先进封装“内卷”升级

对于中国大陆而言，半导体依然属于朝阳产业，但从全球视角来看，该行业已经发展到很成熟的阶段，也经常有业界人士表示，半导体已经是夕阳产业，从越来越激烈的竞争态势来看，这种说法不无道理。

当下，中国大陆半导体产业，特别是IC设计和封装测试，由于参与者众多，竞争不断加剧，但整体发展水平还不高，因此，在这两个领域，中低端产品和服务“内卷”严重，要想突破这个怪圈，必须向高端方向发展。与此同时，国际大厂，无论是IC设计，晶圆代工，还是封装测试，则开始在中高端产品和服务方面加剧竞争，特别是在目前全球经济不景气的时段，半导体产品需求疲弱，国际大厂在高精尖技术领域的“内卷”也在加剧，封装就是典型代表，因为封装测试是半导体芯片生产的最后一个环节，其技术含量相对于晶圆代工要低一些，因此，国际大厂在这部分的“内卷”更明显，且已经从传统封装技术，延续到先进封装。

01先进封装简介 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，不仅可以提升性能、拓展功能、优化形态，相比系统级芯片（SoC），还可以降低成本。

传统封装技术主要包括直插型封装、表面贴装、针栅阵列（PGA）等，当然，它们下面还有细分技术种类，这里就不赘述了。先进封装技术则可以分为两个发展阶段：首先是以球栅阵列、倒装芯片（Flip-Chip, FC）为代表的技术，它们已经发展到比较成熟的阶段；其次是以先进系统级封装（SiP）、晶圆级封装（WLP）为代表的技术，由传统的二维走向三维封装，目前，这类技术最为先进，且处于成长期，还没有完全成熟。本文主要讨论的就是这些还没有完全成熟的先进封装技术。

SiP是一个非常宽泛的概念，广义上看，它囊括了几乎所有多芯片封装技术，但就最先进SiP封装技术而言，主要包括 2.5D/3D Fan-out（扇出）、Embedded、2.5D/3D Integration，以及异构Chiplet封装技术。

晶圆级封装分为扇入型(Fan-in)和扇出型(Fan-out)。扇入型封装直接在原硅片上完成，是在原芯片尺寸内部将所需要的 I/O排列完成，封装尺寸基本等于芯片尺寸；扇出型封装是扇入型的改良版本，制程与扇入型基本一致，不同之处在于其并不是在原始硅片上做，而是将芯片切割下来，然后重组晶圆，这样做的目的是制造扇出区的空间。

2.5D/3D Fan-out 由扇出型晶圆级封装技术发展而来，其I/O数多达数千个，是目前最先进的封装技术，广泛应用于移动设备，特别是智能手机。

据Yole统计，2021年先进封装市场规模为374亿美元，预计2027年之前，将以9.6%的复合年增长率（CAGR）增长至650亿美元。

目前，广义层面的先进封装市场，倒装（Flip-chip）的规模最大，占据着80%的先进封装市场份额，其次是晶圆级扇入和扇出型封装，而晶圆级封装相对于整体先进封装市场规模还比较小，主要受制于先进制程工艺掌握在少数几家厂商手中，但从增长幅度和发展潜力来看，3D堆叠/ Embedded /晶圆级扇出型是发展最快的三大封装技术。

到2027年，预计2D/3D封装市场规模将达到150亿美元，扇出型WLP约为40亿美元，扇入型约为30亿美元，Embedded 约为2亿美元。与传统封装相比，先进封装的应用范围不断扩大，预计到2027年将占整个封装市场的50%以上。

02不同业态厂商的发展路线

近些年，除了传统委外封测代工厂（OSAT）之外，晶圆代工厂（Foundry）、IDM也在大力发展先进封装或相关技术，甚至有IC设计公司（Fabless）和OEM也参与其中。

不同业态的厂商，其在封装业务方面投入的资源也有所不同，技术发展路线也存在差异。总体而言，最具代表性的企业包括四家，分别是台积电、日月光、英特尔和三星电子，其中，台积电和三星电子是Foundry，英特尔是IDM，日月光是OSAT。

由于在发展先进封装技术和业务方面具有前瞻性，再经过多年积累和发展，目前，台积电已成为先进封装技术的引领者，相继推出了基板上晶圆上的芯片（Chip on Wafer on Substrate, CoWoS）封装、整合扇出型（IntegratedFan-Out, InFO）封装、系统整合芯片（System on Integrated Chips,SoIC）等。英特尔则紧追其后，推出了EMIB、Foveros和Co-EMIB等先进封装技术，力图通过2.5D、3D和埋入式3种异构集成形式实现互连带宽倍增与功耗减半的目标。三星电子相对落后一些，为了追赶台积电，前些年推出了扇出型面板级封装（Fan-Out Panel Level Package, FOPLP）技术，在大面积的扇出型封装上进一步降低封装体的剖面高度、增强互连带宽、压缩单位面积成本，目的是取得更高的性价比。

Foundry方面，由于2.5D/3D封装技术中涉及前道工序的延续，晶圆代工厂对前道制程非常了解，对整体布线的架构有更深刻的理解，因此，在高密度封装方面，Foundry比传统OSAT厂更具优势。另外，Foundry更擅长扇出型封装，在这方面的投入更多，主要原因是扇出型封装的I/O数量更多，而且定制化程度较高，从发展情势来看，传统OSAT厂在扇出型封装方面将会受到较大冲击，未来的市场份额越来越小。Yole预计到2024年，Foundry将会占据71%的扇出型封装市场，而OSAT的市场份额将会降至19%。

