝厚度小于1mm，該技術(shù)的目標(biāo)應(yīng)用主要是Al、IoT、5G和處理器等眾多領(lǐng)域。華天科技TSV及FC集成電路封測(cè)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目即將全面達(dá)產(chǎn)，可年新增高性能集成電路封裝測(cè)試48萬(wàn)片。

通富微電在高性能計(jì)算領(lǐng)域建成了2.5D/3D封裝平臺(tái)VISionS。晶圓級(jí)TSV，利用次微米級(jí) interposer 以TSV將多芯片整合于單一封裝。在存儲(chǔ)器領(lǐng)域，公司多層堆疊NAND Flash及LPDDR封裝實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)，同時(shí)在國(guó)內(nèi)首家完成基于TSV技術(shù)的3DS DRAM封裝開(kāi)發(fā)。2.5D/3D生產(chǎn)線建成后,將實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)在HBM(高帶寬內(nèi)存)高性能封裝技術(shù)領(lǐng)域的突破。

晶方科技是TSV晶圓級(jí)芯片尺寸封裝和測(cè)試服務(wù)的全球領(lǐng)先供應(yīng)商。率先投資TSV技術(shù)，結(jié)合創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案選配合適的工藝設(shè)備和材料，利用晶圓級(jí)硅通過(guò) (TSV) 技術(shù)改進(jìn)電氣性能開(kāi)發(fā)了完整的晶圓級(jí)CSP封裝工藝，建立了國(guó)內(nèi)首條300毫米中道TSV規(guī)?；慨a(chǎn)生產(chǎn)線, 為2.5D和3D 先進(jìn)封裝的需求提供解決方案。目前集成電路12英寸TSV及異質(zhì)集成智能傳感器模塊項(xiàng)目正順利進(jìn)展。

華進(jìn)半導(dǎo)體自公司成立之初便集中精力開(kāi)發(fā)TSV技術(shù)，并在國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了12吋硅通孔轉(zhuǎn)接板的制造；基于此研發(fā)成果，華進(jìn)還重點(diǎn)開(kāi)發(fā)了Via-Las TSV、晶圓級(jí)封裝等先進(jìn)工藝，構(gòu)建了較為完整的三維系統(tǒng)集成和2.5D全套封裝設(shè)計(jì)到硅轉(zhuǎn)接板晶圓制造到2.5D組裝成套一站式解決方案。

蘇州科陽(yáng)主要采用TSV 3D封裝技術(shù)從事CIS 芯片和濾波器芯片的晶圓級(jí)封裝服務(wù)。目前已發(fā)展成為具備年產(chǎn)30億顆芯片的知名晶圓級(jí)先進(jìn)封裝企業(yè)，為國(guó)內(nèi)多家頂尖半導(dǎo)體企業(yè)國(guó)產(chǎn)化提供關(guān)鍵解決方案，是全球TSV先進(jìn)封裝細(xì)分領(lǐng)域排名居前的方案提供商。已開(kāi)建12英寸CIS芯片TSV晶圓級(jí)封裝項(xiàng)目，產(chǎn)能6000片/月，預(yù)計(jì)總投資約4.24億元。

廣東越海集成技術(shù)有限公司2022年11月成立運(yùn)營(yíng)，12月完成1.65億元。將建設(shè)晶圓級(jí)封裝生產(chǎn)線、3D傳感器模塊生產(chǎn)線生產(chǎn)線采用分期建設(shè)模式，一期項(xiàng)目投資9.8億元，建成12寸TSV封裝產(chǎn)能每月1.3萬(wàn)片，8寸及兼容4/6寸TSV封裝產(chǎn)能每月2萬(wàn)片，可服務(wù)于快速增長(zhǎng)的新能源汽車(chē)和自動(dòng)駕駛等多個(gè)領(lǐng)域，加速國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)進(jìn)程。

