先进封装技术作为后摩尔时代的关键路径,正在推动半导体行业的发展。自2022年至2026年,全球先进封装市场规模的复合年增长率(CAGR)预计将达到9.2%,预计到2026年市场规模将达到522亿美元,占整体封装市场的比重将从45%提升至54%。这一增长趋势主要得益于物联网、5G通信、人工智能、大数据等新兴技术的推动。
先进封装技术在物联网、5G通信、人工智能、大数据等领域的广泛应用,促进了市场的需求增长。2022年,全球先进封装市场规模为367亿美元,预计到2026年将达到522亿美元。其中,2.5D/3D封装技术表现出尤为强劲的增长势头,其CAGR预计达到13.4%,这主要得益于AI、HPC、HBM等应用的驱动。
在全球竞争格局中,封装市场主要由封装厂占据,2022年前十大份额加总接近60%,其中日月光、安靠、英特尔、台积电和长电科技等企业的市场份额尤为显著。在2.5D/3D领域,台积电凭借其先进的制造工艺和技术优势,处于全球领先地位。
然而,面对先进制程的限制和AI芯片进口的被禁,大陆地区的先进封装产业面临机遇与挑战。大陆的14nm制程产能受限,先进封装技术成为部分替代方案的战略选择。AI作为全球第四大工业革命的重要驱动力,对算力芯片的需求激增,尤其是GPU、CPU等核心算力芯片,被英伟达、英特尔、AMD等企业垄断。2022年10月,美国开始禁止大陆进口部分高端算力芯片,促使大陆发展AI必须依赖自研算力芯片。在此背景下,大陆先进封装产业的重要性更加凸显。预计到2025年,中国大陆封测市场规模将达到3551.9亿元,CAGR为7.2%,增速高于全球平均水平。
先进封装工艺的复杂性带来了设备和材料的全新需求。相较于传统的封装方式,先进封装技术引入了Bumping、TSV、RDL等关键技术,形成了如FI、FO、SiP、FCBGA、FCCSP、2.5D/3D等多种封装形式。在大数据、AI等海量数据吞吐需求的驱动下,先进封装正朝着更小的I/O间距和RDL线间距发展,以实现更密集的I/O接口和更精密的电气连接。目前,台积电能够在硅转接板上实现亚微米的RDL技术。
先进封装带来的设备和材料需求量和价格均呈现上升趋势。AI芯片数量的快速增长推动了封装需求的增加,同时,封装工艺的复杂性和成本提升也导致单颗芯片封装的价值量提升。由此,先进封装的上游设备和材料呈现出量价齐升的趋势。具体而言,AI芯片的增加和封装工艺的提升共同促成了设备和材料需求的增长。
CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)封装技术在AI芯片封装领域展现出突出优势,引领着AI芯片封装的新浪潮。CoWoS技术通过硅中介层进行互联,实现了多芯片封装、高密度互连和功耗优化,其应用范围包括HPC、AI领域。英伟达的P100、V100和A100等数据中心GPU均采用了CoWoS技术。据统计,2020年全球顶级500台超算中,超过一半的算力来自基于台积电CoWoS-S封装技术的芯片。
大陆厂商正在积极布局2.5D/3D封装技术。长电科技推出了XD FOI,通富微电推出了VISionS,华天科技推出了3D Matrix,盛合晶微具备Bump、RDL等技术。这些公司在三维多芯片集成封装项目上有所进展,甬矽电子也具备Bump、RDL能力,并正在布局2.5D/3D封装。
在先进封装领域,封测公司如通富微电、长电科技、甬矽电子、华天科技、晶方科技等受到了广泛关注。设备公司方面,固晶机、混合键合机、电镀设备等核心设备的需求量增加。此外,对材料的需求也在扩大,尤其是IC载板、底填胶、TIM材料、塑封料等领域。在竞争格局方面,当前先进封装涉及的核心设备和材料主要由海外厂商垄断,存在较大的国产替代潜力。
值得注意的是,CoWoS封装技术在AI应用领域受到关注,尤其是在英伟达GPU和HBM的封装技术中。通过硅中介层进行互联,CoWoS技术实现了高效的数据传输和功耗优化。随着技术的不断升级,CoWo