電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）當前，摩爾定律失速已經(jīng)成為不爭的事實，不過我們看到高端計算芯片的性能提升并不慢，尤其是像英偉達通用算力GPU這樣的產(chǎn)品，以及AMD、英特爾等公司推出的高端計算芯片，每一代更新都有巨大的提升。其中，先進封裝發(fā)揮了重要的價值。

先進封裝是封裝技術向小型化、多引腳、高集成目標持續(xù)演進的產(chǎn)物。傳統(tǒng)封裝主要是以單芯片為主體進行封裝，包括DIP、SOP、SOT、TO、QFP、QFN等不同的封裝類型。先進封裝包括FC、FIWLP、FOWLP、TSV、SIP等方式，其中TSV主要是以2.5D或者3D的方式，將多芯片進行堆疊封裝的工藝——2.5D封裝一般是通過中介層將裸片(die)連接在一起，3D封裝則是直接將不同的die直接堆疊在一起。

通過堆疊的方式，先進封裝讓高性能計算芯片在相同的單位面積上迸發(fā)出更高的性能。

晶圓代工和IDM巨頭引領先進封裝

先進封裝提升了芯片產(chǎn)品的集成密度和互聯(lián)速度，是超越摩爾定律的有效手段，因此得到了市場的廣泛關注。根據(jù)市場調研機構Yole的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2021年全球先進封裝市場規(guī)模374億美元，到2027年有望達到650億美元，2021年至2027年復合年均增長率為9.6%。

另有行業(yè)分析數(shù)據(jù)指出，目前晶圓代工廠和封測大廠在先進封裝領域擁有明顯的市場領導地位，其中臺積電、英特爾、日月光、安靠、長電科技和三星六家廠商在該領域的合計市占比超過了80%。其中，臺積電更是憑借其先進的制造工藝和出色的品質控制，已經(jīng)從2021年的市場第三上升到了市場首位。

2009年，臺積電重新請回了蔣尚義，出發(fā)點是為了在28nm這一先進制程實現(xiàn)領先。不過，蔣尚義的回歸也帶來一套先進封裝的技術理念。臺積電正是從2009年開始大張旗鼓布局先進封裝。

目前，臺積電已經(jīng)擁有2.5D和3D的先進封裝能力。2.5D也就是當前大火的CoWoS封裝技術，臺積電于2011年正式推出了自己的CoWoS封裝技術，目前已經(jīng)成為該公司除先進制程之外的另一大殺手锏，英偉達的A100和H100芯片都是受益于這項強大的封裝技術。

CoWoS由CoW和oS組合而來：CoW表示Chip on Wafer，指裸片在晶圓上被拼裝的過程；oS表示on Substrate，指在基板上被封裝的過程。2011年，臺積電在與賽靈思合作推出Virtex-7 HT系列FPGA的過程中，系統(tǒng)性地開發(fā)了TSV、μBump及RDL技術，這些便是CoWoS技術中的核心技術，代替了傳統(tǒng)引線鍵合用于裸片間連接，大大提高了互聯(lián)密度以及數(shù)據(jù)傳輸帶寬。


不過，發(fā)展初期，只有賽靈思這樣的高端FPGA產(chǎn)品才用得起CoWoS技術，原因就是成本太高了。為了能夠把蘋果等公司也拉入到CoWoS技術的客戶名單里，臺積電又開發(fā)了一個廉價版的CoWoS技術——InFO技術。其相較于傳統(tǒng)封裝，降低了芯片面積，并具有CoWoS技術一定的優(yōu)勢。

CoWoS技術是將處理器、內存和其他功能器件排布在硅中介層上，先經(jīng)由硅中介層上方的μBump連接，讓硅中介板之內金屬線可連接不同芯片的電訊號，然后再通過TSV穿孔來連結下方的μBump，最后通過導線板連接外部的μBump。由于使用了硅中介層，CoWoS技術雖然連接密度更高，但也確實價格不菲。于是臺積電把硅中介層換成了其他材料，犧牲了連接密度，卻換來了成本的大幅下降。

AI芯片讓CoWoS技術名稱大噪，從英偉達推出的首款采用CoWoS封裝的GPU芯片GP100，到現(xiàn)在的A100和H100，臺積電的CoWoS技術越來越受到行業(yè)的認可。

