先進(jìn)封裝賦能AI芯片，龍頭企業(yè)加速布局

近日，先進(jìn)封裝相關(guān)項目傳來(lái)新的動(dòng)態(tài)，涉及華天科技、通富微電、盛合晶微等企業(yè)。頻繁的項目動(dòng)態(tài)刷新和先進(jìn)封裝技術(shù)的不斷涌現，不斷吸引著(zhù)業(yè)界關(guān)注。

在摩爾定律發(fā)展趨緩的大背景下，通過(guò)先進(jìn)封裝技術(shù)來(lái)滿(mǎn)足系統微型化、多功能化，成為集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢。隨著(zhù)先進(jìn)封裝技術(shù)的聲名鵲起，引來(lái)一眾行業(yè)廠(chǎng)商群雄競逐。封測產(chǎn)業(yè)在半導體產(chǎn)業(yè)鏈中的地位愈發(fā)重要，有望成為集成電路產(chǎn)業(yè)新的制高點(diǎn)，同時(shí)也將迎來(lái)更多發(fā)展機遇。

封裝技術(shù)發(fā)展和先進(jìn)封裝技術(shù)的興起

自 1947 年美國電報電話(huà)公司（AT&T）發(fā)明第一只晶體管以來(lái)，半導體封裝技術(shù)便隨之誕生。最初，封裝的主要目的是將微小的半導體晶粒保護起來(lái)，防止其受到外界環(huán)境的污染和損壞，同時(shí)提供電氣連接以實(shí)現在電路中的功能。

在 20 世紀 50 年代，半導體封裝技術(shù)主要以 TO（小型晶體管外殼）封裝為主，它使用陶瓷或金屬作為外殼材料，具有三根引腳，用于連接電路和提供電氣接口。這種封裝形式雖然簡(jiǎn)單，但為后續的封裝技術(shù)發(fā)展奠定了基礎。

進(jìn)入 20 世紀 60 年代，隨著(zhù)中小規模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，半導體封裝技術(shù)也迎來(lái)了重要的轉折點(diǎn)。為了適應集成電路晶粒上晶體管數量的增加和 I/O 數量的提高，封測企業(yè)開(kāi)發(fā)出了 DIP（雙列直插式封裝）封裝形式。

到了 20 世紀 70-80 年代，隨著(zhù)大規模集成電路（LSI）技術(shù)的出現和表面貼裝技術(shù)（SMT）的發(fā)展，半導體封裝技術(shù)迎來(lái)了新的變革。荷蘭飛利浦公司率先開(kāi)發(fā)出第一代適用于 SMT 工藝的扁平封裝形式——SOP（小外形封裝）。

扁平封裝技術(shù)的發(fā)展，不僅滿(mǎn)足了集成電路技術(shù)發(fā)展的需求，也為后續先進(jìn)封裝技術(shù)的創(chuàng )新提供了思路。20 世紀 90 年代球型矩陣封裝的出現，滿(mǎn)足了市場(chǎng)對高引腳的需求，改善了半導體器件的性能。

隨著(zhù)科技的不斷進(jìn)步，電子產(chǎn)品的功能越來(lái)越強大，但體積卻越來(lái)越小。這種趨勢對電子封裝技術(shù)提出了更高的要求。傳統的封裝方式已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足現代電子產(chǎn)品的需求，因此，先進(jìn)封裝技術(shù)應運而生。

先進(jìn)封裝技術(shù)的起源可以追溯到 20 世紀 90 年代。當時(shí)，集成電路的規模越來(lái)越大，晶體管的數量已經(jīng)達到了數百萬(wàn)甚至數千萬(wàn)級別。傳統的封裝方式已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足大規模集成電路的封裝需求，因此，一些先進(jìn)的封裝技術(shù)開(kāi)始被研發(fā)出來(lái)。

進(jìn)入 21 世紀后，隨著(zhù) 5G、自動(dòng)駕駛汽車(chē)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的發(fā)展，對半導體封裝技術(shù)提出了更高的要求。先進(jìn)封裝技術(shù)包括晶圓級封裝（WLCSP）、3D 堆疊封裝、系統級封裝（SiP）等多種形式。其中，WLCSP 技術(shù)通過(guò)在同一封裝中實(shí)現多個(gè)集成電路的異質(zhì)結合和存儲芯片堆疊，顯著(zhù)提高了封裝密度和性能。3D 堆疊封裝技術(shù)則通過(guò)將多個(gè)芯片正面朝下放置在彼此的頂部，實(shí)現了更高的集成度和更快的信號傳輸速度。SiP 技術(shù)則通過(guò)將多個(gè)功能不同的芯片封裝在一個(gè)封裝體內，實(shí)現了系統級的功能集成和簡(jiǎn)化。

