晶圆厂与封测厂携手，共筑先进封装新未来

引言

随着半导体技术的飞速发展，摩尔定律逐渐逼近物理极限，传统依靠缩小晶体管尺寸来提升性能的方法面临严峻挑战。在此背景下，先进封装技术作为超越摩尔定律的重要途径，正成为半导体行业新的焦点。晶圆厂和封测厂齐发力，共同推动先进封装技术的创新与应用，为半导体行业带来新的增长点。本报告将深入探讨先进封装技术的现状、发展趋势及其对半导体行业的影响。

 

一、先进封装技术的重要性日益凸显

1.1 摩尔定律的放缓与封装技术的崛起

摩尔定律指出，集成电路上可容纳的晶体管数目大约每18至24个月就会翻一倍，处理器性能大约每两年翻一倍，同时价格下降为之前的一半。然而，随着工艺制程进入10nm以下，芯片设计成本快速提高，且越来越接近物理极限，摩尔定律明显放缓。根据International Business Strategies (IBS)的数据，16nm工艺的芯片设计成本为1.06亿美元，而5nm则增至5.42亿美元。

 

面对这一挑战，业界开始将研发重点从“如何把芯片变得更小”转变为“如何把芯片封得更小”。先进封装技术通过提高集成度和性能、降低成本，成为延续摩尔定律的重要途径。

 

1.2 先进封装技术的定义与功能

芯片封装是用特定材料、工艺技术对芯片进行安放、固定、密封，保护芯片性能，并将芯片上的接点连接到封装外壳上，实现芯片内部功能的外部延伸。芯片封装完成后，还需进行芯片测试以确保封装的芯片符合性能要求。通常认为，集成电路封装主要有电气特性的保持、芯片保护、应力缓和及尺寸调整配合四大功能。

 

二、先进封装技术的演进与发展现状

2.1 封装技术的五个发展阶段

迄今为止，全球集成电路封装技术一共经历了五个发展阶段：

 

通孔插装时代：以DIP（双列直插封装）、SIP（单列直插封装）技术为代表。

表面贴装时代：以LCC（无引线芯片载体）、SOP（小外形封装）为代表，用引线替代引脚并贴装在PCB板上。

面积阵列时代：以BGA（球栅阵列封装）、CSP（芯片尺寸封装）、FC（倒装焊封装）等先进封装技术为代表，封装体积大幅缩减，系统性能显著提升。

多芯片封装与系统级封装时代：MCM（多芯片模块）、SiP（系统级封装）、Bumping等技术快速发展，封装技术从单芯片封装向多芯片封装、从封装元件向封装系统演变。

立体结构封装时代：MEMS（微机电机械系统封装）、TSV（硅通孔）、FO（扇出型封装）等立体结构型封装技术相继出现，封装产业链进入复杂集成时代。

2.2 当前主流技术与未来趋势

当前，全球封装行业的主流技术处于以CSP、BGA为主的第三阶段，并向以SiP、FC、Bumping为代表的第四阶段和第五阶段封装技术迈进。根据SemiconductorEngineering预测，全球半导体封装市场规模将由2020年的650.4亿美元增长至2027年的1186亿美元，复合增长率为6.6%。其中，先进封装复合增长率超过传统封装，有望于2027年市场规模超过传统封装，达到616亿美元。

 

先进封装技术多样，包括FO、WLCSP（晶圆级芯片规模封装）、FCCSP（倒装芯片级封装）、FCBGA、2.5D封装、3D封装、SiP等。这些技术通过提高集成度和性能、降低成本，满足市场对电子设备小型化、系统化和信息传递速度不断提升的需求。

 

三、晶圆厂和封测厂在先进封装中的角色与发力

3.1 晶圆厂的优势与布局

晶圆厂在先进封装中的地位领先，尤其是高端封装的实现越来越依赖前道技术。台积电、英特尔和三星等晶圆厂凭借先进封装需求走高，封装收入在全球市场中占据重要地位。

 

台积电：早在2008年便成立集成互连与封装技术整合部门，专门研究先进封装技术。目前，台积电已形成CoWoS、InFO、SoIC技术阵列，并在2020年宣布将其2.5D和3D封装产品合并为一个全面的品牌3DFabric技术，进一步加速3D IC生态系统的创新及完备。

英特尔：同样在先进封装领域投入巨资，通过不断迭代新型封装技术，提升产品性能和市场竞争力。

三星：在3D封装技术方面取得显著进展，通过TSV等关键技术实现芯片间的垂直互联，提高集成度和性能。

3.2 封测厂的专业化与创新

半导体产业垂直分工造就专业委外封装测试企业(OSAT)。封测厂通过专业化服务，为晶圆厂提供高质量的封装测试解决方案。在先进封装领域，头部OSAT厂商如安靠、日月光、长电科技等凭借技术创新和规模效应，不断推动封装技术的进步。

 

四、先进封装技术的市场前景与机遇

4.1 市场规模与增长潜力

根据Yole的预测，全球先进封装市场将持续增长。2023年全球先进封装营收为378亿美元，占半导体封装市场的44%，预计2024年将增长13%至425亿美元，2029年增长至695亿美元，CAGR达11%。其中，2.5D/3D封装增速最快，高端封装市场规模将从2023年的43亿美元增长至2029年的280亿美元，CAGR达37%。

 

4.2 应用领域与市场需求

先进封装技术在多个应用领域展现出巨大潜力。在高性能计算领域，先进封装技术通过提高集成度和性能，满足超算和AI芯片对算力和带宽的极致需求；在消费电子领域，随着智能手机、可穿戴设备等产品的不断迭代升级，对芯片封装技术的要求也越来越高；在汽车电子和工业物联网领域，先进封装技术通过提高系统的可靠性和稳定性，保障产品的长期稳定运行。

 

4.3 国产替代与全球竞争

面对美国等国家的制裁和技术封锁，中国半导体行业加速国产替代进程。在先进封装领域，国内企业如长电科技、通富微电、华天科技等凭借技术创新和市场拓展，逐步缩小与国际领先企业的差距。未来，随着全球半导体市场的持续复苏和中国市场需求的快速增长，国产先进封装技术将迎来更加广阔的发展空间。

 

五、结论与展望

先进封装技术作为超越摩尔定律的重要途径，正成为半导体行业新的焦点。晶圆厂和封测厂齐发力，共同推动先进封装技术的创新与应用，为半导体行业带来新的增长点。未来，随着全球半导体市场的持续复苏和中国市场需求的快速增长，先进封装技术将迎来更加广阔的发展空间。同时，国内企业需加强技术创新和市场拓展，提高国产先进封装技术的国际竞争力，为半导体行业的自主可控贡献力量。