趨勢丨先進封裝或?qū)⒊尸F(xiàn)贏家通吃的局面

在摩爾定律發(fā)展趨緩的大背景下，通過先進封裝技術(shù)來滿足系統(tǒng)微型化、多功能化，成為集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢。

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，同時也將迎來更多發(fā)展機遇。

 封測產(chǎn)業(yè)新的提速發(fā)展

如今中國封測產(chǎn)業(yè)面臨政策機遇、市場機遇以及技術(shù)機遇。在政策機遇方面，從2016年到2020年，相關(guān)部門都在發(fā)布新的集成電路產(chǎn)業(yè)政策，對于封測產(chǎn)業(yè)有了很大力度的支持，且新的政策仍在不斷出臺。

在市場機遇方面，中國的封裝產(chǎn)業(yè)有很大的發(fā)展空間。據(jù)了解，2021年中國集成電路進口量為6354.8億塊，同比增長16.9%，2013—2021年GAGR為11.3%。2021年中國集成電路進口用金額為4325.5億美元，同比增長23.6%，2013—2021年GAGR為9.4%。國內(nèi)市場所需的高端集成電路產(chǎn)品，如通用處理器、存儲器等關(guān)鍵核心產(chǎn)品仍然依賴進口。因此，中國的封裝產(chǎn)業(yè)本土化發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

在技術(shù)機遇方面，由于摩爾定律發(fā)展至今已遇到瓶頸，芯片特征尺寸已接近物理極限，先進封裝技術(shù)成為延續(xù)摩爾定律的重要途徑。這也使得封測企業(yè)迎來良機，先進封測技術(shù)成為行業(yè)的熱點，在未來的10~20年中，異構(gòu)集成技術(shù)的發(fā)展將會明顯提速。

在這三大機遇的共同作用下，中國封測產(chǎn)業(yè)也迎來了新的提速發(fā)展。

設(shè)計、制造、封測三業(yè)占比日趨合理

此前，中國半導體產(chǎn)業(yè)相比較于芯片制造和芯片封測產(chǎn)業(yè)而言，更注重芯片設(shè)計行業(yè)，而這一現(xiàn)象也在逐步好轉(zhuǎn)。

如今，中國集成電路產(chǎn)業(yè)的三業(yè)占比（設(shè)計/制造/封測）更趨合理，中國半導體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2021年中國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額為10458.3億元。其中設(shè)計業(yè)、制造業(yè)、封測業(yè)的占比為43.2%:30.4%:26.4%。

世界集成電路產(chǎn)業(yè)三業(yè)結(jié)構(gòu)合理占比（設(shè)計:晶圓:封測）為3:4:3，可見，中國集成電路的封裝測試業(yè)的比例尚處于IC制造業(yè)比較理想的位置。

如今國內(nèi)封裝測試業(yè)分布區(qū)域，主要集中于長江三角洲地區(qū)。江蘇、上海、浙江三地2020年封測業(yè)銷售額合計達到1838.3億元，占到2020年我國封測業(yè)銷售額的73.3%。江蘇省半導體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，截至2020年底，中國半導體封測企業(yè)有492家，其中2020年新進入半導體封測（含投產(chǎn)/在建/簽約）的企業(yè)共71家。江蘇封測企業(yè)數(shù)量最多時共有128家，其次是廣東97家、山東48家、安徽40家、上海38家、浙江34家。截至目前，2021年數(shù)據(jù)尚未發(fā)布，但全國封測產(chǎn)業(yè)整體分布態(tài)勢保持不變。

臺積電：最早一批入局先進封裝

作為晶圓制造龍頭，臺積電也是最早開始布局先進封裝的上游廠商之一。目前CoWoS已發(fā)展到第五代，臺積電已將自身的先進封裝技術(shù)整合為了3DFabric技術(shù)平臺，包含臺積電前端的SoIC技術(shù)和后端CoWoS、InFO封裝技術(shù)。

據(jù)悉，最早推出的CoWoS是一種基于TSV（硅通孔）的封裝技術(shù)，由于這種技術(shù)能夠靈活地適應(yīng)SoC、小芯片和3D堆棧等多個類型的芯片，因此被主要用于高性能計算（HPC）和人工智能（AI）計算領(lǐng)域。

如今CoWoS是使用最廣泛的2.5D封裝技術(shù)，英偉達、博通、谷歌、亞馬遜、NEC、AMD、賽靈思、Habana等公司的產(chǎn)品都采用了這一技術(shù)。絕大多數(shù)使用HBM的高性能芯片，包括大部分創(chuàng)企的AI訓練芯片都是應(yīng)用了CoWoS技術(shù)。