后摩爾時(shí)代，先進(jìn)封裝大有可為

隨著(zhù)摩爾定律日漸趨緩，芯片先進(jìn)制程提升的速度放慢，在后摩爾定律時(shí)代，先進(jìn)封裝成為提升系統整體性能的重要突破口，行業(yè)開(kāi)始由之前的「如何把芯片變得更小」轉變?yōu)椤溉绾伟研酒獾酶　?，先進(jìn)封裝成為半導體行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)方向。

傳統封裝的功能主要在于保護芯片、電氣連接，先進(jìn)封裝則在此基礎上增加了提升功能密度、縮短互聯(lián)長(cháng)度、進(jìn)行系統重構三項新功能。先進(jìn)封裝是在不考慮提升芯片制程的情況下，努力實(shí)現芯片體積的微型化、高密度集成，同時(shí)降低成本，這種技術(shù)的提升符合高端芯片向更小尺寸、更高性能、更低功耗方向演進(jìn)的趨勢。

先進(jìn)封裝主要朝兩個(gè)方向發(fā)展，第一是向上游晶圓制程領(lǐng)域發(fā)展（晶圓級封裝），直接在晶圓上實(shí)施封裝工藝，主要技術(shù)有 Bumping、TSV、Fan-out、Fan-in 等；第二是向下游模組領(lǐng)域發(fā)展（系統級封裝），將處理器、存儲等芯片以及電容、電阻等集成為一顆芯片，壓縮模塊體積，提升芯片系統整體功能性和靈活性，主要技術(shù)包括采用了倒裝技術(shù)（FC）的系統級封裝產(chǎn)品。

先進(jìn)封裝技術(shù)通常采用更可靠的材料和工藝，如使用先進(jìn)的絕緣材料和密封技術(shù)，以確保封裝體的穩定性和可靠性。這些技術(shù)可以降低封裝體因環(huán)境因素（如溫度、濕度等）引起的失效風(fēng)險。先進(jìn)封裝技術(shù)還允許將不同類(lèi)型的芯片和組件集成在一起，形成異質(zhì)集成。這種靈活性使得設計人員可以根據需要選擇最佳的芯片和組件組合，以滿(mǎn)足特定的性能需求。

雖然先進(jìn)封裝技術(shù)的初期投資可能較高，但長(cháng)期來(lái)看，它可以降低整體制造成本。通過(guò)提高集成度和優(yōu)化性能，先進(jìn)封裝技術(shù)可以減少所需的芯片和組件數量，從而降低材料成本。此外，先進(jìn)封裝技術(shù)還可以提高生產(chǎn)效率，進(jìn)一步降低制造成本。

AI 成先進(jìn)封裝新動(dòng)能，國產(chǎn)封測大廠(chǎng)擴產(chǎn)布局

隨著(zhù) AI 芯片需求的增加，先進(jìn)封裝技術(shù)在提高芯片性能方面發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。這些技術(shù)不僅提升了芯片的傳輸和運算速度，還實(shí)現了芯片整體性能的提升，使得芯片能夠實(shí)現高密度集成、體積微型化以及成本降低。這主要是因為摩爾定律的放緩，使得單純依靠先進(jìn)制程來(lái)提升算力性?xún)r(jià)比越來(lái)越低。

AI 及高性能運算芯片廠(chǎng)商目前主要采用的封裝形式之一是臺積電 CoWos。據臺積電預計，AI 加速發(fā)展帶動(dòng)先進(jìn)封裝 CoWos 需求快速增長(cháng)，目前其 CoWos 產(chǎn)能供應緊張，2024-2025 年將擴產(chǎn)，2024 年其 CoWos 產(chǎn)能將實(shí)現倍增。其中，由于 CoWoS 設備交期仍長(cháng)達 8 個(gè)月，公司 11 月通過(guò)整合扇出型封裝（InFO）改機增加 CoWoS 月產(chǎn)能至 1.5 萬(wàn)片；客戶(hù)端，英偉達占臺積電 CoWoS 總產(chǎn)能比重約 40%，AMD 占比約 8%。目前，臺積電以外的供應鏈可增加 20%CoWos 產(chǎn)能。

