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当前全球通用大模型和高阶自动驾驶等行业加速爆发,对高性能算力的需求日益迫切。

先进封装技术作为提升算力芯片性能的关键环节,极大地推动数据传输速率的提升,并进一步释放芯片性能。

据报道,AI芯片的订单激增,台积电的先进封装产能已出现供不应求的局面。英伟达和AMD两大巨头已提前锁定台积电今明两年的CoWoS与SoIC先进封装产能。

据Yole的数据预测,从2022年至2028年,封装市场预计将以6.9%的复合年增长率持续增长。到2028年市场规模有望达到1360亿美元。先进封装技术在未来封装市场中的主导地位和发展潜力。

从半导体行业景气度来看,在经历了2022和2023年两年的去库存周期后,半导体销售额有望在2024年迎来复苏。

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全球先进封装占比预测:

资料来源:Yole、集微咨询《2022年中国集成电路封装测试产业白皮书》

先进封装行业概览

封装环节在集成电路产业中作用凸显,其主要功能在于保护芯片免受外界物理、化学等环境的损害从而保障电路系统的正常运行。

封装技术主要分为传统封装与先进封装两大类。

目前传统封装技术已趋成熟,并正逐步向2.5D封装和3D封装过渡。3D封装则直接在芯片上进行打孔和布线操作,以实现上下层芯片的紧密堆叠,在技术要求上更为严苛,实现形式更为多样化。

和传统封装相比,先进封装在功能和开发上具有显著优势。随着后摩尔时代的到来,先进封装技术迎来了高速发展机遇。

传统封装主要依赖引线框架来承载芯片,先进封装采用面阵列引脚方式,且多使用高性能多层基板作为芯片的基础。

当前先进制程工艺已逐渐触及物理极限,越来越多的厂商将研发重点从“如何缩小芯片尺寸”转向“如何实现更高效的芯片封装”。

先进封装的本质在于提升I/O密度,其核心衡量指标包括凸块间距和凸块密度。先进封装可被视为一种异构集成技术。包括了诸如倒装焊(Flip Chip)、晶圆级封装(WLP)、扇入扇出技术、2.5D封装、3D封装(TSV技术)、混合键合以及Chiplet等一系列前沿技术。

先进封装技术新增了包括Bump(凸块)、RDL(再布线层)、Wafer(晶圆)以及TSV(硅通孔)等底层工艺要素。

传统封装向先进封装技术演进:

资料来源:yole

先进封装产业链

封装产业链一级封装环节主要涉及到芯片的中道制造过程,以凸块(Bumping)制造为核心,同时包括芯片与基板的表面布线、以及不同层级之间的键合贴装等步骤。其核心工艺包括光刻、涂胶显影、刻蚀、电镀、沉积和清洗等。二级封装国内前道设备制造领域的领军企业如北方华创、盛美上海、芯源微、拓荆科技、中科飞测、芯碁微装等已在该环节中实现了大量产品的出货。三级封装正迎来先进封装技术的快速发展。下游OSAT厂商如长电科技、通富微电、华天科技等加速布局先进封装产线。

先进封装图示:

先进封装竞争格局和龙头梳理

半导体先进封装领域汇聚了众多参与者。当前全球高性能先进封装技术的领先玩家包括全球领先的封测企业、先进的晶圆代工厂以及集成器件制造商手中,如长电科技、日月光、安靠科技、台积电、三星以及英特尔等。

龙头代工厂及其特色解决方案层出不穷,例如台积电的InFO(集成扇出)技术、日月光的FOCoS方案、三星的2.5D RDL技术等。

在先进封装技术赛道上,台积电持续保持领先。从其发展路线来看,倒装技术逐渐过渡到2.5D/3D技术再到SoIC等技术,这一过程中凸块间距不断缩小,凸块密度则持续提升。台积电已经开始了第六代CoWoS晶圆级芯片封装技术的大规模量产。

半导体头部厂商封测技术节点图示:

资料来源:yole

我国已经构建起了完整的半导体先进封装产业链。长电科技、通富微电和华天科技等也在此领域有着不俗的表现,分别推出了XDFOI、VISionS和3D Matrix等技术。该环节主要参与布局的厂商还包括深科技、晶方科技、太极实业、甬矽电子等。#半导体##算力##芯片##科技##财经#

先进封装产业链主要参与厂商:

资料来源:公开整理

从先进封装的发展趋势来看,玻璃基板和CPO工艺被看作是混合键合技术之后的下一代先进封装工艺,并有望在未来成为主流。英特尔认为基于玻璃基板和CPO的技术将是先进封装的未来发展方向。IC封装基板企业的上游供应商主要包括金盐、覆铜板、PP等材料的制造商,代表厂商如生益科技、鹏鼎控股、沪电股份、兴森科技、崇达技术、胜宏科技、深南电路等。

结语

在全球AI浪潮爆发叠加半导体加速迎来复苏的背景下,先进封装作为芯片封装的关键环节,有望迎来量价齐升。

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