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Chiplet异构集成技术
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后摩尔时代,先进封装迈向“C位”
半导体行业观察· 2025-10-04 02:14
文章核心观点 - 半导体行业进入“后摩尔时代”,先进封装技术成为实现系统级性能跃升的关键载体,替代单纯依赖制程突破的发展模式 [1] - 全球先进封装市场增长强劲,2030年市场规模预计突破794亿美元,2024-2030年复合年增长率达9.5%,AI与高性能计算是主要驱动力 [1] - 国际巨头(台积电、英特尔、三星)与国内厂商(长电科技、通富微电、华天科技等)在先进封装领域展开激烈竞争,技术路径各具特色 [1][17] - 国内封测企业通过技术攻坚和产业链协同加速发展,在2.5D/3D封装、Chiplet等关键领域持续发力,旨在为产业链自主可控提供关键支撑 [17][32] 行业背景与市场前景 - 传统芯片制程迭代受物理极限和成本激增挑战,先进封装技术凭借灵活性强、集成密度高、尺寸小、性能好等优势成为破局方向 [1] - 先进封装技术包括倒装芯片封装、晶圆级封装、系统级封装和2.5D、3D封装等 [1] - 2025年全球先进封装市场规模预计达569亿美元,首次超越传统封装,2028年或达786亿美元 [32] 国际厂商技术布局 台积电 - 以CoWoS、InFO和SoIC三大核心技术构建覆盖全场景的“3D Fabric”先进封装平台,在全球高端封装产能中占主导地位 [2] - CoWoS-S5技术支持8颗HBM3内存与2颗SoC芯片集成,中介层面积达2400mm²,为NVIDIA H100 GPU提供5.3TB/s内存带宽,性能较前代提升3倍 [5] - CoWoS-S5采用混合键合技术,键合间距缩小至1μm,I/O密度达120万/平方毫米,较传统微凸块技术提升70倍 [5] - InFO技术通过高密度RDL直接互连实现低成本、薄型化封装,为独占苹果A系列处理器打下基础 [5] - SoIC技术采用晶圆对晶圆混合键合方案,实现真正3D芯片堆叠,凸块密度更高,传输速度更快,功耗更低 [5][6] 英特尔 - 以EMIB和Foveros为核心构建异构集成能力,瞄准高性能计算与AI芯片市场 [7] - EMIB技术通过硅桥连接裸片,避免使用硅中介层,其EMIB-T技术引入TSV通孔供电,信号传输速度达32Gb/s,兼容UCIe 2.0协议 [7][10] - Foveros技术实现不同工艺、功能芯片的垂直堆叠,关注互连密度、功率效率和可扩展性 [10] - 积极布局玻璃封装和CPO(共封装光学)领域,首款玻璃封装测试芯片已于2023年展示,计划2025-2030年量产 [10] 三星 - 构建以I-Cube和X-Cube为核心的技术体系,覆盖2.5D和3D IC封装领域 [11] - I-Cube技术细分为I-Cube S、I-Cube E及H-Cube方案,满足多样化需求 [11][12] - X-Cube技术通过TSV实现芯片垂直连接,分为凸点连接和混合键合两种方案 [12] - 推出SAINT技术体系聚焦存储与逻辑芯片协同封装,其中SAINT-D技术通过热压键合工艺实现HBM的12层垂直堆叠,消除对硅中介层依赖 [13][15] - 推进SoP(面板级系统)技术商业化,采用415mm×510mm超大尺寸面板作为封装载体,直接对标台积电SoW和英特尔EMIB工艺 [14] 国内厂商发展现状 整体态势 - 2024年中国先进封装市场规模达698亿元,同比增长18.7% [17] - 国内封测企业通过技术突破和产能扩张,在2.5D/3D封装、Chiplet集成等关键领域持续发力 [17] 长电科技 - 2025年上半年营业收入186.05亿元,同比增长20.14% [18] - 以自主开发“XDFOI Chiplet平台”为核心,构建覆盖2.5D、3D等多维异构集成场景的先进封装体系 [18] - 平台可实现50μm以下厚度中介层与40μm微凸点间距,目前已进入稳定量产阶段 [18] - 2025年上半年汽车电子业务同比增长34.2%,工业及医疗领域同比增长38.6% [19] 通富微电 - 2025年上半年营业收入130.38亿元,同比增长17.67%,归母净利润4.12亿元,同比增长27.72% [20] - 在大尺寸FCBGA开发方面取得重要进展,大尺寸FCBGA已进入量产阶段 [20] - 获得“扇出型封装方法”发明专利授权,新获专利授权18个,较去年同期增加28.57% [20] - 基于玻璃基板的先进芯片封装技术已通过阶段性可靠性测试 [21] 华天科技 - 2025年上半年开发完成ePoP/PoPt高密度存储器及车规级FCBGA封装技术,2.5D/3D封装产线完成通线 [21] - 2025年8月设立子公司南京华天先进封装有限公司,主营2.5D/3D等先进封装测试业务 [21] - CPO封装技术关键单元工艺开发进行中,FOPLP封装已通过客户可靠性认证 [22] 其他国内企业 - 云天半导体聚焦晶圆级三维封装、扇出型封装及TGV转接板等工艺 [22] - 越摩半导体提供SiP、fcBGA、Chiplet等先进封装解决方案 [22] - 矽迈微电子建成国内首条基板扇出型封装产线 [22] 行业活动与展望 - 2025湾区半导体产业生态博览会(湾芯展)将于10月15-17日在深圳举办,聚焦先进封装赛道,成为洞察全球趋势的重要窗口 [24][25] - 国内产业链相关厂商通过全面布局、深度绑定和技术专注,正逐步缩小与国际头部的差距,为中国半导体产业赢得下一个十年提供关键支撑 [32]