隨著摩爾定律不斷進(jìn)步,當(dāng)前最小線寬已 達(dá)到幾納米,進(jìn)一步縮小特征尺寸變得非常困難?!俺侥柖伞敝铝τ谠?之前摩爾定律演進(jìn)過程中未完全開發(fā)的部分提升系統(tǒng)集成度。先進(jìn)封裝是實(shí) 現(xiàn)“超越摩爾定律”的重要方式。根據(jù)Universal ChipletInterco
nnect Express (UCIe) ,28nm制程的芯片設(shè)計(jì)成本約0.51億美元,但當(dāng)制程提升至5nm時(shí),芯片設(shè)計(jì)成本則快速升至5.42億美元,成本提升近十倍。受制于技術(shù)與開發(fā)成本的雙重難關(guān),通過先進(jìn)封裝技術(shù)提升芯片整體性能成為了集成電路行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。而系統(tǒng)級(jí)封裝、Chiplet等先進(jìn)封裝技術(shù)為行業(yè)技術(shù)演進(jìn)的關(guān)鍵路徑。#先進(jìn)封裝#先進(jìn)制程工藝節(jié)點(diǎn)的芯片設(shè)計(jì)制造成本大幅提升:

資料來源:IBS根據(jù) Yole,2021 年全球先進(jìn)封裝市場(chǎng)規(guī)模 374 億美金,到 2027 年有望達(dá)到 650 億美金,2021-2027 年 CAGR 9.6%。從整個(gè)封裝行業(yè)的占比來看,先進(jìn)封裝有望在 2027 年超過 50%。先進(jìn)封裝 中嵌埋式、2.5D/3D、倒裝技術(shù)都將實(shí)現(xiàn)高復(fù)合增速。#半導(dǎo)體#

先進(jìn)封裝行業(yè)概覽
先進(jìn)封裝可提高產(chǎn)品集成度和功能多樣化,滿足終端應(yīng)用對(duì)芯片輕薄、低功耗等高性能需求,同時(shí)大幅降低芯片成本,封測(cè)市場(chǎng)有望結(jié)構(gòu)化偏向先進(jìn)封裝。半導(dǎo)體封裝技術(shù)發(fā)展大致分為四個(gè)階段,全球封裝技術(shù)的主流處于第三代的成熟期,主要是CSP、BGA封裝技術(shù),目前封測(cè)行業(yè)正在從傳統(tǒng)封裝(SOT、QFN、BGA等)向先進(jìn)封裝(FC、FIWLP、FOWLP、TSV、SIP等)轉(zhuǎn)型。傳統(tǒng)封測(cè)由于技術(shù)壁壘低、同業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈,利潤提高空間較小,未來我國封測(cè)行業(yè)將向利潤附加值更高的高級(jí)封測(cè)轉(zhuǎn)化,資本支出將取代人力成本作為新的行業(yè)推動(dòng)力。下一個(gè)半導(dǎo)體發(fā)展周期將依靠AI、5G、IOT、智能汽車等新興應(yīng)用,這些新興應(yīng)用都對(duì)電子硬件有著共同的要求:高性能、高集成、高速度、低功耗、低成本。而先進(jìn)封裝技術(shù)是解決各種性能需求和復(fù)雜異構(gòu)集成需求等硬件方面的完美選擇。#半導(dǎo)體芯片#

先進(jìn)封裝涉及到晶圓研磨薄化、重布線、凸點(diǎn)制作(Bumping)及3D-TSV 等制程,在制程中需要用到刻蝕、沉積等前道設(shè)備,這必然意味著大規(guī)模的資本支出,同時(shí)也意味著半導(dǎo)體中下游產(chǎn)業(yè)鏈業(yè)務(wù)分界模糊,相互滲透和拓展。

先進(jìn)封裝以內(nèi)部封裝的先進(jìn)性為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn),并以內(nèi)部連接有無基板分為兩大類。一般而言,內(nèi)部封裝為引線框架(WB)的封裝不被歸類為先進(jìn)封裝,內(nèi)部采用倒裝(FC)、晶圓級(jí)(WL)等先進(jìn)技術(shù)的封裝可稱為先進(jìn)封裝,先進(jìn)封裝以內(nèi)部連接有無載體(基板)進(jìn)行劃分。
Chiplet:先進(jìn)封裝代表
Chiplet是先進(jìn)封裝的代表,其將復(fù)雜芯片拆解成一組具有單獨(dú)功能的小芯片單元die (裸片),通過die-to-die將模塊芯片和底層基礎(chǔ)芯片封裝組合在一起。相較于傳統(tǒng)SoC,Chiplet能有效提高芯片良率、集成度,降低芯片設(shè)計(jì)、制造成本,加速迭代速度。Chiplet的優(yōu)勢(shì)主要在于提升良率與降低成本:

