随着电子产品进一步朝向小型化与多功能发展,芯片尺寸越来越小,芯片种类越来越多,其中输出入脚数大幅增加,使得3D封装、扇形封装(FOWLP/PLP)、微间距焊线技术以及系统封装(SiP)、Chiplet等技术的发展成为延续摩尔定律的最佳选择之一,先进封装技术在整个封装市场的占比正在逐步提升,有望成为主流发展方向。
近年来,先进封装市场增长显著,为全球封测市场贡献主要增量。
咨询机构Yole预计全球先进封装市场将在2027年达到650亿美元规模,2021-2027年间年化复合增速达9.6%。
Frost&Sullivan预计中国大陆先进封装市场,2025年将增长至1,136.6亿元,2020-2025ECAGR为26.47%。[url=]#半导体#[/url]
资料来源:Frost&Sullivan,汇成股份招股书
先进封装行业概览
半导体制造产业主要分为设计,制造和封测三大环节。
上游支撑产业为EDA、半导体材料和半导体设备,下游应用产业为消费电子、通讯产业等。
其中封测行业属于半导体晶圆前道制造之后的工序,主要分为封装和测试两大细分环节。
半导体封装技术发展大致分为四个阶段,全球封装技术的主流处于第三代的成熟期,主要是CSP、BGA封装技术,目前封测行业正在从传统封装向先进封装转型。[url=]#3月财经新势力#[/url]
传统封装通常指先将圆片切割成单个芯片,再进行封装的工艺形式。
先进封装指最前沿的封装形式和技术,工艺包括倒装焊(Flip Chip)、晶圆级封装(WLP) 、2.5D封装(Interposer)、3D封装(TSV)、Chiplet等。
先进封装采用了先进的设计思路和先进的集成工艺,对芯片进行封装级重构,有效地提升了封装体内的功能密度,在单位体积内集成了更多的功能单元。并且这些功能单元的互连很短,密度很高,因此性能也得到了很大的提升。
芯片整合已演进至2.5D/3D及Chiplet封装:
先进封装涉及到晶圆研磨薄化、重布线、凸点制作(Bumping)及3D-TSV 等制程,在制程中需要用到刻蚀、沉积等前道设备,这必然意味着大规模的资本支出,同时也意味着半导体中下游产业链业务分界模糊,相互渗透和拓展。
在工艺节点不断推进下,制程升级对芯片性能提升的边际收益缩窄,通常在15%左右,而先进封装技术迭代速度快于制造端。
Chiplet:先进封装技术代表
Chiplet又称芯粒或小芯片,是先进封装技术的代表。
Chiplet技术是一种通过总线和先进封装技术实现异质集成的封装形式。
Chiplet将满足特定功能的裸片通过die-to-die内部互联技术,实现多个模块芯片与底层基础芯片的系统封装,实现一种新形式的IP复用。
目前Chiplet已经有少量商业应用,并吸引英特尔和AMD等国际芯片厂商投入相关研发,在当前SoC遭遇工艺节点和成本瓶颈的情况下有望发展成为一种新的芯片生态。
2022年3月,Chiplet的高速互联标准——UCIe(UniversalChiplet Interconnect Express,通用芯粒互联技术)正式推出旨在芯片封装层面确立互联 互通的统一标准,打造一个开放 性的 Chiplet 生态系统。在解决Chiplet 标准化方面具有划时代意义。
国内企业中,芯原微电子、超摩科技、芯和半导体、芯耀辉、摩尔精英、灿芯半导体、忆芯科 技、芯耀辉、牛芯半导体、芯云凌、长鑫存储、超摩科技、希姆计算、世芯电子、阿里巴巴、OPPO、爱普科技、芯动科技、蓝洋智能等多家国内企业已成为 UCIe 联盟成员。
先进封装产业格局
中国大陆封测市场目前主要以传统封装业务为主,随着国内领先厂商不断通过海内外并购及研发投入,先进封装业务快速发展。
封测属于规模经济产业,现已进入成熟期,龙头之间竞争加剧,只有通过相互整合才能获得经济效益,近年来全球前十的厂商并购频繁,中国大陆企业为兼并收购的主角,且龙头之间的互相合并加速。
传统封测厂商市场格局:
资料来源:芯思想研究
长电科技通过并购原全球第四大厂新加坡星科金朋进入封测业国际第一梯队,但是由于并购标的减少,龙头的竞争更加激烈,自主研发+国内整合将会成为以后增长的主要方式。
通富微电在Chiplet、WLP、SiP、Fanout、2.5D、3D堆叠等方面均有布局和储备。公司已大规模生产 Chiplet 产品,7nm 产品已大规模量产,5nm 产品已完成研发即将量产。长电科技是国内封装 测试龙头企业,重点发展系统级(SiP)、晶圆级和 2.5D/3D 等先进封装 技术,并实现大规模生产。
华天科技为国内外先进封测龙头,拥有生产晶圆和封测技术,明确表示掌握chiplet技术。
长川科技是国内领先的集成电路测试设备企业, Chiplet 芯粒的测试与先进封装将为公司带来新机遇。华峰测控是国内领 先的集成电路测试设备企业,同样受益于 Chiplet 芯粒测试与先进封装带来的机遇。
兴森科技是国内 IC 封装基板领先企业,在应用 Chiplet 技术的先进封 装材料领域有望持续拓展。华大九天Chiplet 技术的应用需要 EDA 工具 的全面支持,作为国内 EDA 龙头,有望在 Chiplet 领域进行拓展。
寒武纪2022年3月30日回复称思元370是寒武纪首款采用chiplet(芯粒)技术的AI芯片,采用7nm制程工艺,最大算力高达256TOPS(INT8),是寒武纪第二代产品思元270算力的2倍。
产业链相关布局厂商还包括富满微、华润微、苏州固锝、中京电子、同兴达、劲拓股份、佰维存储、气派科技、深科达等。先进封装工艺与设备布局厂商包括新益昌、德龙激光和光力科技等。
随着HPC、汽车电子、5G等领域的先进封装需求增加,将带动先进封测需求,提前布局厂商有望率先受益。
展望未来中国半导体产业发展,由于中国与海外先进半导体制程的技术差距,以及美国限制对中国供货先进制程的半导体设备,Chiplet先进封装或将成为美国对中国14nm及以下先进制程芯片“卡脖子”的突破口。国内企业聚焦产业趋势,积极参与融入UCIe大生态,国内厂商有望在Chiplet行业技术上乘势而上,实现美国对中国芯片产业“卡脖子”的突破。
来源:乐晴智库