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文檔簡介
集成電路封測概況集成電路封測概況從集成電路行業(yè)發(fā)展歷史來看,早期的集成電路企業(yè)大多選擇縱向一體化(IDM)的組織架構(gòu),即企業(yè)內(nèi)部可完成設(shè)計、制造、封裝和測試等所有集成電路生產(chǎn)環(huán)節(jié)。這樣的組織架構(gòu)使得IC企業(yè)具有技術(shù)轉(zhuǎn)化效率高、新產(chǎn)品研制時間較短等優(yōu)勢,但同時也有資產(chǎn)投入重、資金需求量大、變通不暢等缺點。20世紀(jì)90年代,隨著全球化進(jìn)程加快、國際分工職能深化,以及集成電路制程難度的不斷提高,集成電路產(chǎn)業(yè)鏈開始向?qū)I(yè)化的分工方向發(fā)展,逐漸形成了獨立的半導(dǎo)體設(shè)計企業(yè)、晶圓制造代工企業(yè)和封裝測試企業(yè)。集成電路芯片對使用環(huán)境具有較高的要求,不能長時間裸露在外部環(huán)境中??諝庵械碾s質(zhì)、腐蝕性氣體甚至水蒸氣都會腐蝕集成電路芯片上的精密蝕刻電路,導(dǎo)致性能下降或者失效。為了防止外部環(huán)境對芯片的損害,就必須用特定工藝將集成電路芯片包裹起來。集成電路封裝,就是用特定材料、工藝技術(shù)對芯片進(jìn)行安放、固定、密封,保護(hù)芯片性能,并將芯片上的接點連接到封裝外殼上,實現(xiàn)芯片內(nèi)部功能的外部延伸。集成電路芯片封裝完成后,需要進(jìn)行性能測試,以確保封裝的芯片符合性能要求。通常認(rèn)為,集成電路封裝主要有電氣特性的保持、芯片保護(hù)、應(yīng)力緩和及尺寸調(diào)整配合四大功能。根據(jù)《中國半導(dǎo)體封裝業(yè)的發(fā)展》,迄今為止全球集成電路封裝技術(shù)一共經(jīng)歷了五個發(fā)展階段。當(dāng)前,全球封裝行業(yè)的主流技術(shù)處于以CSP、BGA為主的第三階段,并向以系統(tǒng)級封裝(SiP)、倒裝焊封裝(FC)、芯片上制作凸點(Bumping)為代表的第四階段和第五階段封裝技術(shù)邁進(jìn)。行業(yè)復(fù)蘇可期,有望開啟新成長半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)具有強(qiáng)周期性特征,目前仍處于下行階段。2020年線上經(jīng)濟(jì)崛起疊加經(jīng)濟(jì)刺激,催化消費電子爆發(fā)和汽車電子加速滲透,行業(yè)景氣度逐步復(fù)蘇。2022年受歐洲地緣風(fēng)險升級、美國持續(xù)高通脹、全球疫情反復(fù)等外部因素影響,全球三大半導(dǎo)體市場需求持續(xù)低迷,2022半導(dǎo)體銷售額增速逐季下滑。隨疫情放開全球經(jīng)濟(jì)回暖,5G、數(shù)據(jù)中心、智能汽車等下游需求持續(xù)發(fā)展,2023年有望迎來觸底反彈。據(jù)臺積電預(yù)測,2023H1全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈庫存水位將回落至健康水平,2023H2市場有望實現(xiàn)復(fù)蘇。下游廠商進(jìn)入庫存去化周期,封測行業(yè)訂單有所下滑。封測作為半導(dǎo)體加工的下游環(huán)節(jié),受下游半導(dǎo)體市場及終端消費市場需求波動影響,也存在較為明顯的周期特性。繁榮階段下游廠商提前備貨導(dǎo)致庫存高企,封測企業(yè)訂單量持續(xù)下滑,行業(yè)設(shè)備稼動率整體處于低位。市場景氣度下滑將驅(qū)動行業(yè)庫存加速出清,伴隨未來下游需求復(fù)蘇,供需結(jié)構(gòu)將逐步改善,封測環(huán)節(jié)有望充分受益。封測板塊重點公司估值回落至歷史地位,或已充分消化行業(yè)下行預(yù)期。