先進(jìn)的封裝技術(shù)意味著提供芯片分割的解決方案。先進(jìn)封裝的想法大概可以追溯到英特爾成立之前。戈登·摩爾（英特爾創(chuàng)始人之一）表示，“用小型、單獨(dú)封裝和互連的功能構(gòu)建大型系統(tǒng)可能會(huì)被證明是經(jīng)濟(jì)的。”他說(shuō)。

事實(shí)上，在當(dāng)前的系統(tǒng)中，許多單獨(dú)封裝的組件是互連的。另一方面，稱(chēng)為 SoC 的半導(dǎo)體架構(gòu)將許多功能集成到一個(gè)封裝中。

當(dāng)今的 SoC 需要多樣化的功能和工作負(fù)載處理性能，因此很難將它們集成到單個(gè)芯片中。許多半導(dǎo)體制造公司也用單片硅生產(chǎn)大型產(chǎn)品，但這些產(chǎn)品通常是在尖端工藝節(jié)點(diǎn)制造的，因此成本高昂。

另一方面，如果將它們分開(kāi)，僅靠傳統(tǒng)的封裝技術(shù)將無(wú)法成功地將它們商業(yè)化。英特爾之所以能夠?qū)?PCH 封裝在 CPU 內(nèi)部，是因?yàn)樗ㄟ^(guò)傳統(tǒng)封裝設(shè)計(jì)了解散熱、帶寬、功率要求和硅成本。

先進(jìn)封裝是從SoC概念中增加集成度向在封裝上配置系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變，是與延續(xù)摩爾定律的小型化+單片硅不同的做法。


先進(jìn)封裝迎來(lái)雙重刺激

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈可分為半導(dǎo)體設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝測(cè)試、設(shè)備和材料四大環(huán)節(jié)，相較于半導(dǎo)體設(shè)計(jì)、制造環(huán)節(jié)，封測(cè)環(huán)節(jié)的技術(shù)含量相對(duì)較低，且屬于勞動(dòng)密集型行業(yè)，行業(yè)進(jìn)入門(mén)檻較低，也正因?yàn)槿绱耍雽?dǎo)體封裝測(cè)試成為我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)國(guó)產(chǎn)化率最高的環(huán)節(jié)。

封測(cè)產(chǎn)業(yè)具體包含封裝和測(cè)試兩個(gè)環(huán)節(jié)，從價(jià)值鏈占比來(lái)看，封裝環(huán)節(jié)價(jià)值占比在80-85%，測(cè)試環(huán)節(jié)價(jià)值占比15-20%，而且隨著半導(dǎo)體芯片技術(shù)的快速發(fā)展，封裝技術(shù)發(fā)展帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益更加明顯。集微咨詢(xún)《2022年中國(guó)集成電路封測(cè)產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)》對(duì)封裝技術(shù)定義——主要是指安裝集成電路芯片外殼的過(guò)程，包括將制備合格的芯片、元件等裝配到載體上，采用適當(dāng)?shù)倪B接技術(shù)形成電氣連接，安裝外殼，構(gòu)成有效組件的整個(gè)過(guò)程。

迄今為止半導(dǎo)體封裝技術(shù)發(fā)展可以分為三個(gè)階段：

第一階段，時(shí)間追溯到20世紀(jì)70年代之前

采用通孔插裝型封裝。代表的封裝形式有晶體管封裝（TO）、雙列直插封裝（DIP）等；

第二階段，采用表面貼裝型封裝（20世紀(jì)80年代以后）

代表的封裝形式有塑料有引線(xiàn)片式載體封裝（PLCC）、塑料四邊引線(xiàn)扁平封裝（PQFP）、小外形表面封裝（SOP）等；

第三階段，采用面積陣列封裝（20世紀(jì)90年代以后）

從球柵陣列封裝（BGA）、晶圓級(jí)封裝（WLP）逐步邁向到多芯片組封裝（MCM）、系統(tǒng)級(jí)封裝（SIP）、三維立體封裝（3D）等。

自第三階段開(kāi)始，也被稱(chēng)為先進(jìn)封裝，與之對(duì)應(yīng)的第一、二階段則歸納為傳統(tǒng)封裝，另外，根據(jù)是否采用焊線(xiàn)也可以區(qū)分傳統(tǒng)封裝與先進(jìn)封裝。

