先進封裝，成為半導體行業焦點。
近一個月內，通富微電、臺積電與安靠（Amkor）、日月光半導體（ASE）、華天科技等傳統OSAT（委外封測廠）及頭部晶圓廠先后宣布投入資源，布局先進封裝相關技術與產能，這些項目的應用均指向高性能計算和AI等領域。
談及這一現象，北京社科院研究員王鵬近日向證券時報記者表示，AI、物聯網、通信等各類應用對于算力要求越來越高，而“后摩爾時代”先進制程升級速度逐漸放緩，同時往前推進邊際成本愈發高昂。在此背景之下，采用先進封裝技術提升芯片整體性能成為集成電路行業技術發展的重要趨勢，上述廠商近期紛紛加碼先進封裝即為該趨勢的寫照。
“當前，國際頭部晶圓廠和OSAT在先進封裝技術方面相對領先，這些企業主要瞄準高性能計算和HBM（高帶寬存儲器）等領域。國內OSAT的產能布局同樣涵蓋AI芯片、存儲等領域，但較國際頭部企業而言技術上仍顯薄弱。不過，隨著國內企業在技術研發和人才培養方面的持續加強；同時伴隨國內芯片需求不斷增長和政策支持，國內先進封裝產業正步入快速發展階段，長期則有望縮小與國際企業的差距。”中關村物聯網產業聯盟副秘書長袁帥分析認為。
大廠接連發力先進封裝
傳統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、尺度放大、電氣連接。
先進封裝則采用先進的設計和工藝對芯片進行封裝級重構；相較來看，先進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端口數量、降低芯片綜合制造成本、提升芯片間的互聯能力等特點，從而提升系統性能。一般而言，具備Bump、RDL、Wafer和TSV四項基礎要素中任意一種即可稱為先進封裝。
“與前道先進工藝不斷迭代類似，先進封裝也是一個長期變化的概念。當前，按技術類型看，倒裝焊、圓片級、系統級、扇出、2.5D/3D等先進封裝技術成為延續摩爾定律的最佳選擇之一。”有半導體封裝產業人士向證券時報記者闡述。
在此背景下，各大廠商近年來持續布局相關技術與產能。特別是近一個月以來，相關項目正加速上馬。10月10日，總投資35.2億元的通富微電先進封測項目正式開工，該項目未來產品將廣泛應用于高性能計算、人工智能、網絡通信等多個領域。10月9日，日月光半導體新的K28工廠奠基，該工廠將加碼先進封裝終端測試以及AI芯片高性能計算。10月4日，臺積電與美國封測大廠安靠簽署合作備忘錄，兩者將合作整合型扇出（InFO）及CoWoS先進封裝，以滿足AI等共同客戶產能需求。9月22日，投資100億元的華天南京集成電路先進封測產業基地二期項目奠基，未來產品瞄準存儲、射頻、算力、AI等領域。
在王鵬看來，頭部晶圓廠和OSAT正以實際行動表達對產業的看好。從近年來動態看，國內頭部封測廠商通富微電、長電科技、華天科技等企業通過自主研發和與國際領先企業的合作，不斷提升自身在先進封裝領域的競爭力；與此同時，臺積電、英特爾、三星等頭部晶圓廠也在積極布局先進封裝，其中臺積電于2008年就成立了集成互連與封裝技術整合部門，這些企業通過技術創新和產能擴張，鞏固了自身在先進封裝領域的領先地位。
先進封裝市場占比快速提升
行業未來規模幾何？據Yole Group預測，全球先進封裝市場規模將從2023年的378億美元增長至2029年的695億美元，這期間的年均復合增長率為10.7%。先進封裝在整體封裝市場中的占比將于2025年達到51.03%。該機構預計2024年，臺積電、英特爾、三星、日月光、安靠與長電科技等大廠在先進封裝領域將合計投資約115億美元。
據證券時報記者觀察，雖然布局的都是先進封裝，但大廠在技術選擇上存在差異。深度科技研究院院長張孝榮認為，先進封裝的技術類型沒有絕對的優劣之分，因為不同的技術適用于不同的應用場景，倒裝焊、圓片級、系統級、扇出、2.5D/3D等技術的選擇取決于具體的應用需求和技術成熟度。
不過，隨著大算力芯片的技術和市場需求高速發展，與此相對應的2.5D和3D封裝技術熱度日趨升溫。IDC預計，從2023年到2028年，2.5D/3D封裝市場預計將以22%的年均復合增長率增長，使其成為半導體封裝測試市場中備受關注的領域。
在2.5D/3D封裝技術中，最為外界熟知的是臺積電的CoWoS，該技術由臺積電于2012年研發。經過降本等技術升級后，2016年臺積電憑借該技術擊敗競爭對手三星，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，臺積電的先進封裝技術也在升級。如今的CoWoS不僅可以節省空間，實現HBM所需的高互聯密度和短距離連接；還能將不同制程的芯片封裝在一起，在滿足AI、GPU等加速運算需求同時控制成本。先進制程工藝和先進封裝技術的相輔相成，讓英偉達、蘋果等國際巨頭與臺積電形成了長期的深度綁定，其中英偉達B系列產品（包括最新的GB200等）大量使用CoWoS工藝。
CoWoS有多火？10月17日，臺積電董事長魏哲家在業績說明會上表示，客戶對CoWoS先進封裝需求遠大于供應，盡管今年增加CoWoS產能超過2倍，仍供不應求，臺積電仍會全力響應客戶對CoWoS產能的需求。