從產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)來看,Chiplet革新半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)生態(tài),芯片設(shè)計(jì)和封裝或處于鏈條中心環(huán)節(jié)。Chiplet發(fā)展涉及到整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈,是一場(chǎng)生態(tài)變革,會(huì)影響到從EDA廠商、晶圓制造和封裝公司、芯粒IP供應(yīng)商、Chiplet產(chǎn)品及系統(tǒng)設(shè)計(jì)公司到Fabless設(shè)計(jì)廠商的各個(gè)環(huán)節(jié)的參與者。在分工上,當(dāng)前由于產(chǎn)業(yè)規(guī)模尚未起量,企業(yè)邊界較為模糊,大多數(shù)會(huì)跨越多個(gè)環(huán)節(jié),例如國內(nèi)的奇異摩爾、北極雄芯、奎芯科技在提供芯粒方案同時(shí)也涉及芯片設(shè)計(jì)服務(wù)。#芯片#

從產(chǎn)業(yè)鏈整體分工來看,發(fā)展初期企業(yè)邊界較為模糊,Chiplet的平臺(tái)是競(jìng)相布局的焦點(diǎn)。例如上文提到的一些企業(yè)既提供芯粒方案也涉及芯片設(shè)計(jì)服務(wù),而Chiplet芯片設(shè)計(jì)企業(yè)的芯粒主要是自己提供,如AMD、華為、芯原微等。行行查 | 行業(yè)研究數(shù)據(jù)庫 資料顯示,Chiplet的平臺(tái)是競(jìng)相布局的焦點(diǎn),不論是芯片設(shè)計(jì)服務(wù)企業(yè)(如奇異摩爾)、封裝企業(yè)(如長電、日月光等),還是EDA工具(如概倫電子、華大九天等)企業(yè)都有所涉及,在為自身研發(fā)服務(wù)的同時(shí),未來有機(jī)會(huì)成為行業(yè)通用平臺(tái)。

據(jù)Omdia報(bào)告,2024年Chiplet的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到58億美元,2035年則會(huì)超過570億美元,Chiplet的全球市場(chǎng)規(guī)模將迎來快速增長。

封裝市場(chǎng)格局
從市場(chǎng)格局來看,國內(nèi)傳統(tǒng)封裝種類與產(chǎn)能規(guī)模達(dá)到世界第一,高端技術(shù)覆蓋率已達(dá)到90%。在國家資金、政策支持下,國內(nèi)IC封測(cè)市場(chǎng)內(nèi)資企業(yè)保持領(lǐng)先地位,前三內(nèi)資龍頭企業(yè)合計(jì)占比27.1%。隨著技術(shù)逐步追趕,目前國內(nèi)龍頭企業(yè)先進(jìn)封裝技術(shù)已進(jìn)入世界第一梯隊(duì),基本實(shí)現(xiàn)自主可控。全球封測(cè)廠商市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局:

當(dāng)前國內(nèi)長電科技、通富微電和華天科技三家國內(nèi)頭部封測(cè)廠商均具備chiplet量產(chǎn)能力,長電科技在TSV-less、RDL等技術(shù)方面有所布局,通富微電推出融合了2.5D、3D、MCM-Chiplet等技術(shù)的先進(jìn)封裝平臺(tái)——VISionS,華天科技推出由TSV、eSiFo、3D SiP構(gòu)成的最新先進(jìn)封裝技術(shù)平臺(tái)——3D Matrix,預(yù)期未來將受益于封裝價(jià)值量的提升。長川科技Chiplet 芯粒的測(cè)試與先進(jìn)封裝將為公司帶來新機(jī)遇。華峰測(cè)控是國內(nèi)領(lǐng) 先的集成電路測(cè)試設(shè)備企業(yè),同樣受益于 Chiplet 芯粒測(cè)試與先進(jìn)封裝帶來的機(jī)遇。華大九天Chiplet 技術(shù)的應(yīng)用需要 EDA 工具 的全面支持,作為國內(nèi) EDA 龍頭,有望在 Chiplet 領(lǐng)域進(jìn)行拓展。產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)布局廠商還包括興森科技、寒武紀(jì)、富滿微、華潤微、蘇州固锝、中京電子、同興達(dá)、勁拓股份、佰維存儲(chǔ)、氣派科技、深科達(dá)等。先進(jìn)封裝工藝與設(shè)備布局廠商包括新益昌、德龍激光和光力科技等。
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