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站在風(fēng)口上的先進(jìn)封裝市場:從可選項變?yōu)楸剡x項

“先進(jìn)封裝”(advancedpackaging)的具體定義,《電子工程專輯》曾在過去2年的雜志和主站文章里做過詳細(xì)闡釋。而《國際電子商情》作為一本更關(guān)注市場方向的刊物,雖然并不會將注意力放在技術(shù)層面,但仍舊需要明確:某些企業(yè)及媒體將“先進(jìn)封裝”限定在2.5D/3D封裝,比如,在即將發(fā)布的“2026年電子行業(yè)十大市場及應(yīng)用趨勢”一文之中,我們就將先進(jìn)封裝窄化到了2.5D/3D封裝,但實際上廣義的先進(jìn)封裝是指凸點(diǎn)間距(bumppitch)<100μm的封裝技術(shù)。比如,純粹的芯片倒裝(flip-chip)、扇出型(fan-out)封裝都可以被視作先進(jìn)封裝。
圖1是YoleGroup列出的先進(jìn)封裝市場增長歷史及預(yù)期。2025年格外受到市場關(guān)注的諸如FOPLP(扇出面板級封裝)、玻璃芯基板(glass-coresubstrates)、2.5D/3D封裝,以及近來特別熱門的CPO(共封裝光學(xué))。這些技術(shù)本身也在今年的封裝技術(shù)研究討會、峰會之類的活動上成為探討的大熱門。

即便它們近些年都處在高速發(fā)展?fàn)顟B(tài),在我們看來2025-2026年的先進(jìn)封裝市場恐怕要呈現(xiàn)出井噴態(tài)勢。Yole在后道裝備行業(yè)報告中提到封裝設(shè)備的趨勢走向,有一項提及芯片倒裝仍然很重要,但“角色正在發(fā)生變化”——意指芯片倒裝更多地應(yīng)用于先進(jìn)基板,及基于硅橋的chiplet設(shè)計,乃至和混合鍵合(hybridbonding)更多融合——都表現(xiàn)出,更先進(jìn)的“先進(jìn)封裝”在某些應(yīng)用場景,正從可選項變?yōu)楸剡x項。
先進(jìn)封裝市場概況:AI是最大推力
毫無疑問先進(jìn)封裝能有如今的討論與關(guān)注度,與HPC、AI的大熱是分不開的——尤其AI芯片對于性能與效率的持續(xù)追逐,和摩爾定律的局限性形成了矛盾,讓行業(yè)將更多目光轉(zhuǎn)向了依托后道封裝技術(shù)來拓展算力、存儲、連接資源這一路徑。
在AI技術(shù)的推動下,包括《國際電子商情》在內(nèi)的研究結(jié)構(gòu)都認(rèn)為,今明兩年全球先進(jìn)封裝行業(yè)正面臨發(fā)展拐點(diǎn):即市場的大幅擴(kuò)容及應(yīng)用范圍的擴(kuò)展。部分研究機(jī)構(gòu)將其上升到企業(yè)的“戰(zhàn)略角色”高度。
加上全球各國政府的支持,及半導(dǎo)體企業(yè)在R&D投入上的激進(jìn),要維系競爭中的領(lǐng)導(dǎo)者地位,采用先進(jìn)封裝在內(nèi)的先進(jìn)技術(shù)就是個必選項:尤其在高性能計算解決方案上,要突破性能瓶頸,諸如chiplet集成就屬于基本操作。
在高端應(yīng)用市場內(nèi),先進(jìn)封裝已經(jīng)在大規(guī)模應(yīng)用。即便不談數(shù)據(jù)中心之中的大型AI芯片和GPU,Intel、AMD、NVIDIA的PC處理器,蘋果、高通、聯(lián)發(fā)科的手機(jī)處理器,乃至更多AR/VR、邊緣AI、航空航天等應(yīng)用場景,都在應(yīng)用著不同的先進(jìn)封裝工藝。