近年來(lái)國內外大廠(chǎng)積極推出相關(guān)產(chǎn)品，比如 AMD Milan-X、英偉達 H100、蘋(píng)果 M1 Ultra、英特爾 Sapphire Rapids、華為鯤鵬 920 等。同時(shí)，隨著(zhù) Chiplet 進(jìn)一步催化先進(jìn)封裝向高集成、高 I/O 密度方向迭代，驅動(dòng)國際巨頭企業(yè)不斷加碼先進(jìn)封裝領(lǐng)域。據 Yole 數據，2026 年先進(jìn)封裝全球市場(chǎng)規模 475 億美元，2020-2026 年復合年均增長(cháng)率（CAGR）約 7.7%。據 Omdia 預測，隨著(zhù) 5G、AI、HPC 等新興應用領(lǐng)域需求滲透，2035 年全球 Chiplet 市場(chǎng)規模有望達到 570 億美元，2018-2035 年 CAGR 為 30.16%。

隨著(zhù)中國大陸在先進(jìn)封裝領(lǐng)域的產(chǎn)值占全球的比例不斷提升，國產(chǎn)廠(chǎng)商在 2.5D、3D 先進(jìn)封裝方面進(jìn)行了重要布局，并取得了一定的突破。

長(cháng)電科技：作為國內領(lǐng)先的封測企業(yè)之一，長(cháng)電科技在先進(jìn)封裝領(lǐng)域有著(zhù)顯著(zhù)的布局。2023 年，在高性能先進(jìn)封裝領(lǐng)域，長(cháng)電科技推出的 XDFOI Chiplet 高密度多維異構集成系列工藝已按計劃進(jìn)入穩定量產(chǎn)階段。該技術(shù)是一種面向 Chiplet 的極高密度、多扇出型封裝高密度異構集成解決方案，其利用協(xié)同設計理念實(shí)現了芯片成品集成與測試一體化，涵蓋 2D、2.5D、3D 集成技術(shù)。

2023 年 6 月，長(cháng)電微電子晶圓級微系統集成高端制造項目廠(chǎng)房正式封頂。該項目聚焦全球領(lǐng)先的 2.5D/3D 高密度晶圓級封裝等高性能封裝技術(shù)，面向全球客戶(hù)對高性能、高算力芯片快速增長(cháng)的市場(chǎng)需求，提供從封裝協(xié)同設計到芯片成品生產(chǎn)的一站式服務(wù)。

2023 年 8 月，長(cháng)電科技開(kāi)工建設專(zhuān)業(yè)大規模生產(chǎn)車(chē)規級芯片成品的先進(jìn)封測旗艦工廠(chǎng)，項目自開(kāi)工以來(lái)全力加速建設，現已完成基礎設施的準備并進(jìn)入全面施工階段，項目預計于 2025 年上半年實(shí)現設備進(jìn)廠(chǎng)。

通富微電：通富微電在 Chiplet 等先進(jìn)封裝技術(shù)方面取得了重要進(jìn)展，并已具備 Chiplet 量產(chǎn)能力。他們?yōu)槎鄠€(gè)國際客戶(hù)提供晶圓級和基板級 Chiplet 封測解決方案。臺積電所用的 CoWoS 是 2.5D 封裝的典型代表，通富微電同樣具有較強的技術(shù)儲備和產(chǎn)業(yè)化能力。

通富微電 2016 年收購 AMD 蘇州和檳城兩家工廠(chǎng)，與 AMD 形成「合資+合作」的戰略合作伙伴關(guān)系，承擔了 AMD 包括數據中心、客戶(hù)端、游戲和嵌入式等板塊 80% 以上的封測業(yè)務(wù)，并且雙方的合同已經(jīng)續簽到 2026 年。

今年 5 月份，通富微電先進(jìn)封裝項目簽約落戶(hù)蘇錫通科技產(chǎn)業(yè)園區。此外，通富微電于 4 月發(fā)布公告稱(chēng)，擬收購京隆科技 26% 的股權。京隆科技于 2002 年 9 月 30 日成立，是全球半導體最大專(zhuān)業(yè)測試公司京元電子在中國大陸地區的唯一測試子公司，服務(wù)領(lǐng)域包括晶圓針測、IC 成品測試及晶圓研磨/切割/晶粒挑揀。

華天科技：作為半導體封裝行業(yè)的領(lǐng)先者，華天科技已經(jīng)掌握了 FC、WB、FC+WB、FO、eSiFO、3D eSinC 等封裝工藝。華天科技憑借其卓越的 EMI 屏蔽技術(shù)、分腔屏蔽技術(shù)以及創(chuàng )新的 DSM（雙面塑封）封裝工藝，已經(jīng)成功克服了 SiP（系統級封裝）中多個(gè)芯片高密度組合可能帶來(lái)的電磁干擾和兼容性問(wèn)題，確保了產(chǎn)品的穩定性和可靠性。