相對來說，CoWoS的性能更好，但成本較高；InFO則采用RDL（重新布線層）代替硅中介層，無須TSV，性價比更高。這一技術(shù)還幫助臺積電搶下了如今其第一大客戶蘋果的訂單。

相比CoWoS和InFO技術(shù)，SoIC可以提供更高的封裝密度和更小的鍵合間隔。SoIC是臺積電異構(gòu)小芯片封裝的關(guān)鍵，具有高密度垂直堆疊性能。該技術(shù)可幫助芯片實現(xiàn)高性能、低功耗和最小的RLC（電阻、電感和電容）。

更重要的是，SoIC和CoWoS/InFO可以共用，基于SoIC的CoWoS或InFO封裝將會帶來更小的芯片尺寸，實現(xiàn)多個小芯片集成。

三星：先進封裝擁有四種方案

競爭蘋果A系列處理器訂單失利后，三星電子在2015年建立了特別工作小組，以三星電機為主力，開發(fā)出了第一代面板級扇出型封裝（FOPLP）。

該技術(shù)最先用于Galaxy Watch智能手表。通過FOPLP技術(shù)，三星將Galaxy Watch的電源管理電路（PMIC）、應(yīng)用處理器和動態(tài)隨機存儲（DRAM）集成在了同一個大型封裝中。

具體來說，三星的先進封裝包括I-Cube、X-Cube、R-Cube和H-Cube四種方案。

對于自己的先進封裝產(chǎn)品，三星電子提供了兩種商業(yè)模式。第一種，其客戶可以選擇三星電子晶圓代工部門的封裝產(chǎn)品或安靠等封測合作伙伴產(chǎn)品；第二種，客戶則可以移交COT（客戶擁有的工具）、COPD（客戶擁有的物理設(shè)計）模型獲得。

據(jù)韓媒報道，三星電子在DS（半導體事業(yè)暨裝置解決方案）事業(yè)部內(nèi)新設(shè)立了測試與封裝（TP）中心，意圖與臺積電在先進封裝領(lǐng)域進行競爭。

英特爾：AWS成首個IFS封裝客戶

在EMIB正式披露后不久，當時英特爾代工業(yè)務(wù)的重磅客戶、FPGA龍頭Altera推出了行業(yè)中第一款異構(gòu)系統(tǒng)級封裝芯片，集成了SoC、Stratix10 FPGA和SK海力士的HBM2。

這顆芯片利用英特爾的EMIB技術(shù)，實現(xiàn)了DRAM與FPGA的互連問題，初步向外界展示了英特爾先進封裝的性能。自2017年至今，英特爾的EMIB產(chǎn)品一直在出貨且不斷迭代。

緊接著，2019年7月，英特爾向行業(yè)分享了新的三大先進封裝技術(shù)，分別為Co-EMIB、ODI和MDIO。

如今，英特爾的EMIB和Foveros都已進行了多次迭代。Sapphire Rapids成為英特爾首個批量出貨的至強數(shù)據(jù)中心處理器，下一代EMIB的凸點間距也將從55μm縮短至45μm。

Foveros已經(jīng)實現(xiàn)了在Meteor Lake中的第二代部署，具有36μm的凸點間距。此外，英特爾還在研發(fā)下一代Foveros技術(shù)Foveros Omni和Foveros Direct。

除了技術(shù)，英特爾甚至連封裝客戶都已經(jīng)找好了。在去年的英特爾架構(gòu)日上，AWS宣布將成為首個使用英特爾代工服務(wù)（IFS）封裝解決方案的客戶。

結(jié)尾：

先進封裝或者說芯片成品制造，將成為后摩爾時代重要顛覆性技術(shù)之一，特別是后道成品制造在產(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。

如今，英特爾、三星、臺積電等芯片制造巨頭都在加強自己的先進封裝。封測廠商卻難以具備前端制造的優(yōu)勢，很多封測玩家在先進封裝上已落后于第一梯隊。雖然三星等制造巨頭仍強調(diào)和封測玩家的合作，但未來封裝行業(yè)的走勢難以預(yù)料。

作者 | 方文

部分內(nèi)容來源于： 

半導體行業(yè)觀察：群雄競逐先進封裝，后道制造迎來拐點；

 中國電子報：延續(xù)摩爾定律，還看先進封裝；

中國電子報：先進封裝將成為全球封裝市場主要增量； 

芯東西：火拼先進封裝！臺積電英特爾三星急了