以A股上市公司長電科技、通富科技、晶方科技為例,三家公司當(dāng)前股價對應(yīng)PE分別為14.9/40.0/35.3倍,歷史分位為0.4%/1.4%/4.9%;當(dāng)前股價對應(yīng)PB分別為2.06/2.63/3.41,歷史分位為15.3%/16.6%/11.8%,(數(shù)據(jù)再次核對)均處于歷史低位,接近2018~2019年下行周期底部水平。隨著經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇需求修復(fù)、行業(yè)景氣度好轉(zhuǎn)等,封測公司業(yè)務(wù)有望開啟新一輪成長。技術(shù)發(fā)展由于我國集成電路封測企業(yè)進(jìn)入行業(yè)時間較早、技術(shù)研發(fā)持續(xù)性較好、內(nèi)資龍頭企業(yè)對國外優(yōu)質(zhì)標(biāo)的進(jìn)行收購等原因,目前我國集成電路封測領(lǐng)域已經(jīng)處于世界第一梯隊。我國集成電路封測業(yè)市場規(guī)模穩(wěn)居世界第一,其技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。配合我國在生產(chǎn)成本與市場方面的優(yōu)勢,全球集成電路封測業(yè)成為全球集成電路產(chǎn)業(yè)中最先向我國進(jìn)行轉(zhuǎn)移的環(huán)節(jié)。(一)面向傳統(tǒng)集成電路封測技術(shù)技術(shù)具有不可替代性,其基本特點是重人力成本、輕資本。在一定時間內(nèi),傳統(tǒng)集成電路封測技術(shù)將與先進(jìn)集成電路封測技術(shù)并行發(fā)展。在新款芯片對傳統(tǒng)集成電路封測工藝提出新需求的同時,繼續(xù)優(yōu)化傳統(tǒng)集成電路封測技術(shù)依然受到主流集成電路封測企業(yè)的重視?,F(xiàn)今,包括中小集成電路封測企業(yè)在內(nèi)的我國集成電路封測企業(yè)已經(jīng)全面掌握傳統(tǒng)集成電路封測技術(shù)。成本、工藝技術(shù)差異化、產(chǎn)品的一致性與穩(wěn)定性是企業(yè)形成市場競爭力的關(guān)鍵。(二)面向先進(jìn)集成電路封測技術(shù)在芯片小型化、高集成化的發(fā)展趨勢下,先進(jìn)集成電路封測技術(shù)是全球集成電路封測業(yè)競逐的焦點,也帶動我國集成電路封測業(yè)從量的增長到質(zhì)的突破轉(zhuǎn)變。由于摩爾定律的發(fā)展逐步放緩,未來半導(dǎo)體硬件突破將更加依賴于先進(jìn)集成電路封測技術(shù),且先進(jìn)集成電路封測技術(shù)具有不受制于晶體管微縮技術(shù)節(jié)點、靈活性好、研發(fā)投入和設(shè)備投入成本較小等特點。我國集成電路封測業(yè)應(yīng)從利潤附加值低的集成電路封測業(yè)務(wù)向利潤附加值高的高端集成電路封測業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)化,以資本支出取代人力成本作為新的行業(yè)推動力。發(fā)展先進(jìn)集成電路封測技術(shù)將是解決各種性能需求和復(fù)雜異構(gòu)集成需求等方面問題的不二之選。我國先進(jìn)集成電路封測技術(shù)由長電科技、通富微電、華天科技、晶方科技等企業(yè)掌握。這些企業(yè)集成電路封裝形式覆蓋SiP、SoC、2.5D/3D等,集成電路封測技術(shù)囊括WLP(包括Fan-In和Fan-Out)、TSV、Bumping、FlipChip、BGA等。伴隨我國集成電路封測技術(shù)的發(fā)展,先進(jìn)集成電路封測技術(shù)應(yīng)用比例不斷提高,整體集成電路封測業(yè)約33%產(chǎn)值來自采用先進(jìn)集成電路封測技術(shù)的產(chǎn)品。對于龍頭企業(yè),先進(jìn)集成電路封測技術(shù)為企業(yè)貢獻(xiàn)的產(chǎn)值在整個企業(yè)產(chǎn)值的占比接近50%。