傳統(tǒng)封裝主要指通過(guò)焊線(xiàn)連接芯片和引線(xiàn)框架，引線(xiàn)框架再連接到PCB上，實(shí)現(xiàn)芯片保護(hù)、尺度放大、電氣連接三項(xiàng)功能；先進(jìn)封裝也稱(chēng)為高密度封裝，采用鍵合互連并利用封裝基板來(lái)實(shí)現(xiàn)的封裝技術(shù)，應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)思路和集成工藝，對(duì)芯片進(jìn)行封裝級(jí)重構(gòu)，有效提升系統(tǒng)性能，其封裝技術(shù)種類(lèi)繁多，如有FC（倒裝）封裝、3D封裝等。

兩者特征對(duì)比來(lái)看，先進(jìn)封裝具有引腳數(shù)量多、集成度更高等特點(diǎn)，滿(mǎn)足芯片復(fù)雜性提升、集成高的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)兼具性能與成本。而傳統(tǒng)封裝對(duì)工藝復(fù)雜程度、材料、形式等要求較低，產(chǎn)品具有性?xún)r(jià)比高、用途廣等特點(diǎn)。因此，用途與要求的不同，可采用不同的封裝形式，兩種封裝形式之間暫不會(huì)相互取代，反而已經(jīng)形成了一種互補(bǔ)關(guān)系。

現(xiàn)階段先進(jìn)封裝技術(shù)熱度不斷攀升的原因主要來(lái)自?xún)煞矫妗Ｒ环矫妫柧€(xiàn)程極限逼近，根據(jù)摩爾定律，集成電路上晶體管數(shù)目約18到24個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能翻一倍。隨著半導(dǎo)體工藝進(jìn)程推進(jìn)速度不斷放緩，導(dǎo)致摩爾定律開(kāi)始失效，在技術(shù)研發(fā)與經(jīng)濟(jì)效益缺口不斷擴(kuò)大時(shí)，更多的廠商開(kāi)始將目光轉(zhuǎn)移至封裝技術(shù)上，以此超越摩爾摩爾定律，從而兼顧性能與經(jīng)濟(jì)性；另一方面，AI、智能駕駛、MR、高性能計(jì)算等終端應(yīng)用爆發(fā)，帶動(dòng)先進(jìn)封裝市場(chǎng)的高景氣需求增長(zhǎng)。


三星電子押注先進(jìn)芯片封裝

據(jù)路透社20日?qǐng)?bào)道，三星電子聯(lián)席CEO慶桂顯（Kye-Hyun Kyung）在三星年度股東大會(huì)上稱(chēng)，今年將有1億美元或更多的營(yíng)收來(lái)自其下一批先進(jìn)芯片封裝產(chǎn)品。

他還說(shuō)道，今年三星的存儲(chǔ)芯片業(yè)務(wù)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)比現(xiàn)存市場(chǎng)更大的利潤(rùn)份額。三星在去年將先進(jìn)芯片封裝業(yè)務(wù)設(shè)為事業(yè)部。慶桂顯預(yù)計(jì)從今年下半年開(kāi)始，該公司的投資就得到真正的結(jié)果。

根據(jù)數(shù)據(jù)提供商集邦咨詢(xún)（TrendForce）報(bào)告，在去年第四季度，三星用于科技設(shè)備中使用的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存芯片（DRAM）的市場(chǎng)份額達(dá)到了45.5％。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，三星尋求在人工智能需求激增的高端存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，批量生產(chǎn)具有12層堆棧的高帶寬存儲(chǔ)HBM3E芯片。

慶桂顯稱(chēng)，未來(lái)一代HBM芯片HBM4預(yù)計(jì)將于2025年推出，它將具有更多定制設(shè)計(jì)。三星將利用在存儲(chǔ)芯片、芯片代工和芯片設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)中的集中優(yōu)勢(shì)來(lái)滿(mǎn)足客戶(hù)需求。


國(guó)產(chǎn)替代加速

2022 年全球先進(jìn)封裝廠商主要以中國(guó)臺(tái)灣、中國(guó)大陸、美國(guó)廠商為主。芯思想研究院 （ChipInsights）發(fā)布 2022 年全球委外封測(cè)（OSAT）榜單，榜單顯示，2022 年委外封測(cè)整 體營(yíng)收較 2021 年增長(zhǎng) 9.82%，達(dá)到 3154 億元；其中前十強(qiáng)的營(yíng)收達(dá)到 2459 億元，較 2021 年增長(zhǎng) 10.44%。

