當(dāng)前我國集成電路封測行業(yè)已在國際市場競爭中占據(jù)有利地位。從材料成本占比的角度來看，基板是不可或缺的核心原材料。

隨著封裝技術(shù)向多引腳、窄間距和小型化方向發(fā)展，封裝基板已逐漸替代了傳統(tǒng)的引線框架，成為了主流的封裝材料。

在新一輪的算力浪潮推動下，我國載板供應(yīng)無法滿足旺盛的市場需求，產(chǎn)業(yè)鏈有望迎來廣闊的市場空間。

什么是電子基板

電子信息時代 PCB 作為最基礎(chǔ)、最活躍的電子部件登上國際電子產(chǎn)業(yè)舞臺，成為電子產(chǎn)業(yè)不可缺少的重要組成部分。從消費(fèi)類到投資類電子產(chǎn)品，從民用到軍用電子設(shè)備，PCB均發(fā)揮著前所未有的功能和作用。20 世紀(jì)末國際上逐漸將沿用上百年的 PCB 改稱為電子基板（electronic substrate），此稱謂的改變意味著傳統(tǒng)的 PCB 業(yè)已跨入高密度多層基板時代，封裝基板被提到突出地位。

電子基板按其結(jié)構(gòu)可分為普通基板、印制電路板、模塊基板等幾大類。其中 PCB 在原有雙面板、多層板的基礎(chǔ)上，近年來又出現(xiàn)積層（build-up）多層板；模塊基板是指新興發(fā)展起來的可以搭載在PCB之上，以BGA、CSP、TAB、MCM為代表的封裝基板（package substrate，簡稱 PKG 基板）。電子基板是半導(dǎo)體芯片封裝的載體，搭載電子元器件的支撐，構(gòu)成電子電路的基盤。小到芯片、電子元器件，大到電路系統(tǒng)、電子設(shè)備整機(jī)，都離不開電子基板。近年來在電子基板中，高密度多層基板所占比例越來越大。

誕生于上世紀(jì) 90 年代初，并于中期在全球得到快速發(fā)展的積層多層板（build-up multplayer board，簡稱 BUM 基板）是實(shí)現(xiàn)高密度布線的有效方式。積層多層板在歐美稱為高密度互連基板（high density interconnection substrate，簡稱 HDI 基板）；在臺灣稱為“微細(xì)通孔基板”（簡稱微孔板），盡管稱謂不同，但在超微細(xì)、多層立體布線、微細(xì)孔、層間互連等方面卻是完全一致的。在實(shí)現(xiàn)節(jié)距微細(xì)化的同時，其面積、厚度、質(zhì)量可大大降低，產(chǎn)品的質(zhì)量、穩(wěn)定性、可靠性則大大提高。


封裝基板經(jīng)歷了四代演變

從廣義上講，半導(dǎo)體封裝基板隨著封裝技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了四代的變化。

第一代是陶瓷封裝。將裸露的半導(dǎo)體芯片安裝在陶瓷基板上并密封。第二代是塑料封裝，將裸芯片安裝在引線框架（金屬板）的芯片焊盤上并用模制樹脂密封。20 世紀(jì) 80 年代，出現(xiàn)了從陶瓷封裝到塑料封裝的代際轉(zhuǎn)變。在塑料封裝中，芯片焊盤取代了基板。也可以說是無板的。

20世紀(jì)90年代，塑料封裝發(fā)生了重大變化。第三代封裝技術(shù)，也稱為面陣式，已經(jīng)出現(xiàn)并開始流行。裸芯片安裝在樹脂基板上，并且基板的裸芯片側(cè)（上側(cè)或表面?zhèn)龋┯媚Ｖ茦渲芊狻：盖虻耐獠侩姌O以二維矩陣排列在電路板的另一側(cè)（底部或背面）。典型的封裝是塑料 BGA（球柵陣列）。