長電科技通過海外并購,增強(qiáng)了Fan-Out、SiP等集成電路封測技術(shù)能力,迎合了5G芯片對于系統(tǒng)集成、天線集成技術(shù)的需求,并在集成電路封測業(yè)進(jìn)行布局,提升了行業(yè)競爭力,實現(xiàn)銷售額的持續(xù)增長,鞏固了行業(yè)地位。通富微電大力布局先進(jìn)集成電路封裝技術(shù),發(fā)展蘇通園區(qū)工廠的高端芯片產(chǎn)品封測業(yè)務(wù),已具備封裝AMD7nm芯片產(chǎn)品的能力,實現(xiàn)高端市場份額的有效提升。華天科技不斷布局CIS、存儲、射頻、汽車電子等上游領(lǐng)域集成電路封測技術(shù),其產(chǎn)品在5G應(yīng)用市場、新能源汽車等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。中國集成電路封測行業(yè)競爭現(xiàn)狀集成電路芯片對使用環(huán)境具有較高的要求,不能長時間裸露在外部環(huán)境中??諝庵械碾s質(zhì)、腐蝕性氣體甚至水蒸氣都會腐蝕集成電路芯片上的精密蝕刻電路,導(dǎo)致性能下降或者失效。為了防止外部環(huán)境對芯片的損害,就必須用特定工藝將集成電路芯片包裹起來。集成電路封裝,就是用特定材料、工藝技術(shù)對芯片進(jìn)行安放、固定、密封,保護(hù)芯片性能,并將芯片上的接點連接到封裝外殼上,實現(xiàn)芯片內(nèi)部功能的外部延伸。集成電路芯片封裝完成后,需要進(jìn)行性能測試,以確保封裝的芯片符合性能要求。通常認(rèn)為,集成電路封裝主要有電氣特性的保持、芯片保護(hù)、應(yīng)力緩和及尺寸調(diào)整配合四大功能。2021年度,我國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額10,458.3億元,同比增長18.2%,其中封裝測試業(yè)銷售額2,763億元,同比增長10.1%;中國進(jìn)口集成電路6,354.8億塊,同比增長16.9%,進(jìn)口金額4,325.5億美元,同比增長23.6%。集成電路產(chǎn)業(yè)市場需求的大幅增加、進(jìn)程的加速均在客觀上拉動國內(nèi)集成電路封測產(chǎn)品市場的擴(kuò)張。集成電路封裝和測試行業(yè)屬于資本和技術(shù)密集型行業(yè),資金門檻和技術(shù)門檻較高,目前國內(nèi)封測行業(yè)龍頭上市公司主要為:長電科技、華天科技和通富微電、甬矽電子等。我國集成電路封測行業(yè)已在國際市場具備了較強(qiáng)的競爭力。2020年全球前10名封測龍頭企業(yè)中,中國大陸地區(qū)已有3家企業(yè)上榜,并能夠和日月光、安靠科技等國際封測企業(yè)同臺競爭。隨著我國集成電路國產(chǎn)化進(jìn)程的加深、下游應(yīng)用領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展以及國內(nèi)封測龍頭企業(yè)工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步,國內(nèi)封測行業(yè)市場空間將進(jìn)一步擴(kuò)大。隨著晶圓制程開發(fā)難度的加大,以及高端制程制造成本的陡然提升,集成電路制造行業(yè)步入后摩爾時代。在后摩爾時代,同單芯片系統(tǒng)(SoC)相比,系統(tǒng)級封裝(SiP)開發(fā)成本較低、開發(fā)周期較短、集成方式靈活多變,具有更大的設(shè)計自由度。針對有更多功能、更高頻率、更低功耗需求的應(yīng)用市場,包括5G通信用的射頻前端、物聯(lián)網(wǎng)用的傳感器芯片、智能汽車用的功率芯片等,系統(tǒng)級封裝(SiP)具有較為顯著的優(yōu)勢,下游應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ο冗M(jìn)封裝的依賴程度增加,先進(jìn)封裝企業(yè)迎來更好的發(fā)展機(jī)遇。