先進的封裝技術(shù)意味著提供芯片分割的解決方案。先進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、單獨封裝和互連的功能構(gòu)建大型系統(tǒng)可能會被證明是經(jīng)濟的?！彼f。

事實上，在當前的系統(tǒng)中，許多單獨封裝的組件是互連的。另一方面，稱為 SoC 的半導體架構(gòu)將許多功能集成到一個封裝中。

當今的 SoC 需要多樣化的功能和工作負載處理性能，因此很難將它們集成到單個芯片中。許多半導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)點制造的，因此成本高昂。

另一方面，如果將它們分開，僅靠傳統(tǒng)的封裝技術(shù)將無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，是因為它通過傳統(tǒng)封裝設(shè)計了解散熱、帶寬、功率要求和硅成本。

先進封裝是從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。


先進封裝迎來雙重刺激

半導體產(chǎn)業(yè)鏈可分為半導體設(shè)計、晶圓制造、封裝測試、設(shè)備和材料四大環(huán)節(jié)，相較于半導體設(shè)計、制造環(huán)節(jié)，封測環(huán)節(jié)的技術(shù)含量相對較低，且屬于勞動密集型行業(yè)，行業(yè)進入門檻較低，也正因為如此，半導體封裝測試成為我國集成電路產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化率最高的環(huán)節(jié)。

封測產(chǎn)業(yè)具體包含封裝和測試兩個環(huán)節(jié)，從價值鏈占比來看，封裝環(huán)節(jié)價值占比在80-85%，測試環(huán)節(jié)價值占比15-20%，而且隨著半導體芯片技術(shù)的快速發(fā)展，封裝技術(shù)發(fā)展帶來的經(jīng)濟效益更加明顯。集微咨詢《2022年中國集成電路封測產(chǎn)業(yè)白皮書》對封裝技術(shù)定義——主要是指安裝集成電路芯片外殼的過程，包括將制備合格的芯片、元件等裝配到載體上，采用適當?shù)倪B接技術(shù)形成電氣連接，安裝外殼，構(gòu)成有效組件的整個過程。

迄今為止半導體封裝技術(shù)發(fā)展可以分為三個階段：

第一階段，時間追溯到20世紀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80年代以后）

代表的封裝形式有塑料有引線片式載體封裝（PLCC）、塑料四邊引線扁平封裝（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90年代以后）

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

自第三階段開始，也被稱為先進封裝，與之對應(yīng)的第一、二階段則歸納為傳統(tǒng)封裝，另外，根據(jù)是否采用焊線也可以區(qū)分傳統(tǒng)封裝與先進封裝。

傳統(tǒng)封裝主要指通過焊線連接芯片和引線框架，引線框架再連接到PCB上，實現(xiàn)芯片保護、尺度放大、電氣連接三項功能；先進封裝也稱為高密度封裝，采用鍵合互連并利用封裝基板來實現(xiàn)的封裝技術(shù)，應(yīng)用先進的設(shè)計思路和集成工藝，對芯片進行封裝級重構(gòu)，有效提升系統(tǒng)性能，其封裝技術(shù)種類繁多，如有FC（倒裝）封裝、3D封裝等。

兩者特征對比來看，先進封裝具有引腳數(shù)量多、集成度更高等特點，滿足芯片復雜性提升、集成高的發(fā)展趨勢，同時兼具性能與成本。而傳統(tǒng)封裝對工藝復雜程度、材料、形式等要求較低，產(chǎn)品具有性價比高、用途廣等特點。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相互取代，反而已經(jīng)形成了一種互補關(guān)系。

現(xiàn)階段先進封裝技術(shù)熱度不斷攀升的原因主要來自兩方面。一方面，摩爾線程極限逼近，根據(jù)摩爾定律，集成電路上晶體管數(shù)目約18到24個月便會增加一倍，性能翻一倍。隨著半導體工藝進程推進速度不斷放緩，導致摩爾定律開始失效，在技術(shù)研發(fā)與經(jīng)濟效益缺口不斷擴大時，更多的廠商開始將目光轉(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)濟性；另一方面，AI、智能駕駛、MR、高性能計算等終端應(yīng)用爆發(fā)，帶動先進封裝市場的高景氣需求增長。


三星電子押注先進芯片封裝

據(jù)路透社20日報道，三星電子聯(lián)席CEO慶桂顯（Kye-Hyun Kyung）在三星年度股東大會上稱，今年將有1億美元或更多的營收來自其下一批先進芯片封裝產(chǎn)品。