2023年3月，西安微電子技術(shù)研究所12英寸晶圓級(jí)TSV立體集成項(xiàng)目在珠海高新區(qū)舉行開(kāi)工儀式項(xiàng)目的開(kāi)工建設(shè)。該項(xiàng)目由西安微電子、時(shí)代遠(yuǎn)望、中興新、深創(chuàng)投、格金六號(hào)幾家共同投資設(shè)立，并在4月聯(lián)合成立珠海天成先進(jìn)半導(dǎo)體科技有限公司，規(guī)劃投資30億，將3D TSV立體集成作為重要突破方向，打造2.5D/3D產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于高算力處理器、高密度存算等領(lǐng)域。

該項(xiàng)目預(yù)計(jì)一期達(dá)產(chǎn)后可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)24萬(wàn)片TSV晶圓能力，年產(chǎn)值規(guī)模超8億元。二期能力擴(kuò)充后，可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)60萬(wàn)片TSV晶圓能力。項(xiàng)目定位于行業(yè)領(lǐng)先的TSV立體集成科研生產(chǎn)基地，技術(shù)水平國(guó)際先進(jìn)，產(chǎn)品類型多元化，覆蓋3D TSV立體集成、2.5D系統(tǒng)集成等領(lǐng)域。

盡管大陸封測(cè)廠商加速TSV的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，但在先進(jìn)封裝全球產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)份額占比仍小，在當(dāng)前風(fēng)起云涌的HBM市場(chǎng)應(yīng)用為毫無(wú)存在感。目前韓國(guó)廠商將全球50%的存儲(chǔ)芯片出口到了中國(guó)大陸，95%出口到了中國(guó)大陸、中國(guó)香港、中國(guó)臺(tái)灣、越南和菲律賓！中國(guó)是全球最大的數(shù)據(jù)中心芯片市場(chǎng)。英偉達(dá)、英特爾、AMD等芯片廠商約50%的收入來(lái)自數(shù)據(jù)中心芯片。這三家主要數(shù)據(jù)中心芯片在中國(guó)大陸地區(qū)（含香港）2022年?duì)I收占比分別為21.4%、27.2%、22.1%。

中國(guó)大陸TSV為代表的2.5D/3D封裝與國(guó)外公司的技術(shù)差距明顯，仍需加足馬力，產(chǎn)研協(xié)同攻克，當(dāng)務(wù)之急的有賴于TSV設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化要與客戶需求同步接軌。同時(shí)，需要伴隨2024/2025以后的TSV產(chǎn)能落地后，國(guó)內(nèi)HBM市場(chǎng)將實(shí)現(xiàn)初步突破。

國(guó)內(nèi)

TSV

設(shè)備供應(yīng)商

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中微公司是中國(guó)最大的半導(dǎo)體等離子體刻蝕設(shè)備和化學(xué)薄膜設(shè)備供應(yīng)商。Primo TSV?（TSV200E、Primo TSV300E）是中微推出的首款用于高性能硅通孔刻蝕應(yīng)用的高密度等離子體硅通孔刻蝕設(shè)備，均可刻蝕孔徑從低至1微米以下到幾百微米、深度可達(dá)幾百微米的孔洞。中微的TSV硅通孔刻蝕機(jī)在8英寸和12英寸設(shè)備國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率超過(guò)50%，市場(chǎng)份額呈現(xiàn)進(jìn)一步上升趨勢(shì)。當(dāng)前，新應(yīng)用包括DRAM 中的高深款比的多晶硅掩膜、12英寸的3D芯片的硅通孔刻蝕工藝（TSV）均已驗(yàn)證成功。

北方華創(chuàng)是目前國(guó)內(nèi)集成電路高端工藝裝備的先進(jìn)企業(yè)，于2020年推出12英寸先進(jìn)封裝領(lǐng)域深硅刻蝕機(jī)PSE V300，因性能達(dá)到國(guó)際主流水平，在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)方面，PSE V300采用每腔單片設(shè)計(jì)，在氣流場(chǎng)均勻性等方面工藝表現(xiàn)良好。機(jī)臺(tái)可同時(shí)配置6個(gè)腔室，在保證大產(chǎn)能量產(chǎn)方面性能良好。在硅通孔應(yīng)用方向，在等離子刻蝕機(jī)方面還有封裝用的PSE V300Di、HSE D300、HSE P300、BMD P300；物理氣相沉積設(shè)備有Polaris Series以及氧化擴(kuò)散設(shè)備和清洗設(shè)備。到2023年6月，北方華創(chuàng)12英寸深硅刻蝕機(jī)PSE V300累計(jì)實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售100腔，成為國(guó)內(nèi)TSV量產(chǎn)生產(chǎn)線主力機(jī)臺(tái)。助力Chiplet TSV工藝發(fā)展。經(jīng)過(guò)三年的迭代更新，PSE V300已從最初的2.5D/3D封裝領(lǐng)域，逐漸應(yīng)用至功率器件、圖像傳感器及微機(jī)電系統(tǒng)等眾多領(lǐng)域。