比如PC處理器市場,2.5D/3D封裝都已經(jīng)成為標(biāo)配,尤其AMDRyzen處理器的某些型號更廣泛地采用基于混合鍵合的3D堆疊方案——先進(jìn)封裝領(lǐng)域內(nèi)的“未來向”技術(shù)基本已經(jīng)進(jìn)入到了尋常百姓家。
Yole今年下半年的數(shù)據(jù)顯示,2024年先進(jìn)封裝市場規(guī)模達(dá)到460億美元,相比2023年增長了19%;預(yù)計到2030年,該市場的價值總量會接近800億美元,2024-2030的CAGR(年復(fù)合增長率)9.5%。

從應(yīng)用角度來看,移動與消費(fèi)電子仍是其中大頭,占比將近70%,隨后是電信與基礎(chǔ)設(shè)施市場——價值約100億美元(圖2)。
比較令我們意外的是,電信與基礎(chǔ)設(shè)施市場受到AI大趨勢的推動——這類大芯片采用2.5D/3D先進(jìn)封裝作為主力比較好理解;但移動與消費(fèi)電子領(lǐng)域,市場價值占比最大的竟然也是2.5D/3D先進(jìn)封裝,超過了FCBGA(純粹的單die芯片倒裝),表明消費(fèi)用戶已經(jīng)真真切切地接觸到了幾年前還被我們稱作“未來技術(shù)”的先進(jìn)封裝,乃至已經(jīng)作為主流技術(shù)存在。
從市場玩家的角度,即IDM、Foundry/OSAT廠,Yole總結(jié)的2024年先進(jìn)封裝市場價值TOP10企業(yè)包括有Intel(65億美元)、Amkor(53億美元)、日月光(53億美元,ASE+SPIL矽品精密)、臺積電(50億美元)、索尼(37億美元)、三星(31億美元)、長電(JCET,27億美元)、通富微電(TFME,20億美元)、長江存儲(YMTC,13億美元)、SK海力士(12億美元)。這和某些研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)可能存在較大出入,或與統(tǒng)計的業(yè)務(wù)模式、范圍有關(guān)。
除了IDM、Foundry/OSAT本身,觀察先進(jìn)封裝技術(shù)發(fā)展的另一個方向是更上游的后道裝備供應(yīng)商。同樣是Yole今年8月份提供的數(shù)據(jù),2025年總的后道裝備營收大約在69億美元上下,預(yù)期2030年達(dá)到92億美元,CAGR為5.8%——主要目標(biāo)應(yīng)用涵蓋有HBM存儲堆棧、chiplet模塊、I/O基板等,因為先進(jìn)封裝系統(tǒng)總是涉及到放置、對齊、鍵和等復(fù)雜操作,先進(jìn)設(shè)備是必須的。
其中可達(dá)成HBM存儲堆棧集成上量的熱壓鍵和(Thermo-CompressionBonding,簡稱TCB)工藝,通過微凸點(diǎn)(micro-bump)互聯(lián)實現(xiàn)可靠的堆疊。2025年,預(yù)計TCB鍵和設(shè)備的營收規(guī)模在5.42億美元量級;2030年則可能要達(dá)到9.36億美元,CAGR為11.6%——這在半導(dǎo)體上游的裝備領(lǐng)域還是比較罕見的數(shù)字。韓國Hanmi(韓美半導(dǎo)體)、ASMPT、K&S等都是其中的重要供應(yīng)商。無助焊劑鍵(fluxless)是該領(lǐng)域內(nèi)的熱點(diǎn)。