第二代和第三代的外部電極布局有顯著不同。在第二代中，外部電極在封裝體的側(cè)面或背面成排排列。它被稱為內(nèi)聯(lián)（對于插入安裝型）或輪廓（對于表面安裝型）。外部電極通常像細(xì)長引腳（也稱為外引線）一樣從封裝體的側(cè)面突出。

第三代，外部電極不再是引腳，而是呈二維正方形或交錯矩陣排列的球形電極（通常為球形焊球稱為“焊球”）。當(dāng)然，電極密度（面積密度）相比第二代有了很大的提高。換句話說，即使外部電極的數(shù)量相同，第三代的封裝體也比第二代的封裝體小，并且在封裝體尺寸相同的情況下，可容納的外部電極的數(shù)量顯著增加。

即使采用塑料 BGA，也會使用特殊樹脂基板來容納處理器等高性能裸芯片。標(biāo)準(zhǔn)塑料 BGA 使用引線鍵合連接裸芯片和樹脂基板。使用具有小寄生元件的倒裝芯片將具有高信號頻率的裸芯片連接至樹脂基板，而不是使用具有大寄生元件的引線接合。

構(gòu)建板通常用于高性能處理器的 BGA 樹脂板。積層板是在普通玻璃環(huán)氧樹脂線路板（核心板）的正反面層疊具有小直徑過孔的多層線路層的板，適用于高速信號和低功耗的芯片。大量電極（裸芯片上的電極焊盤數(shù)量）。有。

最近，已經(jīng)開發(fā)出一種結(jié)構(gòu)，其中多個裸芯片安裝在稱為“中介層”的子板上，并且使用凸塊將配備有外部電極的主板（封裝板）連接至中間板。用于高性能多芯片封裝。為了方便起見，這被稱為“第四代”。中介層的材料通常是硅，

2022 年封裝技術(shù)路線圖預(yù)測了到 2031 年的路線圖（按應(yīng)用劃分的封裝基板所需的規(guī)格）。基板按用途分為“消費(fèi)設(shè)備用封裝基板（積層基板）”、“存儲器用封裝基板”、“惡劣環(huán)境電子設(shè)備用封裝基板”。對于消費(fèi)類設(shè)備，由于有核心基板，因此基板的總厚度超過200μm。另一方面，堆積層中的通孔直徑很窄，約為 40 μm。雖然內(nèi)存板很薄，厚度在70μm左右，但過孔直徑為60至50μm，過孔間距在120μm左右，不是很細(xì)。


ABF載板快速增長

大算力芯片向先進(jìn)封裝邁進(jìn)將成為ABF載板需求成長的主因。此外，ABF的另一個推動因素就是 AI、5G、自動駕駛、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)、新應(yīng)用的興起。以此前最為熱門的元宇宙來說,AR/VR 等頭顯設(shè)備作為未來元宇宙重要的入口，背后隱藏著巨大的芯片機(jī)會，而這些芯片機(jī)會也將成為推動 ABF 載板市場增長的新增長力。Gartner 預(yù)計(jì)，2023年 AI芯片市場規(guī)模將達(dá)到 534 億美元,比 2022 年增長 20.9%,2024 年將增長 25.6%,達(dá)到 671 億美元。到 2027 年,AI 芯片營收預(yù)計(jì)將是 2023 年市場規(guī)模的兩倍以上，達(dá)到1194 億美元。

Chiplet 封裝技術(shù)的崛起進(jìn)一步推動 ABF 載板需求。Chiplet 意為芯粒,通過將系統(tǒng)級芯片 SoC 按照不同功能拆分為不同大小和性能的小芯片。不同的模塊，比如CPU、存儲器、模擬接口等，可以采用不同的工藝分別進(jìn)行生產(chǎn)。因此，Chiplet 模式具有開發(fā)周期短、設(shè)計(jì)靈活性強(qiáng)、設(shè)計(jì)成本低等特點(diǎn)。大面積矩形 SoC 芯片在 12英寸晶圓上進(jìn)行封裝，造成晶圓邊緣面積大量浪費(fèi),封裝效率降低、單顆芯片封裝成本提高，無法滿足 Chiplet 發(fā)展的更高要求。Chiplet 可以通過 MCM、InFO、CoWoS、EMIB 等多項(xiàng)封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)，核心技術(shù)主要由臺積電、日月光、英特爾等全球半導(dǎo)體龍頭廠商主導(dǎo),橫跨 2D至 3D等多個級別的封裝技術(shù)。不同方案具備不同的封裝難度、成本和性能，可以滿足下游客戶不同偏好的需求。