產(chǎn)業(yè)布局我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)下游發(fā)展迅速,消費電子、新能源汽車等產(chǎn)業(yè)也給我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來了大量的消費需求。目前,我國已成為全球第一大消費電子生產(chǎn)國和消費國。在未來的幾年中,我國有望承接全球半導(dǎo)體產(chǎn)能的第三次轉(zhuǎn)移。在集成電路封測業(yè),我國已經(jīng)形成長江三角洲地區(qū)、環(huán)渤海地區(qū)、珠江三角洲地區(qū)、中西部地區(qū)等行業(yè)集聚區(qū)。其中,長江三角洲地區(qū)集聚效應(yīng)明顯,是我國集成電路封測業(yè)乃至集成電路產(chǎn)業(yè)最發(fā)達(dá)的地區(qū),不但擁有長電科技、通富微電、晶方科技、華天科技(昆山)等龍頭企業(yè),還吸引了日月光、矽品等企業(yè)投資建廠,匯聚了我國集成電路封測業(yè)約55%的產(chǎn)能。珠江三角洲地區(qū)集成電路封測企業(yè)則以中小規(guī)模企業(yè)為主,擁有華潤賽美科、佰維存儲、賽意法等企業(yè),約占我國集成電路封測業(yè)產(chǎn)能的14%。中西部地區(qū)近年來憑借生產(chǎn)成本優(yōu)勢、制造業(yè)和上游配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展拉動,成為我國集成電路封測業(yè)的新增長極,擁有我國集成電路封測業(yè)約14%的產(chǎn)能。環(huán)渤海地區(qū)占有全國約13%的產(chǎn)能,擁有威訊聯(lián)合、瑞薩封測廠、英特爾大連工廠等相關(guān)企業(yè)。由于2011年以來我國集成電路設(shè)計業(yè)與制造業(yè)的快速發(fā)展,我國集成電路設(shè)計業(yè)與制造業(yè)銷售額在集成電路產(chǎn)業(yè)總銷售額的占比逐年上升,而我國集成電路封測業(yè)銷售額在集成電路產(chǎn)業(yè)總銷售額的占比逐年下降,且該占比以每年約2%的速度降低。2020年,我國集成電路封測業(yè)銷售額在集成電路產(chǎn)業(yè)總銷售額的占比約為28.36%。Chiplet方興未艾,先進(jìn)封測持續(xù)創(chuàng)新Chiplet是依托高級封裝技術(shù)實現(xiàn)芯片性能提升、成本可控的高效架構(gòu)設(shè)計模式。目前主流系統(tǒng)級SoC方案是在單芯片(monolithic)方案集成具有特定功能的IP核,Chiplet方案在設(shè)計上延續(xù)SoC的異構(gòu)集成概念,融合空間維度以合適的工藝節(jié)點將IP核切分為可模塊化組裝的小裸片(die),并通過先進(jìn)封裝技術(shù)(比如3D堆疊、扇形封裝、微間距焊線技術(shù)等)實現(xiàn)系統(tǒng)級封裝。Chiplet方案可以自由選擇不同分區(qū)的工藝節(jié)點。主流SoC單晶片系統(tǒng)中,不同功能和類型的電路單元只能采用同一種工藝節(jié)點,然而不同芯片的工藝需求不同,如邏輯芯片、模擬芯片、射頻芯片、存儲器等往往成熟制程節(jié)點是不同的,模擬芯片如果采用高級制程可能會導(dǎo)致漏電、噪聲等問題。Chiplet模式下不同功能裸片,可自由選擇性價比更高的制程方案,并通過先進(jìn)封裝來進(jìn)行組裝,相比傳統(tǒng)SoC方案更具靈活性。Chiplet設(shè)計有利于提高良品率,解決晶體管微縮工藝接近極限和制造費用高企的問題。由于光掩模尺寸限制,傳統(tǒng)復(fù)雜SoC已接近硅單芯片的物理極限,同時先進(jìn)制程由缺陷密度帶來的良率損失會增加,從而導(dǎo)致SoC芯片流片費用居高不下。