先進(jìn)封裝***是上海微電子目前的主打產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率已連續(xù)多年第一，主要產(chǎn)品是500系列***(SSB500 40/50) 系列步進(jìn)投影***主要應(yīng)用于200mm/300mm集成電路先進(jìn)封裝領(lǐng)域，可滿足TSV制程的晶圓級(jí)光刻工藝需求。2022年上海微電子制造的中國(guó)首臺(tái)2.5D/3D封裝***下線交付用于高端數(shù)據(jù)中心的高性能計(jì)算芯片和高端AI芯片等高密度異構(gòu)集成芯片。

芯碁微裝專業(yè)從事以微納直寫(xiě)光刻為技術(shù)核心的直接成像設(shè)備及直寫(xiě)光刻設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn)，在晶圓級(jí)封裝領(lǐng)域，公司的 WLP 系列產(chǎn)品可用于 8inch/12inch 集成電路先進(jìn)封裝領(lǐng)域，涉及到的工藝流程包括垂直布線TSV，在TSV制程工藝中優(yōu)勢(shì)明顯。

盛美半導(dǎo)體設(shè)備（上海）致力于先進(jìn)半導(dǎo)體濕法清洗工藝。應(yīng)用于晶圓級(jí)封裝的電鍍?cè)O(shè)備Ultra ECP 可填充3d硅通孔TSV?；谑⒚腊雽?dǎo)體電鍍?cè)O(shè)備的平臺(tái)，該設(shè)備可為高深寬比（深寬比大于10:1）銅應(yīng)用提供高性能、無(wú)孔洞的鍍銅功能。

同時(shí)公司SAPS技術(shù)可用于TSV深孔清洗應(yīng)用。用于CMP研磨后的清洗設(shè)備有Ultra C WPN（WIDO）、單片清洗機(jī)Ultra C SAPS。擁有兆聲波技術(shù)完成TSV晶片的刻蝕后清洗公司還有至純科技、華林科納等。

拓荊科技是國(guó)內(nèi)唯一產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用集成電路 PECVD 設(shè)備的廠商，公司 12 英寸 PEALD 設(shè)備 FT-300T 可沉積 SiO2 和 SiN 材料薄膜，可用于3D TSV先進(jìn)封裝。

微導(dǎo)納米是以原子層沉積（ALD）技術(shù)為核心的高端設(shè)備制造商。iTomic HiK系列原子層沉積鍍膜系統(tǒng)適用于TSV介質(zhì)層。

華海清科主要從事CMP設(shè)備和工藝及配套耗材的研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售與服務(wù)，獨(dú)立自主研制的12英寸化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備順利出貨，主要就是用于TSV化學(xué)機(jī)械的拋光。2023年5月發(fā)售新一代12英寸超精密晶圓減薄機(jī)Versatile-GP300。

屹立芯創(chuàng)晶圓級(jí)壓膜機(jī)，是一款集真空壓膜、精密壓膜和高效貼膜于一體的高性能設(shè)備，它的出現(xiàn)，不僅推動(dòng)了填孔覆膜機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，更為整個(gè)半導(dǎo)體制造領(lǐng)域帶來(lái)了新的發(fā)展可能。屹立芯創(chuàng)以強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力和對(duì)創(chuàng)新的堅(jiān)持，正在引領(lǐng)半導(dǎo)體制造領(lǐng)域進(jìn)入一個(gè)全新的時(shí)代。

屹立芯創(chuàng)晶圓級(jí)真空貼壓膜機(jī)制程效果，TSV填覆率可達(dá)1：20

審核編輯 黃宇