封裝技術(shù)與晶圓制造的雙重突破,才能實(shí)現(xiàn)更高密度芯片集成與性能。摩爾定律指出,晶體管的數(shù)量每?jī)赡攴槐?,這是晶圓制造技術(shù)快速進(jìn)步的結(jié)果,通過不斷縮小工藝節(jié)點(diǎn),晶體管的高密度集成成為可能。隨著摩爾定律迭代放緩,先進(jìn)封裝成為“超越摩爾定律”的重要方式。

與傳統(tǒng)封裝技術(shù)相比,先進(jìn)封裝具有小型化、輕薄化、高密度、低功耗和功能融合等優(yōu)點(diǎn)。Yole數(shù)據(jù)顯示,全球先進(jìn)封裝市場(chǎng)規(guī)模將從2021年350億美元上升至2026年482億美元,2021-2026年的CAGR約8%,其中2022年全球先進(jìn)封裝市場(chǎng)達(dá)到378億美元,相比同期整體封裝市場(chǎng)(CAGR=5%)和傳統(tǒng)封裝市場(chǎng)(CAGR=2.3%),先進(jìn)封裝市場(chǎng)的增長(zhǎng)更為顯著,將為全球封測(cè)市場(chǎng)貢獻(xiàn)主要增量。#半導(dǎo)體##先進(jìn)封裝##算力##芯片#
關(guān)注樂晴,洞悉產(chǎn)業(yè)格局!先進(jìn)封裝行業(yè)概覽
半導(dǎo)體封裝是半導(dǎo)體制造工藝的后道工序,是指將通過測(cè)試的晶圓加工得到獨(dú)立芯片的過程,即將制作好的半導(dǎo)體器件放入具有支持、保護(hù)的塑料、陶瓷或金屬外殼中,并與外界驅(qū)動(dòng)電路及其他電子元器件相連的過程。迄今為止全球封裝技術(shù)一共經(jīng)歷了五個(gè)發(fā)展階段。通常認(rèn)為,前三個(gè)階段屬于傳統(tǒng)封裝,第四、五階段屬于先進(jìn)封裝。當(dāng)前的主流技術(shù)處于以CSP、BGA為主的第三階段,且正在從傳統(tǒng)封裝(SOT、QFN、BGA等)向先進(jìn)封裝(FC、FIWLP、FOWLP、TSV、SIP等)轉(zhuǎn)型。

全球半導(dǎo)體封裝行業(yè)并行的封裝技術(shù)多,技術(shù)與形態(tài)不斷迭代,以QFN和BGA等第三代成熟技術(shù)為主流,隨著芯片在算速與算力上的需求同步提升,封裝技術(shù)正式進(jìn)入第四代,即堆疊封裝時(shí)代,集成化程度大大提高。目前,帶有倒裝芯片(FC)結(jié)構(gòu)的封裝、晶圓級(jí)封裝(WLP)、扇出型封裝(Fan-out)、系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)、2.5D 封裝、3D 封裝等均被認(rèn)為屬于先進(jìn)封裝范疇,這些先進(jìn)封裝大量使用RDL、Bumping、TSV 等基礎(chǔ)工藝技術(shù),不同技術(shù)之間也存在發(fā)展階段的遞進(jìn)。2.5D/3D封裝示意圖:

資料來源:semico
nductor engineering據(jù)需求側(cè)重不同,先進(jìn)封裝也延伸出多種不同形式。根據(jù)SiP與先進(jìn)封裝技術(shù)公眾號(hào),目前可列出的先進(jìn)封裝種類有數(shù)十種,包括FOWLP、INFO、FOPLP、CoWoS、HBM、HMC等。按照延伸封裝延伸方向可分:基于XY平面延伸的先進(jìn)封裝、基于Z軸延伸的先進(jìn)封裝。前者主要通過RDL進(jìn)行信號(hào)的延伸和互連,而后者主要是通過TSV進(jìn)行信號(hào)延伸和互連。目前行業(yè)正從芯片/Chiplet在平面上通過中介層、硅橋、高密度RDL等方式連接的2.5D封裝,逐步走向把存儲(chǔ)、計(jì)算芯片在垂直維度進(jìn)行堆疊的3D封裝。

Chiplet:先進(jìn)封裝代表
Chiplet(芯粒)是一種可平衡計(jì)算性能與成本,提高設(shè)計(jì)靈活度,且提升IP模塊經(jīng)濟(jì)性和復(fù)用性的新技術(shù)之一。Chiplet實(shí)現(xiàn)原理如同搭積木一樣,把一些預(yù)先在工藝線上生產(chǎn)好的實(shí)現(xiàn)特定功能的芯片裸片,通過先進(jìn)的集成技術(shù)(如3D集成等)封裝在一起,從而形成一個(gè)片上系統(tǒng)芯片。Chiplet芯片功能主要通過先進(jìn)封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn),技術(shù)包括SiP/FC/Bumping/RDL/Interposer/Bonding/TSV等。研究表明,在5nm制程,芯片面積達(dá)到200mm2以上,單顆SOC的成本高于5 ChipletsMCM;當(dāng)芯片面積達(dá)到400mm2以上,單顆SOC方案的成本將高于5 ChipletsInFO(MCM、InFO均為Chiplet技術(shù)的不同封裝形式)。Chiplet主流技術(shù)路徑:

資料來源:TSMC國(guó)產(chǎn)供應(yīng)鏈公司在Chiplet應(yīng)用加速下成長(zhǎng)潛力空間廣闊。先進(jìn)封裝帶動(dòng)半導(dǎo)體設(shè)備需求增長(zhǎng),Chiplet應(yīng)用對(duì)設(shè)備的需求拉動(dòng)來自兩方面:晶圓級(jí)封裝設(shè)備。晶圓級(jí)封裝需要的設(shè)備與前道晶圓制造類似,涉及光刻機(jī)、涂膠顯影設(shè)備、薄膜設(shè)備、電鍍?cè)O(shè)備、刻蝕設(shè)備、清洗設(shè)備、量測(cè)設(shè)備等。Chiplet封裝依舊需要和傳統(tǒng)封裝類似的封裝和測(cè)試環(huán)節(jié),有望成為國(guó)產(chǎn)封測(cè)設(shè)備廠商成長(zhǎng)的新動(dòng)力。同時(shí),AI對(duì)算力提出了較高要求,但隨著先進(jìn)制程的提升越發(fā)緩慢,先進(jìn)封裝將成為解決多芯片之間高速互連的關(guān)鍵方向,而載板作為先進(jìn)封裝的核心材料(成本占比達(dá)到50%),有望在算力提升的大背景下打開價(jià)值空間。主要關(guān)注環(huán)節(jié)包括封測(cè)廠商:長(zhǎng)電科技、通富微電、華天科技、甬矽電子、晶方科技、偉測(cè)科技;封測(cè)設(shè)備廠商:長(zhǎng)川科技;封裝材料廠商:興森科技、華正新材、華海誠(chéng)科、方邦股份等。
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