他還說道，今年三星的存儲芯片業(yè)務(wù)的目標是實現(xiàn)比現(xiàn)存市場更大的利潤份額。三星在去年將先進芯片封裝業(yè)務(wù)設(shè)為事業(yè)部。慶桂顯預(yù)計從今年下半年開始，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（TrendForce）報告，在去年第四季度，三星用于科技設(shè)備中使用的動態(tài)隨機存取內(nèi)存芯片（DRAM）的市場份額達到了45.5％。為了實現(xiàn)這一目標，三星尋求在人工智能需求激增的高端存儲芯片領(lǐng)域獲得競爭優(yōu)勢，批量生產(chǎn)具有12層堆棧的高帶寬存儲HBM3E芯片。

慶桂顯稱，未來一代HBM芯片HBM4預(yù)計將于2025年推出，它將具有更多定制設(shè)計。三星將利用在存儲芯片、芯片代工和芯片設(shè)計業(yè)務(wù)中的集中優(yōu)勢來滿足客戶需求。


國產(chǎn)替代加速

2022 年全球先進封裝廠商主要以中國臺灣、中國大陸、美國廠商為主。芯思想研究院 （ChipInsights）發(fā)布 2022 年全球委外封測（OSAT）榜單，榜單顯示，2022 年委外封測整 體營收較 2021 年增長 9.82%，達到 3154 億元；其中前十強的營收達到 2459 億元，較 2021 年增長 10.44%。

根據(jù)總部所在地劃分，前十大委外封測公司中，中國臺灣有五家（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 個百分點；中國大陸有四家（長電科技 JCET、通富微電 TFMC、華天科技 HUATIAN、 智路封測），市占率為 24.54%，較 2021 年 23.53%增加 1.01 個百分點；美國一家（安靠 Amkor）， 市占率為 14.08%，相較 2021 年的 13.44%增加 0.64 個百分點。

近年來，國內(nèi)廠商先進封裝技術(shù)快速發(fā)展，在全球的市場份額不斷提高，中國大陸先進封裝 產(chǎn)值占全球比例也不斷提升，由 2016 年的 10.9%增長至 2020 年的 14.8%，隨著我國封測行 業(yè)的不斷發(fā)展，預(yù)計我國先進封裝產(chǎn)值占全球比重有望進一步提高，2022 年達到 16.8%。

國內(nèi)先進封裝廠中，長電科技、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封裝技術(shù)上與海外龍頭技術(shù)水平已經(jīng)比較接近。 長電科技是國內(nèi)封測龍頭，公司推出的高密度多維異構(gòu)集成技術(shù)平臺 XDFOI?可實現(xiàn) TSVless 技術(shù)，達到性能和成本的雙重優(yōu)勢，重點應(yīng)用領(lǐng)域為高性能運算如 FPGA、CPU/GPU、AI、 5G、自動駕駛、智能醫(yī)療等。XDFOI?是一種以 2.5D TSV-less 為基本技術(shù)平臺的封裝技術(shù)， 在線寬/線距可達到 2μm/2μm 的同時，還可以實現(xiàn)多層布線層，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。目前長電先進 XDFOI? 2.5D 試驗線已建設(shè)完成，并進入穩(wěn)定量產(chǎn)階段，同步實現(xiàn)國際客戶 4nm 節(jié)點多芯片系統(tǒng)集成 封裝產(chǎn)品出貨。

通富微電是我國營收第二的封測廠商，在先進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，開發(fā) TCB 技術(shù)和優(yōu)化治具和工藝參數(shù)將凸點間距推進至<40μm；10 萬個凸點共面度 <15μm，以破解高密度 Chiplet 封裝技術(shù)難點。 華天科技目前已建立三維晶圓級封裝平臺—3D Matrix，該平臺由 TSV、eSiFo（Fan-out）、 3D SIP 三大封裝技術(shù)構(gòu)成。凸點間距也將推進至 40μm ,該技術(shù)的目標應(yīng)用主要是 Al、loT、 5G 和處理器等眾多領(lǐng)域。

盛合晶微以先進的 12 英寸凸塊和再布線加工起步、向國內(nèi)外客戶提供優(yōu)質(zhì)的中段硅片制造 和測試服務(wù)。公司是中國境內(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 英寸硅片級尺寸封裝（WLCSP）和測試（Testing）達到世界一流水 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不同平臺的多芯 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、智能手機領(lǐng)域需求。