先進(jìn)封裝，成為半導(dǎo)體行業(yè)焦點(diǎn)。
近一個(gè)月內(nèi)，通富微電、臺(tái)積電與安靠（Amkor）、日月光半導(dǎo)體（ASE）、華天科技等傳統(tǒng)OSAT（委外封測(cè)廠）及頭部晶圓廠先后宣布投入資源，布局先進(jìn)封裝相關(guān)技術(shù)與產(chǎn)能，這些項(xiàng)目的應(yīng)用均指向高性能計(jì)算和AI等領(lǐng)域。
談及這一現(xiàn)象，北京社科院研究員王鵬近日向證券時(shí)報(bào)記者表示，AI、物聯(lián)網(wǎng)、通信等各類應(yīng)用對(duì)于算力要求越來(lái)越高，而“后摩爾時(shí)代”先進(jìn)制程升級(jí)速度逐漸放緩，同時(shí)往前推進(jìn)邊際成本愈發(fā)高昂。在此背景之下，采用先進(jìn)封裝技術(shù)提升芯片整體性能成為集成電路行業(yè)技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)，上述廠商近期紛紛加碼先進(jìn)封裝即為該趨勢(shì)的寫照。
“當(dāng)前，國(guó)際頭部晶圓廠和OSAT在先進(jìn)封裝技術(shù)方面相對(duì)領(lǐng)先，這些企業(yè)主要瞄準(zhǔn)高性能計(jì)算和HBM（高帶寬存儲(chǔ)器）等領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)OSAT的產(chǎn)能布局同樣涵蓋AI芯片、存儲(chǔ)等領(lǐng)域，但較國(guó)際頭部企業(yè)而言技術(shù)上仍顯薄弱。不過(guò)，隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)在技術(shù)研發(fā)和人才培養(yǎng)方面的持續(xù)加強(qiáng)；同時(shí)伴隨國(guó)內(nèi)芯片需求不斷增長(zhǎng)和政策支持，國(guó)內(nèi)先進(jìn)封裝產(chǎn)業(yè)正步入快速發(fā)展階段，長(zhǎng)期則有望縮小與國(guó)際企業(yè)的差距�！敝嘘P(guān)村物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副秘書長(zhǎng)袁帥分析認(rèn)為。
大廠接連發(fā)力先進(jìn)封裝
傳統(tǒng)封裝是以引線框架型封裝為主，主要包括DIP、SOP、QFP、QFN等封裝形式，功能主要在于芯片保護(hù)、尺度放大、電氣連接。
先進(jìn)封裝則采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)和工藝對(duì)芯片進(jìn)行封裝級(jí)重構(gòu)；相較來(lái)看，先進(jìn)封裝還具有大幅度縮小封裝后芯片的面積、容納更多芯片的I/O端口數(shù)量、降低芯片綜合制造成本、提升芯片間的互聯(lián)能力等特點(diǎn)，從而提升系統(tǒng)性能。一般而言，具備Bump、RDL、Wafer和TSV四項(xiàng)基礎(chǔ)要素中任意一種即可稱為先進(jìn)封裝。
“與前道先進(jìn)工藝不斷迭代類似，先進(jìn)封裝也是一個(gè)長(zhǎng)期變化的概念。當(dāng)前，按技術(shù)類型看，倒裝焊、圓片級(jí)、系統(tǒng)級(jí)、扇出、2.5D/3D等先進(jìn)封裝技術(shù)成為延續(xù)摩爾定律的最佳選擇之一�！庇邪雽�(dǎo)體封裝產(chǎn)業(yè)人士向證券時(shí)報(bào)記者闡述。
在此背景下，各大廠商近年來(lái)持續(xù)布局相關(guān)技術(shù)與產(chǎn)能。特別是近一個(gè)月以來(lái)，相關(guān)項(xiàng)目正加速上馬。10月10日，總投資35.2億元的通富微電先進(jìn)封測(cè)項(xiàng)目正式開工，該項(xiàng)目未來(lái)產(chǎn)品將廣泛應(yīng)用于高性能計(jì)算、人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信等多個(gè)領(lǐng)域。10月9日，日月光半導(dǎo)體新的K28工廠奠基，該工廠將加碼先進(jìn)封裝終端測(cè)試以及AI芯片高性能計(jì)算。10月4日，臺(tái)積電與美國(guó)封測(cè)大廠安靠簽署合作備忘錄，兩者將合作整合型扇出（InFO）及CoWoS先進(jìn)封裝，以滿足AI等共同客戶產(chǎn)能需求。9月22日，投資100億元的華天南京集成電路先進(jìn)封測(cè)產(chǎn)業(yè)基地二期項(xiàng)目奠基，未來(lái)產(chǎn)品瞄準(zhǔn)存儲(chǔ)、射頻、算力、AI等領(lǐng)域。