另外,特別值得一提的是先進(jìn)封裝技術(shù)中,高端市場應(yīng)用的混合鍵合工藝(圖3)。實際上,混合鍵合在3DNAND、圖像傳感器等領(lǐng)域一直有著廣泛應(yīng)用。數(shù)字芯片領(lǐng)域受到更多人關(guān)注,就在于數(shù)據(jù)中心處理器市場這項技術(shù)的全面應(yīng)用,以AMDEpyc處理器(3DV-Cache)及MI300加速器為代表。今年下半年,Intel宣布明年要問世的至強(qiáng)6+處理器也將開始采用3D堆疊混合鍵合工藝,這無疑進(jìn)一步表明了這項技術(shù)在數(shù)據(jù)中心全面普及的走勢。
2025年混合鍵合設(shè)備(hybridbonder)的市場價值約1.52億美元;2030年這個值大約會增長到3.97億美元,CAGR達(dá)到了同樣驚人的21.1%。只不過就技術(shù)成熟度來看,混合鍵合應(yīng)當(dāng)是大部分市場參與者基于TCB熱壓鍵和之后一代會考慮的技術(shù)方向。裝備領(lǐng)域內(nèi),包括BESI、ASMPT、芝浦機(jī)電、K&S、韓華(HanwhaSemitech)等都正全力做產(chǎn)品和技術(shù)布局。
兩個標(biāo)志性事件:Intel和臺積電都垂涎的市場
這里再給一些更能體現(xiàn)市場成長的數(shù)據(jù)。研究機(jī)構(gòu)ALETHEIA去年曾提過先進(jìn)封裝市場將在2025年起飛,并且認(rèn)定臺積電很快會成為最大的封裝服務(wù)供應(yīng)商。主要是因為chiplet架構(gòu)的廣泛采用,及2.5D/3D封裝技術(shù)的普及——尤其有了AMD、NVIDIA這樣的大客戶,這家機(jī)構(gòu)預(yù)測2026年臺積電的先進(jìn)封裝產(chǎn)能將達(dá)到2023年的10倍之多;2027年的產(chǎn)能則達(dá)到2023年的15倍。
這兩個數(shù)字聽起來很夸張,但考慮HPC與AI市場的極速推進(jìn),諸如3DIC這類3D堆疊封裝技術(shù)將AI數(shù)字芯片與緩存整合到一起大概率成為未來大算力芯片標(biāo)配,臺積電的先進(jìn)封裝產(chǎn)能起量是板上釘釘?shù)?,尤其考慮到此前臺積電還在給前道及后道的先進(jìn)工藝漲價(2024年底,國外媒體報道稱2025年,CoWoS封裝漲價幅度可能達(dá)到10%-20%)。
如果說上面這些數(shù)據(jù)還過于抽象,或大部分讀者可能對這些數(shù)據(jù)沒有量級概念,那么不妨將視野收窄到2.5D/3D先進(jìn)封裝領(lǐng)域。過去兩年,有兩個標(biāo)志性事件是可以作為先進(jìn)封裝技術(shù)高速發(fā)展、且呈現(xiàn)出質(zhì)變的佐證的。
首先是今年4月,IntelFoundry召開媒體會特別去談自家的封測業(yè)務(wù)(先進(jìn)系統(tǒng)封裝與測試)——這在以前是從來沒有過的。當(dāng)時IntelFoundry負(fù)責(zé)人表示,已經(jīng)為OSAT模型做好了準(zhǔn)備,甚至提到如果芯片設(shè)計客戶選擇EMIB封裝(Intel的2.5D硅橋封裝方案),前道制造技術(shù)即便來自其他Foundry廠,Intel也一樣提供支持。
Intel稱其為“支持多Foundry的工藝節(jié)點(diǎn)”“提供靈活的交鑰匙服務(wù)模型”。雖然就其OSAT客戶,Intel只給了AWS(亞馬遜云)和思科兩個名字,彼時也提到了“數(shù)據(jù)中心服務(wù)器AI加速器類型產(chǎn)品”,但這也體現(xiàn)了IntelFoundry對先進(jìn)封裝市場及外部客戶的渴望。

