得益于高性能計算芯片以及消費電子產(chǎn)品需求的快速增強，全球主要半導體制造廠(chǎng)商不斷擴大先進(jìn)封裝產(chǎn)能，帶動(dòng)先進(jìn)封裝設備市場(chǎng)也進(jìn)入高速成長(cháng)階段。集邦咨詢(xún)數據顯示，先進(jìn)封裝設備銷(xiāo)售額預計在2024年增長(cháng)10％以上，2025年有望超過(guò)20％。與此同時(shí)，隨著(zhù)先進(jìn)封裝技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)設備的創(chuàng )新迭代也在加速，創(chuàng )造出更多新的市場(chǎng)機遇。大廠(chǎng)熱情不減，全球迎先進(jìn)封裝擴產(chǎn)潮近年來(lái)，在A(yíng)I浪潮的推動(dòng)下，高性能HPC等對芯片需求持續高漲，加之智能手機、AI PC、HBM等的需要不斷增加，均推動(dòng)了先進(jìn)封裝的發(fā)展。目前，全球各地均迎來(lái)一波新建先進(jìn)封裝產(chǎn)能的潮流。最新消息顯示，臺積電收購群創(chuàng )南科廠(chǎng)，將投資建設CoWoS產(chǎn)能，預計明年4月開(kāi)始交機、最快下半年即可投產(chǎn)。此外，臺積電還在中國臺灣地區的竹南、臺中、嘉義等臺增建先進(jìn)封裝產(chǎn)能。美光雖在與臺積電競購群創(chuàng )南科廠(chǎng)中失利，但擴增先進(jìn)封裝產(chǎn)能的計劃不變，近日又有消息傳出將購買(mǎi)友達的兩座廠(chǎng)房，交易預計年底完成，明年下半年開(kāi)始投產(chǎn)。前不久，SK海力士也與美國商務(wù)部簽署初步備忘錄，將在美國印第安納州投資一座先進(jìn)封裝廠(chǎng)，并有望獲得最高4.5億美元的直接補助和最高5億美元的貸款。今年4月，SK海力士便曾宣布將投資38.7億美元在印第安納州建設先進(jìn)封裝廠(chǎng)。此外，英特爾在美國新墨西哥州、馬來(lái)西亞居林和檳城，三星在韓國，日月光在中國臺灣地區均有新增先進(jìn)封裝產(chǎn)能的計劃傳出。
中國大陸對先進(jìn)封裝項目的投建也是熱情不減，包括華天科技先進(jìn)封測項目、通富微電先進(jìn)封裝項目、長(cháng)電微電子晶圓級微系統集成高端制造項目、松山湖佰維存儲晶圓級封測項目等。根據市場(chǎng)研究機構Yole Group預測，先進(jìn)封裝在整體封裝市場(chǎng)中的比例將于2025年超過(guò)非先進(jìn)封裝、達到51.03％，2023-2029年先進(jìn)封裝市場(chǎng)的復合年增長(cháng)率將達到11%，市場(chǎng)規模將擴大至695億美元。而先進(jìn)封裝產(chǎn)能的擴張直接帶動(dòng)了先進(jìn)封裝設備市場(chǎng)的增長(cháng)。與傳統封裝技術(shù)不同，隨著(zhù)科技進(jìn)步，封裝技術(shù)已從單一芯片封裝進(jìn)化為可將復數芯片整合為更高密度、更高效能的先進(jìn)封裝技術(shù)。很多工藝與前段制程密切銜接，如硅通孔（TSV）、重布線(xiàn)（RDL）等，所需設備也有了巨大變化和發(fā)展，包括涂膠設備、刻蝕機、光刻機、PVD、CVD、晶圓鍵合設備、檢測設備等。設備迭代加速：更高精度、效率和可靠性隨著(zhù)先進(jìn)封裝技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)設備也在不斷演進(jìn)。先進(jìn)封裝設備在精度、速度、功能復雜性、材料適應性以及自動(dòng)化程度等方面均優(yōu)于傳統封裝設備。以TSV技術(shù)為例，TSV是一種在硅基板上垂直穿透通孔，實(shí)現芯片間三維互聯(lián)的工藝技術(shù)。TSV工藝設備涉及多個(gè)關(guān)鍵步驟，包括通孔刻蝕、絕緣層/阻擋層/種子層沉積、通孔內導電物質(zhì)填充、晶圓減薄以及晶圓鍵合等，其中涉及深孔刻蝕設備，PVD、CVD設備，電鍍設備，晶圓減薄設備，晶圓鍵合設備等。深孔刻蝕設備用于在硅基板上形成垂直穿透的通孔，是TSV的主要工藝設備之一。應用材料和泛林半導體等國外廠(chǎng)商，在設備的刻蝕精度、穩定性和生產(chǎn)效率方面處于行業(yè)領(lǐng)先地位。近年來(lái)，國內企業(yè)在深硅刻蝕設備領(lǐng)域也取得了顯著(zhù)進(jìn)展。例如，中微半導體和北方微電子等公司研制的深硅等離子刻蝕機已經(jīng)能夠投入硅通孔刻蝕的研發(fā)及量產(chǎn)中。其中，北方微電子的DSE200系列刻蝕機能夠實(shí)現高達50:1的硅高深寬比刻蝕，并具備優(yōu)良的側壁形貌控制和刻蝕選擇比。