在王鵬看來(lái)，頭部晶圓廠和OSAT正以實(shí)際行動(dòng)表達(dá)對(duì)產(chǎn)業(yè)的看好。從近年來(lái)動(dòng)態(tài)看，國(guó)內(nèi)頭部封測(cè)廠商通富微電、長(zhǎng)電科技、華天科技等企業(yè)通過(guò)自主研發(fā)和與國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)的合作，不斷提升自身在先進(jìn)封裝領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力；與此同時(shí)，臺(tái)積電、英特爾、三星等頭部晶圓廠也在積極布局先進(jìn)封裝，其中臺(tái)積電于2008年就成立了集成互連與封裝技術(shù)整合部門，這些企業(yè)通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)能擴(kuò)張，鞏固了自身在先進(jìn)封裝領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。
先進(jìn)封裝市場(chǎng)占比快速提升
行業(yè)未來(lái)規(guī)模幾何？據(jù)Yole Group預(yù)測(cè)，全球先進(jìn)封裝市場(chǎng)規(guī)模將從2023年的378億美元增長(zhǎng)至2029年的695億美元，這期間的年均復(fù)合增長(zhǎng)率為10.7%。先進(jìn)封裝在整體封裝市場(chǎng)中的占比將于2025年達(dá)到51.03%。該機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)2024年，臺(tái)積電、英特爾、三星、日月光、安靠與長(zhǎng)電科技等大廠在先進(jìn)封裝領(lǐng)域?qū)⒑嫌?jì)投資約115億美元。
據(jù)證券時(shí)報(bào)記者觀察，雖然布局的都是先進(jìn)封裝，但大廠在技術(shù)選擇上存在差異。深度科技研究院院長(zhǎng)張孝榮認(rèn)為，先進(jìn)封裝的技術(shù)類型沒有絕對(duì)的優(yōu)劣之分，因?yàn)椴煌募夹g(shù)適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景，倒裝焊、圓片級(jí)、系統(tǒng)級(jí)、扇出、2.5D/3D等技術(shù)的選擇取決于具體的應(yīng)用需求和技術(shù)成熟度。
不過(guò)，隨著大算力芯片的技術(shù)和市場(chǎng)需求高速發(fā)展，與此相對(duì)應(yīng)的2.5D和3D封裝技術(shù)熱度日趨升溫。IDC預(yù)計(jì)，從2023年到2028年，2.5D/3D封裝市場(chǎng)預(yù)計(jì)將以22%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，使其成為半導(dǎo)體封裝測(cè)試市場(chǎng)中備受關(guān)注的領(lǐng)域。
在2.5D/3D封裝技術(shù)中，最為外界熟知的是臺(tái)積電的CoWoS，該技術(shù)由臺(tái)積電于2012年研發(fā)。經(jīng)過(guò)降本等技術(shù)升級(jí)后，2016年臺(tái)積電憑借該技術(shù)擊敗競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手三星，獲得了蘋果A系列處理器的所有代工訂單。2016年至今，在制程工藝不斷提升之際，臺(tái)積電的先進(jìn)封裝技術(shù)也在升級(jí)。如今的CoWoS不僅可以節(jié)省空間，實(shí)現(xiàn)HBM所需的高互聯(lián)密度和短距離連接；還能將不同制程的芯片封裝在一起，在滿足AI、GPU等加速運(yùn)算需求同時(shí)控制成本。先進(jìn)制程工藝和先進(jìn)封裝技術(shù)的相輔相成，讓英偉達(dá)、蘋果等國(guó)際巨頭與臺(tái)積電形成了長(zhǎng)期的深度綁定，其中英偉達(dá)B系列產(chǎn)品（包括最新的GB200等）大量使用CoWoS工藝。
