先进封装2024年三大看点

芯片工艺不断向7nm迈进、在5nm甚至更精细的3nm过程中，晶圆厂为了进一步提高产品性能，优化成本结构，加快产品上市时间，正在积极应用先进的封装技术。先进的包装技术引领着包装技术的迭代升级，市场份额逐渐上升，有望逐渐超越传统的包装技术，成为行业发展的新趋势。2024年先进封装有哪些看点？ HPC和AI带来了新的发展机遇 先进的包装和传统的包装技术可以区分是否焊接。先进的包装包括倒装(FlipChip)、凸块(Bumping)、晶圆级封装(Wafer level package)、2.5D包装、3D包装等非焊接形式。传统包装的主要功能是芯片保护、规模放大和电气连接。在此基础上，先进的包装增加了三个新功能：提高功能密度、缩短互联网长度和重建系统。 先进的封装技术在HPC(高性能计算)和AI技术的推动下，迎来了前所未有的发展机遇。随着人工智能技术的不断进步，许多应用场景和芯片对高计算能力、高带宽、低延迟、低功耗、更大的内存和系统集成提出了更严格的要求。先进的包装技术在这种背景下起着至关重要的作用。 数据显示，2023年，市场上主要人工智能加速芯片的HBM(高带宽内存)总容量将达到2.9亿GB，增长率接近60%。2024年增长率将超过30%。与此同时，随着对高端人工智能芯片需求的增加，预计2024年先进包装产能将增长30%至40%。YOLE数据显示，2022年至2028年，全球先进包装市场预计年复合增长率将达到9%（CAGR）持续扩大。预计全球先进包装市场将从2022年的429亿美元增长到2028年的786亿美元。 就不同的包装技术而言，FCBGA、FCCSP和2.5D/2024年，3D封装技术将成为市场的主流。2.5DYOLE预计，其市场规模将从2022年的94亿美元大幅跃升至2028年的225亿美元，年复合增长率高达15.6%。 关注Chiplet和3D封装备 随着高性能计算的蓬勃发展，先进包装技术之一的Chiplet(小芯片)备受业界关注。 中国半导体行业协会副秘书长兼密封测试分会秘书长徐冬梅指出，由于人工智能和HPC领域需要处理大规模数据和复杂计算，对芯片设计规模的要求很高，这两个领域对Chiplet技术的需求更加迫切。随着人工智能应用的不断发展，其背后的芯片需求也越来越强劲，显示出Chiplet市场的巨大潜力和增长空间。到2024年，Chiplet芯片的全球市场规模将达到58亿美元，到2035年将达到570亿美元。 与此同时，随着计算能力需求的不断提高，3D包装技术也将在2024年迎来“排位赛”。据报道，3D包装技术垂直堆叠多个芯片或设备，显著提高集成度，缩短互联网长度，进一步提高整体性能。预计全球先进芯片包装市场将从2022年的443亿美元增长到2027年的660亿美元，预计3D包装将占四分之一左右。  数据来源：Yole Intelligence 2024年，台积电、英特尔、三星电子等企业加大投入，推动3D封装技术的研发和应用。作为行业中第一个高密度3D的SOIC技术 Chiplet堆叠技术已经实现了商业应用，并得到了市场的广泛认可。据了解，2024年，台积电将SoIC技术的月产能从前1900片扩大到月产能将超过3000片，增长近60%。 除台积电外，英特尔和三星电子的3D封装技术也将于2024年量产。2024年1月，英特尔宣布其首款3D封装技术Foveros已实现大规模生产。与此同时，三星也在积极开发其3D包装技术X-Cube，并表示将于2024年量产。SAINT是AI芯片开发的最新3D封装技术，也越来越近，有报道称SAINT也将于2024年大规模生产。 中国半导体企业加快布局 2024年，中国半导体企业也加大了先进包装领域的布局。厦门云天半导体技术有限公司董事会秘书刘耕告诉《中国电子报》，国内包装企业除了布局传统包装外，还在布局晶圆包装，包括扇形晶圆包装和倒装芯片包装。 长电科技首席执行官郑力表示，随着绿色可持续发展概念的不断普及，宽禁带半导体也显示出巨大的市场增长潜力。没有先进的包装技术，就不能保证宽禁带半导体器件性能的稳定可靠。以5G射频技术为例，为了实现5G的高带宽、高速、低延迟特性，氮化镓、碳化硅、硅基氮化镓等宽禁带半导体设备被广泛应用于5G射频技术中。这也意味着需要将具有不同物理特性的宽带半导体元件与更先进的包装技术集成在一起，实现信号的高速低延迟传输，从而发挥宽带半导体的最大能效。“虽然技术难度很大，但这也是5G和未来6G的提升、Wi-Fi 6、Wi-Fi 7.信号传输效率的关键环节。郑力说。 在先进的包装领域，通富微电也频频发力。据悉，通富微电已建成2.5集成D、3D、MCM-VISionS先进封装平台和超大尺寸FCBGAR&D平台，如Chiplet。与AMD、国际企业，如意大利半导体，在先进的包装领域都有合作。 云天半导体正在推广玻璃基产品。刘耕表示，在保证WLP(晶圆级包装)稳定量产、提高产能的同时，云天半导体未来的发力点将放在新的玻璃基产品上。用于高频滤波的2D/3D玻璃基IPD(无源设备集成)已经开始量产，也可以用于匹配芯片，如功率放大器和功率设备。同时，玻璃基扇出、玻璃基转接板等产品已逐步进入产品化阶段。 与国际先进水平相比，中国在先进包装领域仍存在一定差距。数据显示，2023年全球先进封装市场占49%，中国占39%，低于全球水平。 徐冬梅认为，目前我国包装领域仍以传统中低端包装为主，先进包装技术水平与国际先进水平仍存在一定差距。我国在核心单元技术、高密度布线、芯片倒装、晶圆级塑料密封等方面尚未形成完整的技术体系，全过程开发尚未完成。此外，先进包装所需的关键设备和材料配套设施尚未完善，供应链能力有待提高。为了弥补这些不足，中国需要加强先进包装技术的研发和创新，提高核心技术和供应链的能力。 这包括加大对先进包装技术研发的投入，加强与国际先进企业的合作与交流，引进和培养高端人才，促进产学研深度融合。同时，要加强政策支持和资金投入，为先进包装技术的发展提供有力保障。