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先进封装:半导体核心赛道,产业链龙头梳理

作者:乐晴行业观察 来源: 头条号 71207/20

封装技术与晶圆制造的双重突破,才能实现更高密度芯片集成与性能。摩尔定律指出,晶体管的数量每两年翻一倍,这是晶圆制造技术快速进步的结果,通过不断缩小工艺节点,晶体管的高密度集成成为可能。随着摩尔定律迭代放缓,先进封装成为“超越摩尔定律”的重要

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封装技术与晶圆制造的双重突破,才能实现更高密度芯片集成与性能。

摩尔定律指出,晶体管的数量每两年翻一倍,这是晶圆制造技术快速进步的结果,通过不断缩小工艺节点,晶体管的高密度集成成为可能。

随着摩尔定律迭代放缓,先进封装成为“超越摩尔定律”的重要方式。

与传统封装技术相比,先进封装具有小型化、轻薄化、高密度、低功耗和功能融合等优点。

Yole数据显示,全球先进封装市场规模将从2021年350亿美元上升至2026年482亿美元,2021-2026年的CAGR约8%,其中2022年全球先进封装市场达到378亿美元,相比同期整体封装市场(CAGR=5%)和传统封装市场(CAGR=2.3%),先进封装市场的增长更为显著,将为全球封测市场贡献主要增量。#半导体##先进封装##算力##芯片#

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先进封装行业概览

半导体封装是半导体制造工艺的后道工序,是指将通过测试的晶圆加工得到独立芯片的过程,即将制作好的半导体器件放入具有支持、保护的塑料、陶瓷或金属外壳中,并与外界驱动电路及其他电子元器件相连的过程。

迄今为止全球封装技术一共经历了五个发展阶段。

通常认为,前三个阶段属于传统封装,第四、五阶段属于先进封装。当前的主流技术处于以CSP、BGA为主的第三阶段,且正在从传统封装(SOT、QFN、BGA等)向先进封装(FC、FIWLP、FOWLP、TSV、SIP等)转型。

全球半导体封装行业并行的封装技术多,技术与形态不断迭代,以QFN和BGA等第三代成熟技术为主流,随着芯片在算速与算力上的需求同步提升,封装技术正式进入第四代,即堆叠封装时代,集成化程度大大提高。

目前,带有倒装芯片(FC)结构的封装、晶圆级封装(WLP)、扇出型封装(Fan-out)、系统级封装(SiP)、2.5D 封装、3D 封装等均被认为属于先进封装范畴,这些先进封装大量使用RDL、Bumping、TSV 等基础工艺技术,不同技术之间也存在发展阶段的递进。

2.5D/3D封装示意图:

资料来源:semiconductor engineering

据需求侧重不同,先进封装也延伸出多种不同形式。

根据SiP与先进封装技术公众号,目前可列出的先进封装种类有数十种,包括FOWLP、INFO、FOPLP、CoWoS、HBM、HMC等。

按照延伸封装延伸方向可分:基于XY平面延伸的先进封装、基于Z轴延伸的先进封装。前者主要通过RDL进行信号的延伸和互连,而后者主要是通过TSV进行信号延伸和互连。

目前行业正从芯片/Chiplet在平面上通过中介层、硅桥、高密度RDL等方式连接的2.5D封装,逐步走向把存储、计算芯片在垂直维度进行堆叠的3D封装。

Chiplet:先进封装代表

Chiplet(芯粒)是一种可平衡计算性能与成本,提高设计灵活度,且提升IP模块经济性和复用性的新技术之一。

Chiplet实现原理如同搭积木一样,把一些预先在工艺线上生产好的实现特定功能的芯片裸片,通过先进的集成技术(如3D集成等)封装在一起,从而形成一个片上系统芯片。

Chiplet芯片功能主要通过先进封装技术实现,技术包括SiP/FC/Bumping/RDL/Interposer/Bonding/TSV等。

研究表明,在5nm制程,芯片面积达到200mm2以上,单颗SOC的成本高于5 ChipletsMCM;当芯片面积达到400mm2以上,单颗SOC方案的成本将高于5 ChipletsInFO(MCM、InFO均为Chiplet技术的不同封装形式)。

Chiplet主流技术路径:

资料来源:TSMC

国产供应链公司在Chiplet应用加速下成长潜力空间广阔。

先进封装带动半导体设备需求增长,Chiplet应用对设备的需求拉动来自两方面:晶圆级封装设备。晶圆级封装需要的设备与前道晶圆制造类似,涉及光刻机、涂胶显影设备、薄膜设备、电镀设备、刻蚀设备、清洗设备、量测设备等。Chiplet封装依旧需要和传统封装类似的封装和测试环节,有望成为国产封测设备厂商成长的新动力。

同时,AI对算力提出了较高要求,但随着先进制程的提升越发缓慢,先进封装将成为解决多芯片之间高速互连的关键方向,而载板作为先进封装的核心材料(成本占比达到50%),有望在算力提升的大背景下打开价值空间。

主要关注环节包括封测厂商:长电科技、通富微电、华天科技、甬矽电子、晶方科技、伟测科技;封测设备厂商:长川科技;封装材料厂商:兴森科技、华正新材、华海诚科、方邦股份等。

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