先进封装或将呈现赢家通吃的局面-先进封装材料pdf 电子书

前言：

在摩尔定律发展趋缓的大背景下，通过先进封装技术来满足系统微型化、多功能化，成为集成电路产业发展的新趋势。

封测产业在半导体产业链中的地位愈发重要，有望成为集成电路产业新的制高点，同时也将迎来更多发展机遇。

作者 ｜ 方文

图片来源 ｜  网 络

封测产业新的提速发展

如今中国封测产业面临政策机遇、市场机遇以及技术机遇。在政策机遇方面，从2016年到2020年，相关部门都在发布新的集成电路产业政策，对于封测产业有了很大力度的支持，且新的政策仍在不断出台。

在市场机遇方面，中国的封装产业有很大的发展空间。据了解，2021年中国集成电路进口量为6354．8亿块，同比增长16．9％，2013—2021年GAGR为11．3％。2021年中国集成电路进口用金额为4325．5亿美元，同比增长23．6％，2013—2021年GAGR为9．4％。国内市场所需的高端集成电路产品，如通用处理器、存储器等关键核心产品仍然依赖进口。因此，中国的封装产业本土化发展潜力巨大。

在技术机遇方面，由于摩尔定律发展至今已遇到瓶颈，芯片特征尺寸已接近物理极限，先进封装技术成为延续摩尔定律的重要途径。这也使得封测企业迎来良机，先进封测技术成为行业的热点，在未来的10～20年中，异构集成技术的发展将会明显提速。

在这三大机遇的共同作用下，中国封测产业也迎来了新的提速发展。

设计、制造、封测三业占比日趋合理

此前，中国半导体产业相比较于芯片制造和芯片封测产业而言，更注重芯片设计行业，而这一现象也在逐步好转。

如今，中国集成电路产业的三业占比（设计／制造／封测）更趋合理，中国半导体行业协会统计数据显示，2021年中国集成电路产业销售额为10458．3亿元。其中设计业、制造业、封测业的占比为43．2％：30．4％：26．4％。

世界集成电路产业三业结构合理占比（设计：晶圆：封测）为3：4：3，可见，中国集成电路的封装测试业的比例尚处于IC制造业比较理想的位置。

如今国内封装测试业分布区域，主要集中于长江三角洲地区。江苏、上海、浙江三地2020年封测业销售额合计达到1838．3亿元，占到2020年我国封测业销售额的73．3％。江苏省半导体行业协会统计，截至2020年底，中国半导体封测企业有492家，其中2020年新进入半导体封测（含投产／在建／签约）的企业共71家。江苏封测企业数量最多时共有128家，其次是广东97家、山东48家、安徽40家、上海38家、浙江34家。截至目前，2021年数据尚未发布，但全国封测产业整体分布态势保持不变。

台积电：最早一批入局先进封装

作为晶圆制造龙头，台积电也是最早开始布局先进封装的上游厂商之一。目前CoWoS已发展到第五代，台积电已将自身的先进封装技术整合为了3DFabric技术平台，包含台积电前端的SoIC技术和后端CoWoS、InFO封装技术。

据悉，最早推出的CoWoS是一种基于TSV（硅通孔）的封装技术，由于这种技术能够灵活地适应SoC、小芯片和3D堆栈等多个类型的芯片，因此被主要用于高性能计算（HPC）和人工智能（AI）计算领域。

如今CoWoS是使用最广泛的2．5D封装技术，英伟达、博通、谷歌、亚马逊、NEC、AMD、赛灵思、Habana等公司的产品都采用了这一技术。绝大多数使用HBM的高性能芯片，包括大部分创企的AI训练芯片都是应用了CoWoS技术。

相对来说，CoWoS的性能更好，但成本较高；InFO则采用RDL（重新布线层）代替硅中介层，无须TSV，性价比更高。这一技术还帮助台积电抢下了如今其第一大客户苹果的订单。

相比CoWoS和InFO技术，SoIC可以提供更高的封装密度和更小的键合间隔。SoIC是台积电异构小芯片封装的关键，具有高密度垂直堆叠性能。该技术可帮助芯片实现高性能、低功耗和最小的RLC（电阻、电感和电容）。

更重要的是，SoIC和CoWoS／InFO可以共用，基于SoIC的CoWoS或InFO封装将会带来更小的芯片尺寸，实现多个小芯片集成。

三星：先进封装拥有四种方案

竞争苹果A系列处理器订单失利后，三星电子在2015年建立了特别工作小组，以三星电机为主力，开发出了第一代面板级扇出型封装（FOPLP）。

该技术最先用于Galaxy Watch智能手表。通过FOPLP技术，三星将Galaxy Watch的电源管理电路（PMIC）、应用处理器和动态随机存储（DRAM）集成在了同一个大型封装中。

具体来说，三星的先进封装包括I－Cube、X－Cube、R－Cube和H－Cube四种方案。

对于自己的先进封装产品，三星电子提供了两种商业模式。第一种，其客户可以选择三星电子晶圆代工部门的封装产品或安靠等封测合作伙伴产品；第二种，客户则可以移交COT（客户拥有的工具）、COPD（客户拥有的物理设计）模型获得。

据韩媒报道，三星电子在DS（半导体事业暨装置解决方案）事业部内新设立了测试与封装（TP）中心，意图与台积电在先进封装领域进行竞争。

英特尔：AWS成首个IFS封装客户

在EMIB正式披露后不久，当时英特尔代工业务的重磅客户、FPGA龙头Altera推出了行业中第一款异构系统级封装芯片，集成了SoC、Stratix10 FPGA和SK海力士的HBM2。

这颗芯片利用英特尔的EMIB技术，实现了DRAM与FPGA的互连问题，初步向外界展示了英特尔先进封装的性能。自2017年至今，英特尔的EMIB产品一直在出货且不断迭代。

紧接着，2019年7月，英特尔向行业分享了新的三大先进封装技术，分别为Co－EMIB、ODI和MDIO。

如今，英特尔的EMIB和Foveros都已进行了多次迭代。Sapphire Rapids成为英特尔首个批量出货的至强数据中心处理器，下一代EMIB的凸点间距也将从55μm缩短至45μm。

Foveros已经实现了在Meteor Lake中的第二代部署，具有36μm的凸点间距。此外，英特尔还在研发下一代Foveros技术Foveros Omni和Foveros Direct。

除了技术，英特尔甚至连封装客户都已经找好了。在去年的英特尔架构日上，AWS宣布将成为首个使用英特尔代工服务（IFS）封装解决方案的客户。

结尾：

先进封装或者说芯片成品制造，将成为后摩尔时代重要颠覆性技术之一，特别是后道成品制造在产业链中的地位愈发重要，有望成为集成电路产业新的制高点。

如今，英特尔、三星、台积电等芯片制造巨头都在加强自己的先进封装。封测厂商却难以具备前端制造的优势，很多封测玩家在先进封装上已落后于第一梯队。虽然三星等制造巨头仍强调和封测玩家的合作，但未来封装行业的走势难以预料。

部分内容来源于： 半导体行业观察：群雄竞逐先进封装，后道制造迎来拐点； 中国电子报：延续摩尔定律，还看先进封装；中国电子报：先进封装将成为全球封装市场主要增量； 芯东西：火拼先进封装！台积电英特尔三星急了

       原文标题 : AI芯天下丨趋势丨先进封装或将呈现赢家通吃的局面