百亿美元市场背后的技术之战 芯片先进封装脉动全球

4月5日，华为公开了3D堆叠芯片封装专利技术，引发热议。该项技术是基于旧节点，采用混合3D堆叠方式，相对现有的2.5D和3D封装技术更具有通用性。这也是华为被美国制裁后，为保持自身竞争力，在封装领域的又一技术突破。由此可见，先进封装技术无疑将会成为全球巨头厂商角逐的重要战场。

一、芯片行业背景

随着5G、高性能运算、人工智能（AI）和物联网技术的迅速发展，数字化进程加快，芯片市场需求提高显著。

另一方面，疫情爆发催生出了“宅经济”效应，远程办公及学习人数剧增，数码设备需求加大也推动着芯片需求上升。

根据半导体产业协会公布数据，2021年全球芯片销售额达到5559美元。中国芯片总销售额为1925亿美元，同比增长27.1%；美洲同比增长27.4%，欧洲增长27.3%；亚太地区/其他国家增长了25.9%；日本则增长了19.8%。

二、先进封装技术

随着终端应用如手机、电脑、AI等更加智能化、精密化发展，其对高算力、高集成化芯片的需求提升，传统封装集成技术已不能满足市场需求，随之以FlipChip（倒装）、2.5D/3D IC（立体封装）、WLP（晶圆级封装）、Sip（系统级封装）为代表的先进封装技术将成为未来发展趋势。

传统封装技术效率较低，封装体积大。先进封装技术能实现更高密度的集成，减少面积浪费，缩小芯片间的连接距离，提高元器件的反应速度，极大降低成本。

被业界称为“芯片高级乐高游戏”的先进封装，不断吸引大厂争相投入。无论是台积电、三星、英特尔，还是传统的OSAT厂商日月光、安靠、长电科技等都加大先进封装产业布局、在技术对决上形成强烈竞争。

台积电：

TSMC（台积电）目前已将其先进封装相关技术2.5/3D， 整合为"3D Fabric"集成化技术 ，可以应用到不同类型的芯片（例如处理器、内存或传感器）堆叠，能实现芯片尺寸更小、性能更强，降低成本。

三星：

三星现以I-Cube（2.5D）、X-Cube（3D）两种封装技术为主，其立足于自身存储技术优势，运用2.5/3D堆叠封装技术协助客户降低设计成本，这很大程度上确保其封装产能规模稳定扩充。

英特尔：

英特尔拥有可实现逻辑计算芯片高密度的 3D 堆叠封装技术 Foveros；融合了2D 和 3D 封装技术的Co-EMIB；未来会进一步开发“全新全方位互连（ODI）技术”，为多芯片封装中的小芯片之间的全方位互连通信提供更高的灵活性。

三、市场规模及投资

根据半导体分析机构Yole数据显示，2021年全球封装市场规模约达777亿美元，其中全球先进封装市场规模约为 321亿美元，约占比41.3%。Yole预测，先进封装在全部封装的占比将从2021年的41.3%增长到2025年的49.4%，已成为封装技术迭代的主要动力。

投资方面，2021年，全球半导体厂商在先进封装领域的投资约为119亿美元。其中，英特尔投入35亿美元，以支持Foveros3D封装技术和EMIB(嵌入式多芯片互连桥接)技术的发展；台积电投入30.5亿美元，为3D片上系统组件定义新的系统级路线图和技术；日月光投入20亿美元，进一步推进Chip Last FOCoS先进封装量产及技术升级；三星作为3D堆叠内存解决方案的领导者，在先进封装领域的资本支出为15亿美元。

四、先进封装设备升级

芯片先进封装市场潜力巨大，相应的先进封装设备赛道也十分明朗。

但随着先进封装技术向更高密度集成发展，其对封装设备在更小线宽处理、颗粒控制、工艺精度控制、机台稳定性等方面提出了更高的要求。芯片封装过程中使用高精度、高稳定性、高效率的贴片机等设备，可以极大地提高封装效率和出品良率。因此，芯片贴装设备升级是封测厂商在未来投资重点。

可编程高精力控，降低损耗

国奥直线旋转电机带有“软着陆”功能，可实现±1g以内的稳定力度控制，支持速度、加速度及力度控制的程序化设定，使贴装头能够以非常精准的压力触碰芯片表面，降低损耗；

采用中空Z轴设计，预留气管接口，真空吸取、即插即用，并可根据元件结构及特性提供定制化服务。

高精度对位、贴片，保证良率

微米级位置反馈，获取精准数据，±0.01N力控精度，±2μm直线重复定位精度，±0.01°旋转重复定位精度，径向偏摆小于10μm，编码器分辨率标准1μm，可在高速运行状态下仍稳定输出，提升良率及可靠性。

“Z+R”轴集成设计，提升速度

创新性的双轴集成化解决方案，将传统“伺服马达+滚珠丝杆”合二为一，解决了Z轴自重负载问题，高速、精准完成元件Pick & Place，贴装等动作，推力曲线平滑，峰值推力8-50N，有效行程10-50mm ，超高循环寿命，实现高效生产。

体积小，重量轻，可电机组合排列

直线旋转电机LRS2015重量仅605g，轻巧的机身重量大大减轻了设备高速运动中负载带来的影响。电机厚度仅为20mm，在设备有限的内部空间中可以并排安装多组电机，减少芯片贴装往复运动过程，提升设备贴装效率。