根據(jù)WikiChip測算,缺陷密度一定時,小面積裸片良品率相對提升明顯,證明Chiplet方案將大裸片切成小裸片是提升單個晶圓良率的有效途徑。AMD于ISSCC2020重點展示的Gen2EPYC處理器采用Chiplet方案,使用14nm成熟制程的I/O模塊節(jié)省固定成本,且相比SoC單芯片方案,內(nèi)核數(shù)越大,芯片復(fù)雜程度越高,Chiplet方案成本優(yōu)勢越明顯。相比傳統(tǒng)SoC芯片,Chiplet方案進(jìn)一步化繁就簡,強(qiáng)化IP可復(fù)用性,有助于降低設(shè)計成本和產(chǎn)品開發(fā)周期。本質(zhì)來說,Chiplet是一種硅片級別的IP復(fù)用,IP核小芯片化后等同于經(jīng)過設(shè)計和制程優(yōu)化后生產(chǎn)出的硬件化產(chǎn)品,避免SoC方案形成系統(tǒng)級芯片后的軟硬件協(xié)同驗證、后端設(shè)計、流片制造、封裝測試等必要流程,有效減少設(shè)計、驗證和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的開發(fā)風(fēng)險和成本。同時Chiplet模式下可對芯片的不同單元進(jìn)行選擇性迭代,迭代部分裸芯片后便可制作出下一代產(chǎn)品,大幅縮短產(chǎn)品上市周期。Chiplet方案在架構(gòu)設(shè)計和封裝技術(shù)環(huán)節(jié)上均已具備成熟的技術(shù)支撐,是在摩爾定律趨緩背景下的半導(dǎo)體工藝發(fā)展方向之一。1)AMD、Intel相繼推出基于Chiplet方案的第四代高性能服務(wù)器CPU,代表主流廠商在大型系統(tǒng)級芯片的多層布局布線、裸片互聯(lián)結(jié)構(gòu)等復(fù)雜設(shè)計問題上實現(xiàn)突破。2)多芯片封裝解決方案發(fā)展始于1980s,近年SIP、EMIB、3D-IC、異質(zhì)集成等多芯片封裝技術(shù)的相繼突破,為Chiplet方案從技術(shù)構(gòu)想走入現(xiàn)實奠定基礎(chǔ)。下游新興應(yīng)用蓬勃發(fā)展,注入長期成長動力未來新興下游應(yīng)用需求發(fā)展帶動封測技術(shù)升級及規(guī)模增長。在大數(shù)據(jù)、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)的加持下,全球電子信息產(chǎn)業(yè)進(jìn)入裂變式發(fā)展階段,5G通訊終端、高性能計算(HPC)、智能汽車、數(shù)據(jù)中心等新興應(yīng)用正在加速半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈的變革與發(fā)展,對封測工藝及產(chǎn)品性能提出了更高的要求。隨著有更多功能、更高頻率、更低功耗芯片需求的下游產(chǎn)業(yè)回暖,封測行業(yè)將迎來新一輪發(fā)展機(jī)遇。高性能計算持續(xù)增長,人工智能融合助力發(fā)展。后疫情時代,遠(yuǎn)程工作和在線學(xué)習(xí)模式成為常態(tài),全球網(wǎng)絡(luò)生成和通信的實時數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級增長,對更高計算能力和更少延遲的需求大幅增加。更多的行業(yè)將需要芯片互聯(lián)架構(gòu)與高速網(wǎng)絡(luò),通過高速處理數(shù)據(jù)和執(zhí)行復(fù)雜計算來解決性能密集型問題,HPC市場將持續(xù)擴(kuò)張。據(jù)TrendForce預(yù)測,2021年-2027E全球HPC市場規(guī)模將從368億美元增長至568億美元,CAGR為7.5%。同時,預(yù)計到2025年,將有超過85%的企業(yè)采用云優(yōu)先原則,超過95%的新數(shù)字工作負(fù)載將部署在云本地平臺上。