尤為值得一提的是,Intel在本次媒體會上給出了圖3呈現(xiàn)的這張PPT,左側(cè)紅線表現(xiàn)當(dāng)下產(chǎn)業(yè)內(nèi)2.5D先進(jìn)封裝產(chǎn)能所在位置——主要應(yīng)該就是指臺積電的CoWoS;而藍(lán)線覆蓋區(qū)域為Intel認(rèn)為,自己目前所能達(dá)成的2.5D先進(jìn)封裝產(chǎn)能——主要是基于硅橋的EMIB封裝,表現(xiàn)Intel目前有著>2倍于同業(yè)者的產(chǎn)能。
不管Intel是否夸大了EMIB的技術(shù)價值或自身產(chǎn)能水平,以及這半年里IntelFoundry作為OSAT廠是否接到了足夠多的訂單,這份數(shù)據(jù)至少表明Intel對AI芯片潛在巨大市場價值的預(yù)期。
其次是2024年10月,臺積電對外傳達(dá)了半導(dǎo)體制造的“Foundry2.0”策略——規(guī)避商業(yè)風(fēng)險之外,其核心之一就在于明確擴(kuò)展的業(yè)務(wù)范圍。部分媒體當(dāng)時評價程臺積電因此在前道先進(jìn)制造工藝之外,也成為了后道封裝領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。
所以才有了前文提到ALETHEIA對于臺積電先進(jìn)封裝產(chǎn)能的預(yù)期:當(dāng)時的既有數(shù)字是2024年實現(xiàn)先進(jìn)封裝產(chǎn)能的翻番,但仍舊無法滿足市場需求,所以2025年及后續(xù)還會持續(xù)擴(kuò)大產(chǎn)能。臺積電CEO魏哲家(C.C.Wei)甚至提到了CoWoS、3DIC、SoIC技術(shù)近些年會達(dá)成超過50%的CAGR增長率。
市場目前的預(yù)期是,今年封裝業(yè)務(wù)可能占到臺積電總營收的大約10%-15%,CoWoS是其中主力。今年9月,臺積電對外宣稱公司的先進(jìn)封裝服務(wù)仍然受到全方位的產(chǎn)能壓力,臺積電正“壓縮時間線、加速產(chǎn)能”。臺積電先進(jìn)封裝技術(shù)與服務(wù)副總裁何軍表示,AI驅(qū)動更快的產(chǎn)品研發(fā)周期,從設(shè)計完成到大規(guī)模量產(chǎn)、封裝的時間線正從此前的7個季度壓縮到現(xiàn)在的3個季度,臺積電就必須在R&D階段構(gòu)建產(chǎn)能、向裝備制造商下訂單,并在后續(xù)有需要時對工具再做調(diào)整。
技術(shù)層面有則消息是值得關(guān)注的:臺積電計劃在2026年引入5.5xreticlesize(可理解為光刻機(jī)所能處理最大尺寸的5.5倍)的CoWoS-L技術(shù);而2027年的SoW-X預(yù)計實現(xiàn)量產(chǎn),達(dá)成相較現(xiàn)有CoWoS解決方案的40倍算力(computingpower),相當(dāng)于整個服務(wù)器機(jī)架——這里的40倍應(yīng)該是指單個晶圓封裝,可容納的計算或存儲芯片達(dá)成更高性能水平。
趨勢展望與合作主題
我們很難在一篇文章里對先進(jìn)封裝的所有子類做技術(shù)及市場趨勢介紹,所以立足點(diǎn)多少有些偏向更受市場關(guān)注的2.5D/3D先進(jìn)封裝。從去年開始大部分市場研究機(jī)構(gòu)的報告提到的2.5D/3D封裝發(fā)展技術(shù)趨勢,至少都包括了:
(1)更大的interposer(中介層)面積——就像前文提到CoWoS技術(shù)方案擴(kuò)展更大的reticlesize(掩模尺寸);