Chiplet 市場規(guī)模 2035 年有望達(dá)到 570 億美元。根據(jù) Omdia 的數(shù)據(jù),Chiplet的市場規(guī)模在 2018 年僅有 6.45 億美元,2024 年預(yù)計(jì)可以達(dá)到 58 億美元，2018-2024 年復(fù)合增速約為 44%;同時 Omdia 預(yù)計(jì) Chiplet 市場規(guī)模在 2035 年有望達(dá)到 570 億美元,2024-2035年復(fù)合增速約為 23%。

先進(jìn)封裝是為延續(xù)摩爾定律而生,原因在于先進(jìn)封裝能協(xié)助芯片整合在面積不變下，促成更高的效率，透過 chiplet 封裝技術(shù),將來自不同制程、不同材料的個別芯片設(shè)計(jì)置于中介層基板之上的異質(zhì)整合技術(shù)，要將這些芯片整合在一起，就是需要更大的 ABF 載板來放置。換言之，ABF 載板耗用的面積將隨 chiplet技術(shù)而變大，而載板的面積越大，ABF的良率就會越低,ABF載板需求也會進(jìn)一步提高。

玻璃基板:未來創(chuàng)新發(fā)展方向

Intel 一直在探索用玻璃取代有機(jī)基板，經(jīng)過十多年的努力，他們已經(jīng)取得了重大進(jìn)展。玻璃基板就是用玻璃取代有機(jī)封裝中類似印刷電路板的有機(jī)材料。雖然這并不意味著用玻璃取代整個基板，但基板的核心材料將由玻璃制成。與此同時，金屬再分布層(RDL)仍然存在于芯片的兩面，為各種焊盤和焊點(diǎn)之間提供實(shí)際的通道。

英特爾公司稱其為“程碑式的成就”將重新定義芯片封裝的邊界，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)中心、人工智能和圖形構(gòu)建提供改變游戲規(guī)則的解決方案，推動摩爾定律進(jìn)步。英特爾計(jì)劃在本十年晚些時候開始出貨。第一批獲得玻璃基板處理的產(chǎn)品將是其規(guī)模最大、利潤最高的產(chǎn)品，例如高端HPC(高性能計(jì)算)和AI芯片。

英特爾目前在美國亞利桑那州擁有一條完全集成的玻璃研發(fā)線,這條生產(chǎn)線的成本超過 10 億美元，為了使其正常運(yùn)行，需要與設(shè)備和材料合作伙伴合作，建立一個完整的生態(tài)系統(tǒng)。業(yè)內(nèi)只有少數(shù)公司能夠負(fù)擔(dān)得起此類投資，而英特爾似乎是迄今為止唯一一家開發(fā)出玻璃基板的公司。

英特爾預(yù)計(jì)，玻璃基板具有卓越的機(jī)械、物理和光學(xué)特性,使該公司能夠構(gòu)建更高性能的多芯片 SiP,在芯片上多放置 50%的裸片(die)。特別是，英特爾預(yù)計(jì)玻璃基板能夠?qū)崿F(xiàn)容納多片硅的超大型 24x24cmSiP。同時可實(shí)現(xiàn)更高的互連密度(即更緊密的間距 )，使互連密度增加十倍成為可能，這對于下一代 SiP 的電力和信號傳輸至關(guān)重要。玻璃基板還可將圖案變形減少 50%，從而提高光刻的焦深并確保半導(dǎo)體制造更加精密和準(zhǔn)確。