據(jù)Wind數(shù)據(jù)顯示,2021-2023E,全球云計算市場規(guī)模預(yù)計從4,126億美元漲至5,918億美元,CAGR為19.76%。存儲芯片應(yīng)用廣泛,市場規(guī)模持續(xù)增長。存儲芯片在全球集成電路市場銷售額中占比最高,2021年占比為30.9%。據(jù)WSTS預(yù)測,2023年全球存儲芯片市場規(guī)模將達(dá)到1,675億美元,2019-2023ECAGR為12.0%。目前,我國存儲器國產(chǎn)化率較低,急需發(fā)展自主可控的存儲器產(chǎn)業(yè)鏈,存儲器國產(chǎn)化市場空間巨大。據(jù)WSTS預(yù)測,2023年國內(nèi)存儲芯片市場規(guī)模將達(dá)到6,492億元,2019-2023ECAGR為5.6%。汽車電子化帶動功率IC、控制芯片、傳感器和電源管理芯片的需求增長。純電動車電子器件成本占比高達(dá)65%,遠(yuǎn)高于燃油車的15%,受益于新能源汽車的蓬勃發(fā)展,預(yù)計汽車電子封裝市場規(guī)模2024年將達(dá)到90億美元,年復(fù)合增長率為10%。功率IC是電子裝置中電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心,廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電力輸配、新能源及變頻家電等領(lǐng)域。據(jù)Omida預(yù)測,隨著全球雙碳經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展,將帶來更多綠色能源發(fā)電、綠色汽車、充電樁、儲能等需求,預(yù)計2022年我國功率IC市場規(guī)模為191億美元,同比增長4.4%。Chiplet市場前景廣闊Chiplet方案在架構(gòu)設(shè)計上彈性高,有望成為HPC和IoT領(lǐng)域的優(yōu)先解決方案。1)大數(shù)據(jù)、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)加持下,高性能計算、機(jī)器學(xué)習(xí)、自動駕駛等新興應(yīng)用加速高算力異構(gòu)集成芯片需求增長。Chiplet系統(tǒng)作為超級異構(gòu)系統(tǒng),先進(jìn)的集成技術(shù)在3D空間的擴(kuò)展可以極大提高芯片規(guī)模,如新世代服務(wù)器CPU采用的高內(nèi)核數(shù)架構(gòu),極大提升處理器極限性能。據(jù)Omdia預(yù)計,2024年計算領(lǐng)域?qū)⒊蔀镃hiplet的主要應(yīng)用市場,收入占比達(dá)到92%。2)Chiplet可提供一種IoT芯片的組裝化思路,在架構(gòu)設(shè)計中更合理權(quán)衡功能和工藝,定制化組合產(chǎn)品有望解決IoT行業(yè)終端應(yīng)用場景和技術(shù)需求碎片化的痛點。全球Chiplet市場增長勢頭強(qiáng)勁。根據(jù)Omdia測算,全球基于Chiplet方案的半導(dǎo)體器件市場規(guī)模將從2018年6.45億美元攀升至2024年58億美元,CAGR為44.20%。長期看,隨著各垂直領(lǐng)域智能化趨勢持續(xù)滲透,圖形處理、安全引擎、人工智能(AI)整合、低功耗物聯(lián)網(wǎng)控制器等各種異構(gòu)應(yīng)用處理器需求提升,2035年全球市場規(guī)模將進(jìn)一步成長至570億美元,2018-2035年CAGR為30.16%。目前支持Chiplet的先進(jìn)封裝方案按物理結(jié)構(gòu)和電氣連接方式主要可分為MCM(2D)、2.5D、3D封裝等類型,其中2.5D/3D是當(dāng)前先進(jìn)封裝的布局主線。MCM(MultiChipModule)是常見的2D集成應(yīng)用,是將多個裸芯片高密度水平安裝在同一多層基板上構(gòu)成一個完整的部件。