TSV工藝要求晶圓減薄至50μm甚至更薄，以便使硅孔底部的銅暴露出來(lái)為下一步的互連做準備。因此，晶圓減薄設備需要具備高精度、高穩定性和低損傷等特點(diǎn)。隨著(zhù)半導體技術(shù)的不斷發(fā)展，晶圓減薄設備在精度、效率和穩定性方面不斷提升。國內外多家廠(chǎng)商都在積極研發(fā)更加先進(jìn)的晶圓減薄設備以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。
PVD技術(shù)通過(guò)真空蒸發(fā)、濺射或弧放電等方式將金屬、合金或陶瓷等材料沉積在基板表面。隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展，PVD設備逐漸向著(zhù)多功能、高速、高效的集成系統方向發(fā)展。例如，一些先進(jìn)的PVD設備能夠調節膜的成分，并采用多種不同的沉積技術(shù)，實(shí)現成膜過(guò)程的全自動(dòng)化。CVD技術(shù)通過(guò)化學(xué)反應在基板表面或內部形成薄膜。目前，CVD技術(shù)已廣泛應用于微電子器件、光學(xué)器件等領(lǐng)域。PECVD作為CVD技術(shù)的一種重要形式，能夠在低壓下使用電子和離子等活性物質(zhì)催化產(chǎn)生化學(xué)反應，形成高質(zhì)量的薄膜。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，PECVD設備在薄膜質(zhì)量、制備效率和生產(chǎn)成本等方面不斷優(yōu)化。RDL技術(shù)通過(guò)在芯片上增加額外的布線(xiàn)層，以提高封裝的性能和可靠性，同樣是先進(jìn)封裝的關(guān)鍵技術(shù)之一，關(guān)鍵步驟包括電介質(zhì)沉積、濕法或干法蝕刻、阻擋層和籽晶層沉積以及鍍銅等，設備方面涉及到涂膠機、光刻機、刻蝕機、濺射臺、電鍍設備等。隨著(zhù)RDL工藝對精度、效率和可靠性的提高，這些設備也在不斷創(chuàng )新迭代。比如涂膠機用于在芯片表面涂覆光刻膠，以定義出RDL圖形的輪廓。近年來(lái)，涂膠機在涂覆均勻性、穩定性和效率方面取得了顯著(zhù)進(jìn)步。新一代的涂膠機采用了先進(jìn)的旋涂技術(shù)，能夠在高轉速下實(shí)現精準的光刻膠涂覆，確保涂層的厚度和均勻性達到最優(yōu)。在RDL工藝中，光刻機同樣是核心設備，用于將RDL圖形從掩膜轉移到涂有光刻膠的芯片表面。隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步，封裝用光刻機的分辨率和精度也在持續提升。
刻蝕機在RDL工藝中用于去除晶圓表面未被光刻膠保護的部分，形成所需的電路圖案。隨著(zhù)芯片尺寸的不斷縮小，刻蝕機的精度和均勻性要求也越來(lái)越高。最新一代的刻蝕機采用了先進(jìn)的等離子體刻蝕技術(shù)，能夠在保持高刻蝕速率的同時(shí)，實(shí)現更好的刻蝕輪廓控制和更小的刻蝕損傷。此外，為了應對3D封裝和異質(zhì)集成等新興技術(shù)的挑戰，刻蝕機還在不斷研發(fā)新的刻蝕工藝和材料。濺射臺在RDL工藝中用于在晶圓表面沉積金屬層，以形成導電通路。隨著(zhù)薄膜沉積技術(shù)的不斷發(fā)展，濺射臺在沉積速率、薄膜均勻性和質(zhì)量控制方面取得了顯著(zhù)進(jìn)步。最新一代的濺射臺采用了高能脈沖濺射技術(shù)，能夠在提高沉積速率的同時(shí)，改善薄膜的致密性和附著(zhù)力。此外，為了應對高集成度芯片的需求，濺射臺還在不斷研發(fā)新的靶材和沉積工藝。來(lái)源：集微網(wǎng)
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