芯片巨头血拼先进封装，台积电等大厂占比超八成，国内产业链的机会在哪里？

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）当前，摩尔定律失速已经成为不争的事实，不过我们看到高端计算芯片的性能提升并不慢，尤其是像英伟达通用算力GPU这样的产品，以及AMD、英特尔等公司推出的高端计算芯片，每一代更新都有巨大的提升。其中，先进封装发挥了重要的价值。

先进封装是封装技术向小型化、多引脚、高集成目标持续演进的产物。传统封装主要是以单芯片为主体进行封装，包括DIP、SOP、SOT、TO、QFP、QFN等不同的封装类型。先进封装包括FC、FIWLP、FOWLP、TSV、SIP等方式，其中TSV主要是以2.5D或者3D的方式，将多芯片进行堆叠封装的工艺——2.5D封装一般是通过中介层将裸片(die)连接在一起，3D封装则是直接将不同的die直接堆叠在一起。

通过堆叠的方式，先进封装让高性能计算芯片在相同的单位面积上迸发出更高的性能。

晶圆代工和IDM巨头引领先进封装

先进封装提升了芯片产品的集成密度和互联速度，是超越摩尔定律的有效手段，因此得到了市场的广泛关注。根据市场调研机构Yole的统计数据，2021年全球先进封装市场规模374亿美元，到2027年有望达到650亿美元，2021年至2027年复合年均增长率为9.6%。

另有行业分析数据指出，目前晶圆代工厂和封测大厂在先进封装领域拥有明显的市场领导地位，其中台积电、英特尔、日月光、安靠、长电科技和三星六家厂商在该领域的合计市占比超过了80%。其中，台积电更是凭借其先进的制造工艺和出色的品质控制，已经从2021年的市场第三上升到了市场首位。

2009年，台积电重新请回了蒋尚义，出发点是为了在28nm这一先进制程实现领先。不过，蒋尚义的回归也带来一套先进封装的技术理念。台积电正是从2009年开始大张旗鼓布局先进封装。

目前，台积电已经拥有2.5D和3D的先进封装能力。2.5D也就是当前大火的CoWoS封装技术，台积电于2011年正式推出了自己的CoWoS封装技术，目前已经成为该公司除先进制程之外的另一大杀手锏，英伟达的A100和H100芯片都是受益于这项强大的封装技术。

CoWoS由CoW和oS组合而来：CoW表示Chip on Wafer，指裸片在晶圆上被拼装的过程；oS表示on Substrate，指在基板上被封装的过程。2011年，台积电在与赛灵思合作推出Virtex-7 HT系列FPGA的过程中，系统性地开发了TSV、μBump及RDL技术，这些便是CoWoS技术中的核心技术，代替了传统引线键合用于裸片间连接，大大提高了互联密度以及数据传输带宽。


不过，发展初期，只有赛灵思这样的高端FPGA产品才用得起CoWoS技术，原因就是成本太高了。为了能够把苹果等公司也拉入到CoWoS技术的客户名单里，台积电又开发了一个廉价版的CoWoS技术——InFO技术。其相较于传统封装，降低了芯片面积，并具有CoWoS技术一定的优势。

CoWoS技术是将处理器、内存和其他功能器件排布在硅中介层上，先经由硅中介层上方的μBump连接，让硅中介板之内金属线可连接不同芯片的电讯号，然后再通过TSV穿孔来连结下方的μBump，最后通过导线板连接外部的μBump。由于使用了硅中介层，CoWoS技术虽然连接密度更高，但也确实价格不菲。于是台积电把硅中介层换成了其他材料，牺牲了连接密度，却换来了成本的大幅下降。

AI芯片让CoWoS技术名称大噪，从英伟达推出的首款采用CoWoS封装的GPU芯片GP100，到现在的A100和H100，台积电的CoWoS技术越来越受到行业的认可。

台积电的脚步并没有停下，而是又提出了真正的3D堆叠技术——SoIC技术，这项技术于2018年首次对外公开。目前，SoIC技术的进展也非常顺利，根据供应链人士透露，AMD和苹果等公司都试产了基于台积电SoIC技术的芯片。据悉，相关芯片也是SoIC技术和InFO技术混合使用，以实现经济效益的最大化，搭载相关芯片的终端预计将会在2025年逐步推向市场。

在先进封装领域，英特尔据悉目前是紧随台积电之后，拥有2.5D封装工艺EMIB技术和3D封装工艺Foveros技术、Co-EMIB技术。同时，英特尔提出自己的创新思路，该公司在自己的先进封装蓝图中提出，计划将传统基板换成玻璃基板。英特尔表示，玻璃基板不仅能提高基板强度，还可以进一步降低功耗，提升能源利用率。此外，英特尔还计划在芯片内部逐步引入光学器件。

除了英特尔和台积电，传统封测厂也有自己的先进封装计划，安靠拥有2D封装SWIFT技术和HDFO技术，3D封装SLIM技术；长电科技拥有2D封装FOECP技术和2.5D封装XDFOI技术；日月光拥有2D封装FOCOS技术和2.5D封装FORB技术，等等。

可见，先进封装已经成为高端芯片市场不可或缺的一项技术，不过相对而言，传统封测厂在这方面逐渐处于一定的落后位置。统计数据显示，截至2022年先进封装在整体封装市场的占比已经接近三成，未来这一比例将持续扩大。当前，先进封装增速高于整体封装，2.5D/3D 封装增速居先进封装之首。

国内产业链在先进封装中的机会

长期以来，封装测试环节都是芯片产业链的底端，因此很早就从日韩向中国大陆转移。因此，大陆拥有全球领先的封测大厂——长电科技、通富微电和华天科技。当然，这几家厂商也都有自己的先进封装规划。

那么，除了封测环节，国内厂商还能在先进封装发展中捕捉到哪些机会呢？

这个核心命题是chiplet，无论是2.5D封装还是3D封装，die是其中的核心环节，那么国内产业链除了直接布局先进封装工艺之外，也可以关注die本身和die to die之间的互联技术。

目前，国产企业在核心芯片如计算芯片、内存芯片方面还存在技术代差，不过可以积极拥抱UCIe的行业标准，在特色功能die上发力，借此打入AMD、英特尔、高通、三星、台积电等大厂的供应链。另外，先进封装和AI芯片挂钩更加明显，AI芯片对于一般芯片的设计规模要求最高，且需整合高速I/O、高速网络等功能单元，也是一个可以切入产业链的方向。

除了芯片本身，设备端也是国产公司打入先进封装产业的一个有效渠道。晶圆级封装需要的设备与前道晶圆制造类似，涉及***、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。国产厂商如北方华创、芯源微、盛美上海、中科飞测等都有借力的机会。

写在最后

从台积电先进封装的发展来看，这个产业需要有超级甲方的带领，比如台积电客户中早期的赛灵思，后来的苹果，再后来的AMD和英伟达等，只要超级客户能够覆盖先进封装额外的高成本。在国内，如果要主导自己的chiplet行业规则，也需要这样的超级甲方。

目前，先进封装处于供不应求的状态。此前有行业信息称，由于订单旺盛，客户要求台积电扩充CoWoS产能，导致台积电先进封装CoWoS产能吃紧，缺口高达一至二成。也就是说，国内产业链在这方面还有窗口期，要更好地把握住。