CoWoS有多火？10月17日，臺(tái)積電董事長(zhǎng)魏哲家在業(yè)績(jī)說(shuō)明會(huì)上表示，客戶對(duì)CoWoS先進(jìn)封裝需求遠(yuǎn)大于供應(yīng)，盡管今年增加CoWoS產(chǎn)能超過(guò)2倍，仍供不應(yīng)求，臺(tái)積電仍會(huì)全力響應(yīng)客戶對(duì)CoWoS產(chǎn)能的需求。
DIGITIMES在8月的報(bào)告中指出，AI芯片高度仰賴臺(tái)積電CoWoS封裝技術(shù)，因此臺(tái)積電2023—2028年CoWoS產(chǎn)能擴(kuò)充年均復(fù)合增長(zhǎng)率將超過(guò)50%，而2023—2028年晶圓代工產(chǎn)業(yè)5nm以下先進(jìn)制程擴(kuò)充年均復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)23%。
多種技術(shù)全面開花
“先進(jìn)封裝中某些技術(shù)的關(guān)鍵工藝需要在前端芯片制造平臺(tái)上完成，例如CoWoS中的CoW部分過(guò)于精密，只能由臺(tái)積電制造，所以產(chǎn)能會(huì)供不應(yīng)求，這也是晶圓廠相比OSAT的先天優(yōu)勢(shì)。后續(xù)臺(tái)積電的3D平臺(tái)SoIC規(guī)劃也已提上日程。除了臺(tái)積電，英特爾和三星也均在自研和推廣自身的2.5D/3D封裝技術(shù)�！鄙鲜霭雽�(dǎo)體封裝產(chǎn)業(yè)人士告訴證券時(shí)報(bào)記者。
整體而言，傳統(tǒng)OSAT依然占據(jù)大部分市場(chǎng)份額。據(jù)芯思想研究院發(fā)布的2023年全球委外封測(cè)市場(chǎng)占有率榜單，前十大委外封測(cè)公司中，中國(guó)臺(tái)灣有5家（其中日月光位列第一），市占率為37.73%；中國(guó)大陸有4家上榜，市占率為25.83%，其中，長(zhǎng)電科技、通富微電、華天科技分別位列第三、第四和第六位。2023年臺(tái)積電先進(jìn)封裝營(yíng)收超過(guò)60億美元，若參與委外封裝排名，將位居全球第二。
面對(duì)晶圓廠的入局，傳統(tǒng)OSAT亦紛紛發(fā)力。例如，包括日月光、力成、矽品等正積極布局扇出型面板級(jí)封裝（FOPLP），F(xiàn)OPLP因其更低成本、更大靈活性等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是先進(jìn)封裝技術(shù)的后起之秀。
與此同時(shí)，中國(guó)大陸的一線封裝廠也開發(fā)出了具有一定特色的新工藝。據(jù)長(zhǎng)電科技2024年半年報(bào)披露，在高性能先進(jìn)封裝領(lǐng)域，公司推出的XDFOI Chiplet高密度多維異構(gòu)集成系列工藝已按計(jì)劃進(jìn)入穩(wěn)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(gòu)集成解決方案，涵蓋2D、2.5D、3D集成技術(shù)。經(jīng)過(guò)持續(xù)研發(fā)與客戶產(chǎn)品驗(yàn)證，XDFOI已在高性能計(jì)算、人工智能、5G、汽車電子等領(lǐng)域應(yīng)用。
“不管是2.5D還是3D，現(xiàn)在是全面開花的狀態(tài)，大家從去年研究到今年開始生產(chǎn)，趨勢(shì)已形成，收入還在起步階段，但是客戶項(xiàng)目的積累和導(dǎo)入量產(chǎn)的數(shù)量越來(lái)越多。主要應(yīng)用是數(shù)據(jù)中心，需求不僅是AI本身，隨著數(shù)據(jù)量增大，對(duì)計(jì)算和存儲(chǔ)的先進(jìn)封裝要求也越來(lái)越高�！遍L(zhǎng)電科技相關(guān)負(fù)責(zé)人在業(yè)績(jī)說(shuō)明會(huì)上指出。
通富微電是AMD最大的封測(cè)供應(yīng)商，占其訂單總數(shù)逾八成。據(jù)披露，公司上半年高性能封裝業(yè)務(wù)保持穩(wěn)步增長(zhǎng)。在技術(shù)層面，公司大力開發(fā)扇出、圓片級(jí)、倒裝焊等封裝技術(shù)并擴(kuò)充其產(chǎn)能。此外，積極布局Chiplet、2D+等頂尖封裝技術(shù)。此前，公司超大尺寸2D+封裝技術(shù)及三維堆疊封裝技術(shù)均獲得驗(yàn)證通過(guò)等。
國(guó)內(nèi)先進(jìn)封裝產(chǎn)能稀缺