DIGITIMES在8月的報告中指出，AI芯片高度仰賴臺積電CoWoS封裝技術，因此臺積電2023—2028年CoWoS產能擴充年均復合增長率將超過50%，而2023—2028年晶圓代工產業5nm以下先進制程擴充年均復合增長率將達23%。
多種技術全面開花
“先進封裝中某些技術的關鍵工藝需要在前端芯片制造平臺上完成，例如CoWoS中的CoW部分過于精密，只能由臺積電制造，所以產能會供不應求，這也是晶圓廠相比OSAT的先天優勢。后續臺積電的3D平臺SoIC規劃也已提上日程。除了臺積電，英特爾和三星也均在自研和推廣自身的2.5D/3D封裝技術。”上述半導體封裝產業人士告訴證券時報記者。
整體而言，傳統OSAT依然占據大部分市場份額。據芯思想研究院發布的2023年全球委外封測市場占有率榜單，前十大委外封測公司中，中國臺灣有5家（其中日月光位列第一），市占率為37.73%；中國大陸有4家上榜，市占率為25.83%，其中，長電科技、通富微電、華天科技分別位列第三、第四和第六位。2023年臺積電先進封裝營收超過60億美元，若參與委外封裝排名，將位居全球第二。
面對晶圓廠的入局，傳統OSAT亦紛紛發力。例如，包括日月光、力成、矽品等正積極布局扇出型面板級封裝（FOPLP），FOPLP因其更低成本、更大靈活性等獨特的優勢，被業內認為是先進封裝技術的后起之秀。
與此同時，中國大陸的一線封裝廠也開發出了具有一定特色的新工藝。據長電科技2024年半年報披露，在高性能先進封裝領域，公司推出的XDFOI Chiplet高密度多維異構集成系列工藝已按計劃進入穩定量產階段。該技術是一種面向Chiplet的極高密度、多扇出型封裝高密度異構集成解決方案，涵蓋2D、2.5D、3D集成技術。經過持續研發與客戶產品驗證，XDFOI已在高性能計算、人工智能、5G、汽車電子等領域應用。
“不管是2.5D還是3D，現在是全面開花的狀態，大家從去年研究到今年開始生產，趨勢已形成，收入還在起步階段，但是客戶項目的積累和導入量產的數量越來越多。主要應用是數據中心，需求不僅是AI本身，隨著數據量增大，對計算和存儲的先進封裝要求也越來越高。”長電科技相關負責人在業績說明會上指出。
通富微電是AMD最大的封測供應商，占其訂單總數逾八成。據披露，公司上半年高性能封裝業務保持穩步增長。在技術層面，公司大力開發扇出、圓片級、倒裝焊等封裝技術并擴充其產能。此外，積極布局Chiplet、2D+等頂尖封裝技術。此前，公司超大尺寸2D+封裝技術及三維堆疊封裝技術均獲得驗證通過等。
國內先進封裝產能稀缺
機構數據顯示，從封裝市場的結構占比看，2023年全球封裝市場中先進封裝占比為49%，中國約39%，尚低于全球水平。與國際巨頭相比，目前中國封裝產業有哪些優勢和劣勢？
“國內廠商在先進封裝領域相較于國際廠商的優勢，在于對本土市場的了解，和來自政策的支持以及成本優勢，但在技術研發和人才儲備等方面相對較弱。”袁帥認為。
在張孝榮看來，封裝技術曾是中國大陸半導體行業中與全球頂尖技術間差距最小的環節之一，在近年來國際主流晶圓廠入局先進封裝后，技術差距有被進一步拉大的趨勢。要彌補技術短板，需加大研發投入，加強與國際先進企業的合作與交流，引進和培養高端人才，推動產學研深度融合等。從產業鏈角度，國內在高端設備和材料方面自主研發能力還有待提高，一些關鍵核心技術和設備仍依賴進口。
對于未來行業趨勢，AI仍是無法繞開的變量，當前生成式AI技術收入來源尚未穩定，緊鑼密鼓上馬的先進封裝產能，未來會因為AI需求的下滑風險而產能過剩嗎？
首先要回答的是，AI芯片市場需求何時下滑？目前來看，業內持樂觀態度。Gartner預測，2024年全球AI芯片市場規模將增加33%，達到713億美元，2025年有望進一步增長29%，達到920億美元；2024年服務器AI芯片市場規模將達到210億美元，2028年有望達到330億美元。
“過往全球半導體行業增長動能大多來自To C產品。今年除了消費電子等回暖，有部分增長由To B驅動，即算力基建帶來的高端算力芯片的巨大需求，這些主要是企業在買。要分析AI芯片增長的持續性，就要關注這些采購需求，目前企業訓練自身AI模型的需求依然強烈，如果未來業績下滑、現金吃緊，那么采購必然會受影響。”芯謀研究企業部總監王笑龍此前向記者表示。
王鵬指出，一方面，布局先進封裝需要很大的人才和投資成本，有能力布局的企業十分有限，這在一定程度上限制了產能過度擴張；另一方面，企業可以根據需求變化及時調整產能布局和產品線，如果AI芯片相關市場缺乏足夠的承載能力，先進封裝產能也可以轉移到其他應用市場。
“還需指出的是，對于國內市場而言，隨著半導體產業的不斷發展，先進封裝產能更加稀缺，所以，我認為短中期內還無需考慮產能過剩問題。”王鵬說。
來源：證券時報網
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