3D封裝則將各芯片進(jìn)行堆疊,在芯片制作電晶體(CMOS)結(jié)構(gòu),直接在芯片上打孔和布線電氣連接上下層芯片,封裝密度可得到大幅提升,但是技術(shù)門檻較高。2.5D封裝則將多個芯片并列排在帶有垂直互連通孔(TSV)、高密度金屬布線(RDL)、微凸點(Bumps)的中介層上,實現(xiàn)裸片和基板之間的連接,相比2D封裝基于硅中介層的封裝技術(shù)提供更高的I/O密度和更低的傳輸延遲和功耗,同時優(yōu)化3D封裝芯片內(nèi)TSV的高溫和鉆孔難度問題,具備較高性價比優(yōu)勢。Chiplet方案對封裝工藝提出更高要求,將持續(xù)推動先進(jìn)封裝技術(shù)整合。Chiplet與SiP相似,都是進(jìn)行不同元件間的整合與封裝,而Chiplet的各裸芯片之間是彼此獨立的,整合層次更高。Chiplet方案需要減少die-to-die互連時延同時保證信號傳輸質(zhì)量,要求實現(xiàn)更高的芯片布線密度,進(jìn)一步催化先進(jìn)封裝向高集成、高I/O密度的路線發(fā)展。目前主流集成電路封裝按內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為倒裝封裝(FlipChip)和晶圓級封裝(WLCSP),實現(xiàn)封裝互連密度提升主要有兩種路徑,即主流的倒裝封裝需要進(jìn)一步優(yōu)化鍵合與組裝工藝,縮小凸點間距;或者進(jìn)行多芯片系統(tǒng)級封裝時采用晶圓級Fan-in和Fan-out結(jié)構(gòu)設(shè)計,實現(xiàn)不同工藝的融合創(chuàng)新。國際IDM、Fab、OSAT巨頭持續(xù)加強(qiáng)相關(guān)研發(fā)投資力度與產(chǎn)能布建,推出融合多種先進(jìn)封裝技術(shù)的系統(tǒng)級方案。目前全球先進(jìn)封裝Intel、TSMC、Samsung等國際巨頭多家公司均創(chuàng)建起獨立的Chiplet生態(tài)系統(tǒng),其中Intel和臺積電已突破超高布線密度的3D混合鍵合技術(shù),在Chiplet先進(jìn)封裝市場處于領(lǐng)先地位。1)臺積電先進(jìn)封裝布局具有市場前瞻性,推出的3DFabric平臺,搭載前端3DSiliconStacking(SoIC)和后端CoWoS系列、InFO等先進(jìn)封裝技術(shù),目前已形成相對成熟的各層級2.5D/3D封裝解決方案,以滿足高性能計算、移動運算、汽車電子、消費電子等多樣化市場需求。2)Intel于2019年推出的Co-EMIB方案,融合2DEMIB封裝和Foveros3D封裝技術(shù),利用高密度的互連技術(shù),讓芯片在水平和垂直方向上同時獲得延展,實現(xiàn)高帶寬、低功耗和相當(dāng)有競爭力的I/O密度。Intel憑借混合鍵合技術(shù)(HybridBonding),芯片接口凸點密度未來有望縮減到10μm,凸點數(shù)量達(dá)到每平方毫米10000個。目前國內(nèi)在先進(jìn)制程技術(shù)上與國際廠商仍存在明顯差距,Chiplet方案為國內(nèi)芯片制造業(yè)提供彎道超車機(jī)會。國內(nèi)芯片廠商可以通過采用Chiplet方案來彌補(bǔ)國內(nèi)先進(jìn)制程產(chǎn)業(yè)鏈落后的劣勢,一定程度上通過先進(jìn)封裝來提升芯片性能。國內(nèi)領(lǐng)先封測企業(yè)順應(yīng)趨勢,在支持Chiplet方案的先進(jìn)封裝布局已初顯成果。長電科技2023年1月宣布,公司XDFOIChiplet高密度多維異構(gòu)集成系列工藝已按計劃進(jìn)入穩(wěn)定量產(chǎn)階段,基于利用有機(jī)重布線堆疊中介層涵蓋2D、2.5D、3DChiplet集成,同步實現(xiàn)國際客戶4nm節(jié)點多芯片系統(tǒng)集成封裝產(chǎn)品出貨。通
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