根據(jù)總部所在地劃分，前十大委外封測(cè)公司中，中國(guó)臺(tái)灣有五家（日月光 ASE、力成科技 PTI、 京元電子 KYEC、南茂科技 ChipMOS、頎邦 Chipbond），市占率為 39.36%，較 2021 年的 40.58% 減少 1.22 個(gè)百分點(diǎn)；中國(guó)大陸有四家（長(zhǎng)電科技 JCET、通富微電 TFMC、華天科技 HUATIAN、 智路封測(cè)），市占率為 24.54%，較 2021 年 23.53%增加 1.01 個(gè)百分點(diǎn)；美國(guó)一家（安靠 Amkor）， 市占率為 14.08%，相較 2021 年的 13.44%增加 0.64 個(gè)百分點(diǎn)。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)廠商先進(jìn)封裝技術(shù)快速發(fā)展，在全球的市場(chǎng)份額不斷提高，中國(guó)大陸先進(jìn)封裝 產(chǎn)值占全球比例也不斷提升，由 2016 年的 10.9%增長(zhǎng)至 2020 年的 14.8%，隨著我國(guó)封測(cè)行 業(yè)的不斷發(fā)展，預(yù)計(jì)我國(guó)先進(jìn)封裝產(chǎn)值占全球比重有望進(jìn)一步提高，2022 年達(dá)到 16.8%。

國(guó)內(nèi)先進(jìn)封裝廠中，長(zhǎng)電科技、通富微電、華天科技、甬矽電子、盛合精微等均有深入積累 和布局，部分龍頭公司在先進(jìn)封裝技術(shù)上與海外龍頭技術(shù)水平已經(jīng)比較接近。 長(zhǎng)電科技是國(guó)內(nèi)封測(cè)龍頭，公司推出的高密度多維異構(gòu)集成技術(shù)平臺(tái) XDFOI?可實(shí)現(xiàn) TSVless 技術(shù)，達(dá)到性能和成本的雙重優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楦咝阅苓\(yùn)算如 FPGA、CPU/GPU、AI、 5G、自動(dòng)駕駛、智能醫(yī)療等。XDFOI?是一種以 2.5D TSV-less 為基本技術(shù)平臺(tái)的封裝技術(shù)， 在線(xiàn)寬/線(xiàn)距可達(dá)到 2μm/2μm 的同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)多層布線(xiàn)層，以及 2D/2.5D 和 3D 多種異 構(gòu)封裝，能夠提供小芯片（Chiplet）及異構(gòu)封裝的系統(tǒng)封裝解決方案。目前長(zhǎng)電先進(jìn) XDFOI? 2.5D 試驗(yàn)線(xiàn)已建設(shè)完成，并進(jìn)入穩(wěn)定量產(chǎn)階段，同步實(shí)現(xiàn)國(guó)際客戶(hù) 4nm 節(jié)點(diǎn)多芯片系統(tǒng)集成 封裝產(chǎn)品出貨。

通富微電是我國(guó)營(yíng)收第二的封測(cè)廠商，在先進(jìn)封裝方面公司已大規(guī)模生產(chǎn) Chiplet 產(chǎn)品，7nm 產(chǎn)品已大規(guī)模量產(chǎn)，5nm 產(chǎn)品已完成研發(fā)即將量產(chǎn)。公司的 VisionS 2.5D/3D Chiplet 面向 高性能計(jì)算應(yīng)用。公司面向 3D 堆疊內(nèi)存布局了 TSV+micro-bump，面向混合鍵合布局了 bump-less，開(kāi)發(fā) TCB 技術(shù)和優(yōu)化治具和工藝參數(shù)將凸點(diǎn)間距推進(jìn)至<40μm；10 萬(wàn)個(gè)凸點(diǎn)共面度 <15μm，以破解高密度 Chiplet 封裝技術(shù)難點(diǎn)。 華天科技目前已建立三維晶圓級(jí)封裝平臺(tái)—3D Matrix，該平臺(tái)由 TSV、eSiFo（Fan-out）、 3D SIP 三大封裝技術(shù)構(gòu)成。凸點(diǎn)間距也將推進(jìn)至 40μm ,該技術(shù)的目標(biāo)應(yīng)用主要是 Al、loT、 5G 和處理器等眾多領(lǐng)域。

盛合晶微以先進(jìn)的 12 英寸凸塊和再布線(xiàn)加工起步、向國(guó)內(nèi)外客戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)的中段硅片制造 和測(cè)試服務(wù)。公司是中國(guó)境內(nèi)最早致力于 12 英寸中段硅片制造的企業(yè)，其 12 英寸高密度凸 塊（Bumping）加工、12 英寸硅片級(jí)尺寸封裝（WLCSP）和測(cè)試（Testing）達(dá)到世界一流水 平。 目前，盛合晶微可提供基于硅通孔（TSV）載板、扇出型和大尺寸基板等多個(gè)不同平臺(tái)的多芯 片高性能集成封裝一站式量產(chǎn)服務(wù)，人工智能、數(shù)據(jù)中心、智能手機(jī)領(lǐng)域需求。