華天科技同樣在先進(jìn)封裝領(lǐng)域進(jìn)行了深入布局。Chiplet 在國內剛剛起步，業(yè)界很多用于 Chiplet 的 3D 封裝技術(shù)都是以臺積電的 3D fabric 為藍本進(jìn)行技術(shù)創(chuàng )新。但是，華天科技推出的 eSinC 技術(shù)屬于獨立自主開(kāi)發(fā)的 Chiplet 封裝技術(shù)，無(wú)論是對公司打開(kāi) Chiplet 高端封裝技術(shù)領(lǐng)域，還是對國內發(fā)展 Chiplet 產(chǎn)業(yè)都具有重大意義。未來(lái)，在此技術(shù)基礎上進(jìn)一步結合 fine pitch RDL、hybrid bond、高級基板等平臺技術(shù)，可以進(jìn)一步提升封裝密度，建立完整的 Chiplet 封裝平臺。

今年 5 月份，華天科技還在浦口經(jīng)濟開(kāi)發(fā)區簽約落戶(hù)盤(pán)古半導體先進(jìn)封測項目。這是華天科技自 2018 年入駐南京以來(lái)，在該地區布局的第四個(gè)重要產(chǎn)業(yè)項目，累計投資總額已超過(guò) 300 億元。

總的來(lái)說(shuō)，先進(jìn)封裝技術(shù)在 AI 領(lǐng)域的應用正推動(dòng)著(zhù)整個(gè)行業(yè)的快速發(fā)展，國內企業(yè)在這一領(lǐng)域的布局和突破也預示著(zhù)其在全球半導體市場(chǎng)的競爭中將扮演越來(lái)越重要的角色

先進(jìn)封裝不僅帶動(dòng)了封裝企業(yè)受益，產(chǎn)業(yè)鏈上下游的設備材料企業(yè)也獲益匪淺。此外，先進(jìn)封裝的巨大市場(chǎng)還吸引了前道晶圓廠(chǎng)商向下游延伸，積極布局先進(jìn)封裝市場(chǎng)。

晶圓代工廠(chǎng)與 IDM 廠(chǎng)商入駐先進(jìn)封裝

先進(jìn)封裝處于晶圓制造與封測中的交叉區域。先進(jìn)封裝更多在晶圓層面上進(jìn)行，采用前道制造方式來(lái)制作后道連接電路，工藝流程的相似性使得兩者使用設備也大致相同。

具體來(lái)講，先進(jìn)封裝技術(shù)要求在晶圓劃片前融入封裝工藝步驟，包括晶圓研磨薄化、線(xiàn)路重排（RDL）、凸塊制作（Bumping）及三維硅通孔（TSV）等工藝技術(shù)。這些工藝流程與前道制造方式的相似性，使得兩者使用的設備大致相同。例如，倒裝工藝需要采用植球、電鍍、光刻、蝕刻等前道制造的工藝，而 2.5D/3D 封裝 TSV 技術(shù)則需要光刻機、涂膠顯影設備、濕法刻蝕設備等。這種技術(shù)發(fā)展模糊了前后道設備之間的界限，催生了中道設備新賽道，為設備領(lǐng)域帶來(lái)了新的變局。

先進(jìn)封裝偏向前道工藝，這使得晶圓代工廠(chǎng)與 IDM 廠(chǎng)商在該領(lǐng)域具有天然先發(fā)優(yōu)勢。根據 Yole 的數據，2021 年，少數幾家 IDM 企業(yè)和晶圓代工廠(chǎng)加工了超過(guò) 80% 的先進(jìn)封裝晶圓。晶圓廠(chǎng)在前道制造環(huán)節的經(jīng)驗更豐富，能夠深入發(fā)展需要刻蝕等前道步驟的 TSV 技術(shù)，因而在 2.5D/3D 封裝技術(shù)方面較為領(lǐng)先。甚至很多先進(jìn)封裝工藝本身便是來(lái)自于前道晶圓大廠(chǎng)。臺積電、索尼、力成、德州儀器（TI）、SK 海力士、聯(lián)電等也積極布局先進(jìn)封裝產(chǎn)能，進(jìn)一步加劇先進(jìn)封裝市場(chǎng)競爭格局。