先进封装,定义“芯”未来

根据Yole Group最新发布的《Status of the Advanced Packaging Industry 2025》年度报告,先进封装技术无疑成为促进市场扩展的中流砥柱。

从2024年到2025年,这一技术在多个应用领域进一步强化了其战略重要性。不再局限于以往的高端产品应用,如今它已然成为消费电子产品大规模应用的重要支柱。同时,在AR/VR、边缘AI、航空航天以及国防等新兴市场中,先进封装技术也扮演着不可或缺的关键角色。

在当下这个时代,通信与基础设施领域正迎来一场空前的快速增长,预计在2024至2030年之间,其增长率将高达14.9%,成为所有细分领域中发展最为迅速的。这一迅猛发展的背后,有诸多驱动力在共同作用:人工智能加速器的广泛应用、GPU技术的不断进步、云计算与数据中心需求的激增,以及Chiplet架构的日益普及。随着系统复杂性的不断提升,CoWoS、SoIC、EMIB、I-Cube以及3D堆叠等先进的封装技术应运而生,为超级基础设施的厂商提供了所需的卓越性能与高度集成度,有力地推动了这一领域的持续创新与扩展。

Yole Group半导体封装领域市场与技术高级分析师Bilal Hachemi博士指出:“先进封装技术已然在半导体价值链中奠定了核心地位,它不仅重构了大众市场,还深入渗透至高度敏感的应用领域。这一技术的发展轨迹凸显了它作为一种跨产业赋能技术的广泛影响力。”

行业格局变化,下一步走向?

2024年先进封装厂商的排名凸显了市场格局的显著演变。IDM(集成设备制造)厂商在市场中占据了主导地位,英特尔、索尼、三星以及SK海力士等企业名列前茅。其次是OSAT(外包半导体封装与测试)厂商和晶圆代工企业,其中台积电的表现尤为抢眼。与此同时,存储厂商的强势崛起以及企业多元化产品组合战略的实施,正在全球前十的竞争中重新塑造行业版图。
市场分析师Bilal Hachemi指出:“我们正在目睹先进封装行业新一轮发展周期的启动。行业内的领军企业通过大规模的投资和战略性的联盟合作,重新规划增长路线,涵盖了消费电子、人工智能以及基础设施等关键领域。”这一系列动态预示着未来市场将迎来更多创新和变革。

在当今的技术领域,合作已然成为推动先进封装技术成功的关键要素之一。诸如台积电、日月光和Amkor之间的产能协作,以及英特尔与Amkor在EMIB封装组装领域的合作,均彰显出共享式创新正逐渐演变为行业的新常态。面对CPO(共封装光学)等具有颠覆性技术发展的挑战,建立强有力的协作机制对于突破材料和设备方面的壁垒显得尤为关键。这不仅促进了技术的快速发展,也彰显了合作在应对复杂技术难题中的重要性。

从整体趋势观察,先进的封装供应链正逐步发展成一个更具韧性、区域化特征明显、且垂直整合度高的生态系统,以减少对过去传统的全球化和大批量集中采购模式的依赖。预计到2030年,先进封装技术的市场规模将达到794亿美元,它已成为多个领域技术进步的重要支撑,包括但不限于智能手机、数据中心、AI加速器以及国防系统等。这些技术的不断创新,正在推动各行业向前发展,为未来的应用提供了坚实的基础。

封装结构演进路径

根据华创证券所发布的研究报告,近些年来,先进封装技术在两大领域取得了显著进展。一方面是制程技术的不断精进,晶圆制程专注于单一功能芯片的高密度互联及电气性能的优化,属于同构集成结构。在晶圆级封装(WLP)的基础上,持续发展的技术包括晶圆凸点工艺(Bumping)、晶圆重构、硅通孔技术(TSV)、晶圆扇出技术(Fan-out)及晶圆扇入技术(Fan-in)等,这些技术使得在更小的封装面积内可以容纳更多的引脚。

另一方面是系统集成度的提升,以系统级封装(SiP)为代表,采用了FC、2.5D、3D等先进技术的封装产品,将原本分散在PCB板上的多种功能芯片整合到单颗芯片中,不仅压缩了模块体积,还缩短了电气连接距离,从而提升了整个芯片系统的性能,这体现了异构集成的发展方向。

随着芯片复杂性与成本压力不断提升,Chiplet架构逐渐成为异构集成和系统级平台化发展的关键方向。Chiplet是在多芯片模组(MCM)基础上发展出的新型封装架构,它将单一复杂芯片拆分为多个小型、独立且可复用的芯粒单元,并通过Flip-Chip、2.5D或3D等先进封装技术,实现不同工艺、材料和功能芯片的灵活组合。这种架构不仅有效降低了芯片设计和制造的复杂性,还显著提升了芯片的性能与可靠性,为现代电子设备的高效运行提供了坚实的技术支持。

Chiplet方案与CoWoS封装技术的结合,已成为打造高端算力芯片的主流配置。Chiplet架构凭借其出色的异构集成能力和强大的系统扩展性,逐渐在高端算力芯片领域崭露头角,成为设计师们的首选方案。在实际应用中,以台积电的CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)技术为代表的2.5D封装平台,为多颗逻辑芯粒与高带宽存储之间实现超高密度互联提供了成熟且可靠的工艺路径。值得注意的是,据相关报道,英伟达和AMD等公司的先进AI芯片正是基于CoWoS平台,成功实现了大规模量产并投入市场,进一步证明了这一技术在行业中的领先地位和广泛应用前景。


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