機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，從封裝市場(chǎng)的結(jié)構(gòu)占比看，2023年全球封裝市場(chǎng)中先進(jìn)封裝占比為49%，中國(guó)約39%，尚低于全球水平。與國(guó)際巨頭相比，目前中國(guó)封裝產(chǎn)業(yè)有哪些優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)？
“國(guó)內(nèi)廠商在先進(jìn)封裝領(lǐng)域相較于國(guó)際廠商的優(yōu)勢(shì)，在于對(duì)本土市場(chǎng)的了解，和來(lái)自政策的支持以及成本優(yōu)勢(shì)，但在技術(shù)研發(fā)和人才儲(chǔ)備等方面相對(duì)較弱�！痹瑤浾J(rèn)為。
在張孝榮看來(lái)，封裝技術(shù)曾是中國(guó)大陸半導(dǎo)體行業(yè)中與全球頂尖技術(shù)間差距最小的環(huán)節(jié)之一，在近年來(lái)國(guó)際主流晶圓廠入局先進(jìn)封裝后，技術(shù)差距有被進(jìn)一步拉大的趨勢(shì)。要彌補(bǔ)技術(shù)短板，需加大研發(fā)投入，加強(qiáng)與國(guó)際先進(jìn)企業(yè)的合作與交流，引進(jìn)和培養(yǎng)高端人才，推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研深度融合等。從產(chǎn)業(yè)鏈角度，國(guó)內(nèi)在高端設(shè)備和材料方面自主研發(fā)能力還有待提高，一些關(guān)鍵核心技術(shù)和設(shè)備仍依賴進(jìn)口。
對(duì)于未來(lái)行業(yè)趨勢(shì)，AI仍是無(wú)法繞開的變量，當(dāng)前生成式AI技術(shù)收入來(lái)源尚未穩(wěn)定，緊鑼密鼓上馬的先進(jìn)封裝產(chǎn)能，未來(lái)會(huì)因?yàn)锳I需求的下滑風(fēng)險(xiǎn)而產(chǎn)能過(guò)剩嗎？
首先要回答的是，AI芯片市場(chǎng)需求何時(shí)下滑？目前來(lái)看，業(yè)內(nèi)持樂觀態(tài)度。Gartner預(yù)測(cè)，2024年全球AI芯片市場(chǎng)規(guī)模將增加33%，達(dá)到713億美元，2025年有望進(jìn)一步增長(zhǎng)29%，達(dá)到920億美元；2024年服務(wù)器AI芯片市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到210億美元，2028年有望達(dá)到330億美元。
“過(guò)往全球半導(dǎo)體行業(yè)增長(zhǎng)動(dòng)能大多來(lái)自To C產(chǎn)品。今年除了消費(fèi)電子等回暖，有部分增長(zhǎng)由To B驅(qū)動(dòng)，即算力基建帶來(lái)的高端算力芯片的巨大需求，這些主要是企業(yè)在買。要分析AI芯片增長(zhǎng)的持續(xù)性，就要關(guān)注這些采購(gòu)需求，目前企業(yè)訓(xùn)練自身AI模型的需求依然強(qiáng)烈，如果未來(lái)業(yè)績(jī)下滑、現(xiàn)金吃緊，那么采購(gòu)必然會(huì)受影響�！毙局\研究企業(yè)部總監(jiān)王笑龍此前向記者表示。
王鵬指出，一方面，布局先進(jìn)封裝需要很大的人才和投資成本，有能力布局的企業(yè)十分有限，這在一定程度上限制了產(chǎn)能過(guò)度擴(kuò)張；另一方面，企業(yè)可以根據(jù)需求變化及時(shí)調(diào)整產(chǎn)能布局和產(chǎn)品線，如果AI芯片相關(guān)市場(chǎng)缺乏足夠的承載能力，先進(jìn)封裝產(chǎn)能也可以轉(zhuǎn)移到其他應(yīng)用市場(chǎng)。
“還需指出的是，對(duì)于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)而言，隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，先進(jìn)封裝產(chǎn)能更加稀缺，所以，我認(rèn)為短中期內(nèi)還無(wú)需考慮產(chǎn)能過(guò)剩問題�！蓖貔i說(shuō)。
來(lái)源：證券時(shí)報(bào)網(wǎng)
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