臺積電的腳步并沒有停下，而是又提出了真正的3D堆疊技術——SoIC技術，這項技術于2018年首次對外公開。目前，SoIC技術的進展也非常順利，根據(jù)供應鏈人士透露，AMD和蘋果等公司都試產(chǎn)了基于臺積電SoIC技術的芯片。據(jù)悉，相關芯片也是SoIC技術和InFO技術混合使用，以實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化，搭載相關芯片的終端預計將會在2025年逐步推向市場。

在先進封裝領域，英特爾據(jù)悉目前是緊隨臺積電之后，擁有2.5D封裝工藝EMIB技術和3D封裝工藝Foveros技術、Co-EMIB技術。同時，英特爾提出自己的創(chuàng)新思路，該公司在自己的先進封裝藍圖中提出，計劃將傳統(tǒng)基板換成玻璃基板。英特爾表示，玻璃基板不僅能提高基板強度，還可以進一步降低功耗，提升能源利用率。此外，英特爾還計劃在芯片內部逐步引入光學器件。

除了英特爾和臺積電，傳統(tǒng)封測廠也有自己的先進封裝計劃，安靠擁有2D封裝SWIFT技術和HDFO技術，3D封裝SLIM技術；長電科技擁有2D封裝FOECP技術和2.5D封裝XDFOI技術；日月光擁有2D封裝FOCOS技術和2.5D封裝FORB技術，等等。

可見，先進封裝已經(jīng)成為高端芯片市場不可或缺的一項技術，不過相對而言，傳統(tǒng)封測廠在這方面逐漸處于一定的落后位置。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2022年先進封裝在整體封裝市場的占比已經(jīng)接近三成，未來這一比例將持續(xù)擴大。當前，先進封裝增速高于整體封裝，2.5D/3D 封裝增速居先進封裝之首。

國內產(chǎn)業(yè)鏈在先進封裝中的機會

長期以來，封裝測試環(huán)節(jié)都是芯片產(chǎn)業(yè)鏈的底端，因此很早就從日韓向中國大陸轉移。因此，大陸擁有全球領先的封測大廠——長電科技、通富微電和華天科技。當然，這幾家廠商也都有自己的先進封裝規(guī)劃。

那么，除了封測環(huán)節(jié)，國內廠商還能在先進封裝發(fā)展中捕捉到哪些機會呢？

這個核心命題是chiplet，無論是2.5D封裝還是3D封裝，die是其中的核心環(huán)節(jié)，那么國內產(chǎn)業(yè)鏈除了直接布局先進封裝工藝之外，也可以關注die本身和die to die之間的互聯(lián)技術。

目前，國產(chǎn)企業(yè)在核心芯片如計算芯片、內存芯片方面還存在技術代差，不過可以積極擁抱UCIe的行業(yè)標準，在特色功能die上發(fā)力，借此打入AMD、英特爾、高通、三星、臺積電等大廠的供應鏈。另外，先進封裝和AI芯片掛鉤更加明顯，AI芯片對于一般芯片的設計規(guī)模要求最高，且需整合高速I/O、高速網(wǎng)絡等功能單元，也是一個可以切入產(chǎn)業(yè)鏈的方向。

除了芯片本身，設備端也是國產(chǎn)公司打入先進封裝產(chǎn)業(yè)的一個有效渠道。晶圓級封裝需要的設備與前道晶圓制造類似，涉及***、涂膠顯影設備、薄膜設備、電鍍設備、刻蝕設備、清洗設備、量測設備等。國產(chǎn)廠商如北方華創(chuàng)、芯源微、盛美上海、中科飛測等都有借力的機會。

寫在最后

從臺積電先進封裝的發(fā)展來看，這個產(chǎn)業(yè)需要有超級甲方的帶領，比如臺積電客戶中早期的賽靈思，后來的蘋果，再后來的AMD和英偉達等，只要超級客戶能夠覆蓋先進封裝額外的高成本。在國內，如果要主導自己的chiplet行業(yè)規(guī)則，也需要這樣的超級甲方。

目前，先進封裝處于供不應求的狀態(tài)。此前有行業(yè)信息稱，由于訂單旺盛，客戶要求臺積電擴充CoWoS產(chǎn)能，導致臺積電先進封裝CoWoS產(chǎn)能吃緊，缺口高達一至二成。也就是說，國內產(chǎn)業(yè)鏈在這方面還有窗口期，要更好地把握住。