研究背景
先进封装技术作为连接芯片设计与应用的关键环节,能够提升芯片性能、降低功耗,并缓解高端芯片制造工艺受限的问题。中国政府高度重视半导体产业发展,出台了一系列政策措施支持自主创新和技术突破。中国半导体先进封装行业的研究显得尤为重要。
行业综述
- 封装技术发展历程:半导体封装技术经历了四个阶段,从早期的直插形封装到现在的三维堆叠和异构集成,核心目标是为小型化与高密度集成、提升电气性能、增强热管理能力、降低成本与提高生产效率。
- 内部封装vs.外部封装:半导体封装工艺分为0级到3级,其中1级封装可分为内部封装和外部封装。内部封装指芯片与载体之间的连接方式,如引线键合和倒装封装;外部封装指载体与PCB间的连接形式,如QFP、QFN、BGA和LGA等。
- 传统封装vs.先进封装:先进封装以内部封装工艺的先进性为评判标准,并以内部连接有无基板可分为基板型封装和晶圆级封装。先进封装的四要素是指RDL、TSV、Bump、Wafer,任何一款封装具备了四要素之一,都可以称作先进封装。
- 先进封装的重要性:随着先进制程逼近物理极限,通过尺寸微缩来提升芯片性能的成本呈指数级增长。先进封装能够在不缩小制程节点的背景下,仅通过改进封装方式就提升芯片性能。
- 终端应用对先进封装的需求:随着AI、智能驾驶、AR/VR、高性能计算等前沿技术的高速发展,对高端芯片的需求也不断提升。先进封装技术通过提升芯片集成度、带宽和能效,在以上应用领域发挥关键作用。
- 中国半导体封装市场规模:预计到2025年,中国封测市场规模将达到3551.9亿元,先进封装占比将达到32%。
先进封装厂商盘点
- 全球不同类型半导体厂商封装技术:全球先进封装市场参与者包括IDM类厂商、Foundry类厂商及OSAT类厂商。头部厂商在先进封装上普遍采用“大平台+技术分支”的架构,覆盖晶圆级、2.5D/3D封装等技术,形成覆盖全场景的封装解决方案。
- 中国大陆厂商封装技术:中国大陆头部OSAT厂商通过自主研发和兼并收购,已基本形成先进封装的产业化能力。中国大陆封测三大厂长电科技、通富微电和华天科技均采用平台化战略,覆盖从消费电子到AI芯片的全场景。中国大陆腰部OSAT厂商聚焦传统封装技术,技术覆盖以线宽5μm以上、28nm及以上制程为主。中国大陆晶圆代工厂(如中芯国际)的核心业务是晶圆制造,封测环节完全外包给专业OSAT厂商。
- 全球OSAT市场竞争格局:全球OSAT三大梯队厂商形成从“尖端垄断”到“细分渗透”的技术与市场梯度。第一梯队主导高端市场,第二梯队通过区域化和专精技术渗透细分领域,第三梯队则在基础市场依托代工与合作生存。
- 长电科技:长电科技是中国大陆三大封测厂之一,拥有先进和全面的芯片成品制造技术,包括晶圆级封装、2.5D/3D封装、系统级封装等。公司于2021年推出的XDFOI是一种高密度多维异构集成工艺,支持2.5D/3D封装和Chiplet技术。
- 通富微电:通富微电是中国领先的集成电路封装测试企业,拥有九大封装系列产品,并建成了融合2.5D、3D、MCM-Chiplet等先进封装技术的VISionS先进封装技术平台。通富微电也是AMD最大的封测供应商,占其订单总数超80%。
- 华天科技:华天科技是中国领先的集成电路封测企业,掌握FC、SiP、TSV等先进封装技术。公司已建立三维晶圆级封装平台—3D Matrix,该平台由TSV、eSiFo(Fan-out)、3DSIP三大封装技术构成。
- 盛合晶微:盛合晶微由中芯国际和长电科技于2014年合资成立,致力于提供优质的中段硅片制造和测试服务,并进一步发展先进的三维系统集成芯片业务。公司自主研发的三维先进封装技术平台SmartPoser,其核心是通过异质集成实现多芯片的高密度、高可靠性三维堆叠。
研究结论
先进封装技术是后摩尔时代半导体创新的重要趋势,能够有效提升芯片性能、降低功耗,并缓解高端芯片制造工艺受限的问题。中国半导体先进封装行业在政策支持和下游需求的双重驱动下,实现快速增长,市场规模预计到2025年将达到3551.9亿元,先进封装占比将达到32%。全球OSAT市场竞争格局形成三大梯队,第一梯队主导高端市场,第二梯队通过区域化和专精技术渗透细分领域,第三梯队则在基础市场依托代工与合作生存。中国大陆头部OSAT厂商已基本形成先进封装的产业化能力,并积极布局2.5D/3D等先进封装技术领域。