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先进封装迎爆发口!半导体技术新趋势,龙头全梳理

作者:乐晴行业观察 来源: 头条号 29504/09

随着摩尔定律不断进步,当前最小线宽已 达到几纳米,进一步缩小特征尺寸变得非常困难。“超越摩尔定律”致力于在 之前摩尔定律演进过程中未完全开发的部分提升系统集成度。先进封装是实 现“超越摩尔定律”的重要方式。根据Universal Chipl

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随着摩尔定律不断进步,当前最小线宽已 达到几纳米,进一步缩小特征尺寸变得非常困难。“超越摩尔定律”致力于在 之前摩尔定律演进过程中未完全开发的部分提升系统集成度。先进封装是实 现“超越摩尔定律”的重要方式。

根据Universal ChipletInterconnect Express (UCIe) ,28nm制程的芯片设计成本约0.51亿美元,但当制程提升至5nm时,芯片设计成本则快速升至5.42亿美元,成本提升近十倍。

受制于技术与开发成本的双重难关,通过先进封装技术提升芯片整体性能成为了集成电路行业技术发展趋势。而系统级封装、Chiplet等先进封装技术为行业技术演进的关键路径。#先进封装#

先进制程工艺节点的芯片设计制造成本大幅提升:

资料来源:IBS

根据 Yole,2021 年全球先进封装市场规模 374 亿美金,到 2027 年有望达到 650 亿美金,2021-2027 年 CAGR 9.6%。

从整个封装行业的占比来看,先进封装有望在 2027 年超过 50%。先进封装 中嵌埋式、2.5D/3D、倒装技术都将实现高复合增速。#半导体#

先进封装行业概览

先进封装可提高产品集成度和功能多样化,满足终端应用对芯片轻薄、低功耗等高性能需求,同时大幅降低芯片成本,封测市场有望结构化偏向先进封装。

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(SOT、QFN、BGA等)向先进封装(FC、FIWLP、FOWLP、TSV、SIP等)转型。

传统封测由于技术壁垒低、同业竞争激烈,利润提高空间较小,未来我国封测行业将向利润附加值更高的高级封测转化,资本支出将取代人力成本作为新的行业推动力。

下一个半导体发展周期将依靠AI、5G、IOT、智能汽车等新兴应用,这些新兴应用都对电子硬件有着共同的要求:高性能、高集成、高速度、低功耗、低成本。

而先进封装技术是解决各种性能需求和复杂异构集成需求等硬件方面的完美选择。#半导体芯片#

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。

先进封装以内部封装的先进性为评判标准,并以内部连接有无基板分为两大类。

一般而言,内部封装为引线框架(WB)的封装不被归类为先进封装,内部采用倒装(FC)、晶圆级(WL)等先进技术的封装可称为先进封装,先进封装以内部连接有无载体(基板)进行划分。

Chiplet:先进封装代表

Chiplet是先进封装的代表,其将复杂芯片拆解成一组具有单独功能的小芯片单元die (裸片),通过die-to-die将模块芯片和底层基础芯片封装组合在一起。相较于传统SoC,Chiplet能有效提高芯片良率、集成度,降低芯片设计、制造成本,加速迭代速度。

Chiplet的优势主要在于提升良率与降低成本:

从产业链各环节来看,Chiplet革新半导体产业生态,芯片设计和封装或处于链条中心环节。

Chiplet发展涉及到整个半导体产业链,是一场生态变革,会影响到从EDA厂商、晶圆制造和封装公司、芯粒IP供应商、Chiplet产品及系统设计公司到Fabless设计厂商的各个环节的参与者。

在分工上,当前由于产业规模尚未起量,企业边界较为模糊,大多数会跨越多个环节,例如国内的奇异摩尔、北极雄芯、奎芯科技在提供芯粒方案同时也涉及芯片设计服务。#芯片#

从产业链整体分工来看,发展初期企业边界较为模糊,Chiplet的平台是竞相布局的焦点。例如上文提到的一些企业既提供芯粒方案也涉及芯片设计服务,而Chiplet芯片设计企业的芯粒主要是自己提供,如AMD、华为、芯原微等。

行行查 | 行业研究数据库 资料显示,Chiplet的平台是竞相布局的焦点,不论是芯片设计服务企业(如奇异摩尔)、封装企业(如长电、日月光等),还是EDA工具(如概伦电子、华大九天等)企业都有所涉及,在为自身研发服务的同时,未来有机会成为行业通用平台。

据Omdia报告,2024年Chiplet的市场规模将达到58亿美元,2035年则会超过570亿美元,Chiplet的全球市场规模将迎来快速增长。

封装市场格局

从市场格局来看,国内传统封装种类与产能规模达到世界第一,高端技术覆盖率已达到90%。在国家资金、政策支持下,国内IC封测市场内资企业保持领先地位,前三内资龙头企业合计占比27.1%。

随着技术逐步追赶,目前国内龙头企业先进封装技术已进入世界第一梯队,基本实现自主可控。

全球封测厂商市场竞争格局:

当前国内长电科技、通富微电和华天科技三家国内头部封测厂商均具备chiplet量产能力,长电科技在TSV-less、RDL等技术方面有所布局,通富微电推出融合了2.5D、3D、MCM-Chiplet等技术的先进封装平台——VISionS,华天科技推出由TSV、eSiFo、3D SiP构成的最新先进封装技术平台——3D Matrix,预期未来将受益于封装价值量的提升。

长川科技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。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。

产业链相关布局厂商还包括兴森科技、寒武纪、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。

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