(2)混合鍵合的應(yīng)用持續(xù)擴(kuò)大,除了如AMD、Intel都開始基于混合鍵和來堆疊片上SRAM,現(xiàn)在更受關(guān)注的是HBM混合鍵合:也就是邏輯die與DRAM堆疊100%的銅對銅(Cu-Cu)互連,尤其是HBM4對混合鍵合的全面導(dǎo)入;
(3)面板級封裝(panel-levelpackaging)也在今年的好幾份市場研究報告中被提及。這個技術(shù)方向未來會不會對更傳統(tǒng)但也更成熟的晶圓級封裝造成替換或形成平分秋色的局面,目前我們無法做明確判斷——Yole在今年的報告中認(rèn)為該技術(shù)方向正吸引更多參與者投入,具備發(fā)展?jié)摿Α?br /> 只不過市場對面板級封裝的關(guān)注,主要就是因為方形面板相比圓形載板晶圓有著更高的面積利用率,能實現(xiàn)更高效、更大吞吐的封裝;這也從側(cè)面表明了市場對AI芯片先進(jìn)封裝的產(chǎn)能預(yù)期現(xiàn)階段還是很高。
(4)另外,在更遠(yuǎn)的未來,玻璃芯基板/玻璃interposer和CPO(共封裝光學(xué))這兩個更具熱度的方向也總被研究報告提上日程。相對來說CPO可能更近未來一些:《國際電子商情》即將發(fā)布的“2026年電子行業(yè)十大市場及應(yīng)用趨勢”,就將CPO技術(shù)做了單獨(dú)羅列,即光電轉(zhuǎn)換引擎以chiplet的形式與交換芯片或AI芯片/GPU封裝在一起——隨著NVIDIA、博通等市場參與者的推進(jìn),這類技術(shù)很快就會在AI數(shù)據(jù)中心普及——當(dāng)然3DCPO仍舊有些遙遠(yuǎn)。
玻璃芯基板及更加激進(jìn)的玻璃interposer實則都還沒有明確的量產(chǎn)和商用時間線,但它們的確是先進(jìn)封裝技術(shù)之中,相較于傳統(tǒng)硅更進(jìn)一步實現(xiàn)精細(xì)、可靠走線的技術(shù)路線。

在AI與HPC應(yīng)用市場之外,實則還有一些屬于先進(jìn)封裝技術(shù)的成長推動力,如5G、6G及配套通信技術(shù)的演進(jìn),電動汽車智能化趨勢造就感知與計算的融合,及其在安全性、可靠性、能耗、熱管理、成本效益等方面更高的需求,還有前文提到依舊占據(jù)先進(jìn)封裝技術(shù)市場70%份額的消費(fèi)電子——即便其成長率不會像AI、HPC那么高,基數(shù)依舊是龐大的。
Yole在報告中說,行業(yè)當(dāng)前正處在先進(jìn)封裝新周期的開端。而這輪周期向前推進(jìn)的要素之一依舊在“合作”上,即便半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈正不可避免地走向區(qū)域化。比如臺積電、日月光與Amkor的合作,Intel與Amkor的合作;區(qū)域化的聯(lián)盟構(gòu)建也表現(xiàn)出創(chuàng)新共享在現(xiàn)在這個階段的必要性。如CPO這類更具未來向的技術(shù)就更需要市場參與者乃至跨行業(yè)的合作了:包括跨越材料、裝備方面的阻礙。
在AI、HPC正為市場大量注入活力的當(dāng)下,先進(jìn)封裝技術(shù)作為其中的物理基礎(chǔ),顯然正站在風(fēng)口上。而在半導(dǎo)體供應(yīng)鏈走向更具韌性、更為區(qū)域化的同時,垂直整合的生態(tài)系統(tǒng)也正在先進(jìn)封裝領(lǐng)域建立——合作是這個產(chǎn)業(yè)亙古不變的主題。