以台积电为例，2020年，该公司将其SoIC、InFO、CoWoS等3DIC技术，整合命名为TSMC 3D Fabric，进一步将制程工艺和封装技术深度整合，以加强竞争力。

台积电用于手机AP的InFO封装技术，是几乎不使用封装载板的InFO_PoP(Package-on-Package)，与OSAT以载板技术为基础的FC-PoP分庭抗礼。

最先进封装技术多用于手机芯片，如应用处理器AP。在手机AP封装结构组成中，下层为逻辑IC，上层为DRAM，若采用InFO_PoP技术，芯片客户必须先采购DRAM，但因为DRAM有类似期货的价格走势，加上晶圆级Fan-out成本高昂，近年来，虽然InFO_PoP已经发展到第七代，实际有量产订单的，还是以苹果AP为主。

考虑到DRAM的采购成本，台积电推出了仅有下层逻辑IC封装部分的InFO_B(Bottom only)衍生技术，据了解，联发科等对于此技术兴趣浓厚，毕竟，手机AP兼顾效能、功耗、体积、散热等的发展趋势未变，或许Fan-out技术正是抗衡高通，追赶苹果的关键。

一线IC设计公司曾指出，手机芯片厂商虽然有导入Fan-out等先进封装技术的意愿，但产线会先锁定少数顶级旗舰级AP，同时会优先考虑最具量产经验的Foundry。日月光、Amkor、长电等OSAT厂，强项是需求量庞大的载板型FC封装技术，即便是4nm、3nm制程，FC封装仍是具有性价比优势的首选。但是，IC设计公司需要更多的差异化产品和服务，在IC设计公司取得先进制程产能后，进入后段封装流程，市面上唯一具有手机AP Fan-out封装大规模量产经验的，只有台积电。

三星方面，先进封装技术相对台积电起步较晚，三星原本想以扇出型面板级封装（FOPLP）技术抢夺手机AP市场份额，然而，三星一直未能很好地解决FOPLP的翘曲等问题，同时，FOPLP封装的芯片精度无法与晶圆级封装相比，使得良率和成本难题无法得到改善。目前，采用FOPLP量产的芯片仍然以智能穿戴设备应用为主，还无法在智能手机等要求更高的应用实现规模量产。

面对并不成功的FOPLP，三星于2020年推出了3D堆叠技术“X-Cube”，2021年还对外宣称正在开发“3.5D封装”技术。

为了在先进封装技术方面追赶竞争对手，2022年6月，三星DS事业部成立了半导体封装工作组（TF），该部门直接隶属于DS事业本部CEO。

作为IDM，英特尔也在积极布局2.5D/3D封装，其封装产品量产时间晚于台积电。英特尔2.5D封装的代表技术是EMIB，可以对标台积电的CoWoS技术，3D封装技术Foveros对标台积电的InFO。不过，目前及可预见的未来一段时期内，英特尔的封装技术主要用在自家产品上，对市场造成的影响较小。

与Foundry、IDM相比，传统OSAT在多功能性基板整合组件方面（比如 SiP 封装）占据优势，其市场份额也更大。另外，OSAT擅长扇入型封装，仍将是市场的主要玩家。

相对于Foundry的SiP封装技术，OSAT厂（日月光等）的优势在于异构集成，例如苹果手表S系列高密度整合了各种有源和无源器件，相关技术多用于射频、基站、车用电子等领域的多种器件集成。而Foundry对该领域的布局意愿不大，主要精力放在了高性能计算、高端传感所需的高难度、高密度封装工艺上。因此，对于OSAT来说，异构SiP封装是一个稳定的增量市场。据Yole统计，2020年，OSAT占据60%的SiP市场份额，而Foundry和IDM分别占据14%和25%。

03结语

对于国际大厂而言，传统封装技术已经被淹没在“红海”之中，没有什么投资价值了。而随着先进制程工艺发展与摩尔定律越来越不匹配，退而求其次，需要在先进封装工艺方面下功夫，这是市场应用发展提出的需求。因此，国际大厂，特别是在先进制程工艺方面处于行业领先地位的厂商，无论是Foundry，还是IDM，都开始在最先进封装领域投下重注，以求在先进制程+先进封装融合方面形成护城河，以在未来的竞争中占据更有利的位置。

在发展最先进封装技术的道路上，不同业态厂商所选择的路线也有所不同。

传统OSAT没有芯片制造的前道工序，其封装技术对与制程工艺的融合和匹配度要求不高，因此，OSAT仍以多芯片的SiP封装为主要发展方向。

Foundry则与OSAT正相反，需要发挥其前道芯片先进制造工艺的优势，走的是芯片制造+封装高度融合的路线。

IDM则介于Foundry和OSAT之间，更加平衡，无论是晶圆级封装，还是先进SiP，在IDM那里都有较为广阔的用武之地。而就目前情况来看，在与先进制程工艺（10nm以下）匹配的先进封装技术方面，能够驾驭并愿意投入重注的IDM仅有英特尔一家。由于外售份额非常有限，与头部Foundry和OSAT相比，英特尔发展最先进封装技术以“自娱自乐”为主，未来能否有拓展，就要看该公司晶圆代工业务的发展情况了。