3分鐘讀懂什么是“先進封裝”!
- 分類:行業動態
- 作者:三贏興科技
- 來源:數據來源:行行查,行業研究數據庫
- 發布時間:2021-11-08 17:39
- 訪問量:
【概要描述】先進封裝較傳統封裝,提升了芯片產品的集成密度和互聯速度,降低了設計門檻,優化了功能搭配的靈活性。例如倒裝將芯片與襯底互聯,縮短了互聯長度,實現了芯片性能增強和散熱、可靠性的改善。
3分鐘讀懂什么是“先進封裝”!
【概要描述】先進封裝較傳統封裝,提升了芯片產品的集成密度和互聯速度,降低了設計門檻,優化了功能搭配的靈活性。例如倒裝將芯片與襯底互聯,縮短了互聯長度,實現了芯片性能增強和散熱、可靠性的改善。
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- 作者:三贏興科技
- 來源:數據來源:行行查,行業研究數據庫
- 發布時間:2021-11-08 17:39
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先進封裝較傳統封裝,提升了芯片產品的集成密度和互聯速度,降低了設計門檻,優化了功能搭配的靈活性。例如倒裝將芯片與襯底互聯,縮短了互聯長度,實現了芯片性能增強和散熱、可靠性的改善。

據行行查數據顯示,后摩爾定律是根據摩爾定律提出的,摩爾定律是英特爾創始人之一戈登·摩爾的經驗之談,其核心內容為:集成電路上可以容納的晶體管數目在大約每經過18個月便會增加一倍。換言之,處理器的性能每隔兩年翻一倍。
然而近些年,隨著芯片工藝不斷演進,硅的工藝發展趨近于其物理瓶頸,晶體管再變小變得愈加困難:
一方面,技術難度迅速加大。在2011年以前,傳統晶體管結構都是平面的,傳統平面晶體管結構隨著制程升級漏電等缺陷越發明顯,因此英特爾自22nm,三星和臺積電分別從14nm和16nm制程節點時期引入FinFET(鰭式場效應晶體管)技術,一直沿用到目前更先進的5nm制程。然而再往下的制程時,FinFET技術也遇到了瓶頸,晶圓廠將使用GAAFET(Gate-All-Around,閘極環繞場效應晶體管)等新技術,GAAFET是更加立體和復雜的3D晶體管,因此難度更高。同時由于“一代設備,一代工藝”,對于決定制程突破關鍵的上游設備廠商來說,難度也進一步加大,以光刻機為例,ASML是全球唯 一有能力制造EUV光刻機的廠商,而面向3nm及更先進的工藝,晶圓廠將需要一種稱為高數值孔徑(high-NA)EUV的新技術,據ASML年報披露,正在研發的下一代采用high-NA技術光刻機要等到2024年才能量產。
另一方面,由于隨著技術節點的不斷縮小,集成電路制造設備的資本投入越來越高,僅有少數幾家晶圓龍頭有能力繼續往先進制程突破。制程越先進,生產技術與制造工序越復雜,制造成本呈指數級上升趨勢。例如當技術節點向5nm甚至更小的方向升級時,普通光刻機受其波長的限制,其精度已無法滿足工藝要求,需要采用昂貴的EUV光刻機,1臺EUV價格約14億元。或者采用多重模板工藝,重復多次薄膜沉積和刻蝕工序以實現更小的線寬,使得薄膜沉積和刻蝕次數顯著增加,意味著需要更多的光刻機、刻蝕和薄膜沉積等設備。以5nm節點為例,設備支出高達31億美元,是14nm納米的2倍以上,28nm的4倍左右。
因上述原因,摩爾定律逐漸放緩,后摩爾時代到來,先進封裝因能同時提高產品功能和降低成本是后摩爾時代的主流發展方向。半導體封裝技術發展大致分為四個階段,全球封裝技術的主流處于第三代的成熟期,主要是CSP、BGA封裝技術,目前封測行業正在從傳統封裝(SOT、QFN、BGA等)向先進封裝(FC、FIWLP、FOWLP、TSV、SIP等)轉型。

半導體景氣度持續向上,封測廠稼動率接近滿載,未來訂單能見度高,未來業績確定性高增。近期,世界半導體貿易統計組織(WSTS)再次上調2021年全球半導體增速至19.7%,并且預計2022年將繼續保持8.8%高速增長。根據媒體報道,部分晶圓代工廠Q3將再次將報價高上調三成,遠高于市場預期的15%。各類芯片如功率半導體、電源管理芯片、MCU繼續處于缺貨漲價的狀況,半導體的供不應求將至少持續至2022年。半導體封測屬于重資產行業,工廠產能稼動率對企業盈利能力至關重要。在目前半導體超級景氣當中,國內封測產能也處于供不應求當中,產能稼動率接近100%,訂單能見度達到5-6個月,并出現了部分價格上漲。封測板塊在滿產漲價狀況下未來業績有望超預期增長。
后摩爾時代封裝環節戰略地位凸顯,先進封裝前景廣闊。在晶圓代工制程越來越小的情況下,行業內逐步采用倒裝、晶圓級封裝、扇出型封裝、3D封裝、SIP(系統級封裝)等先進封裝來維持摩爾定律的進展。據市場調查公司Yole,全球先進封測行業的市場規模將繼續增長,預計從2020年的260億美元增長到2025年的380億美元,年均復合增速達到8%。先進封裝將成為全球封測市場的主要推動力和提升點,同時,先進封裝相較于傳統封裝具有更高的附加值。

先進封裝市場規模增速顯著高于傳統封裝,預計21-26年中國大陸先進封裝市場規模CAGR將達18.0%。全球來看,據Yole預計,全球先進封裝市場規模將由2019年的約290億美元攀升至2025年的約420億美元,20-25年CAGR約為6.6%,2025先進封裝占比達到49.7%。據中國產業信息網數據,中國大陸先進封裝市場規模占大陸封測市場比例由2017年的11.3%上升至2020年的13.1%。對比全球平均水平,我國先進封裝市場份額占比仍處低位,產業升級空間廣闊。通過統計長電、通富、華天等主要封測廠商20-21年募投擴產項目,觀察到大陸主要封測廠商先進封裝產業化布局或已迎來提速,預計先進封裝市場規模占比將加速提升。17-20年先進封裝占比共提升1.8pct,預計21-26年先進封裝占比將以每三年約+3.5pct的速度加速提升,預計2026年中國大陸先進封裝市場規模占比將達20%,結合前瞻產業研究院對2026年我國封裝市場規模的預測(4429億元),預計2026年中國先進封裝市場規模將達到885.8億元,預計21-26年先進封裝市場規模CAGR將達18.0%。先進封裝工藝將成為引 領中國大陸封測行業增長的核心動能。

前道工藝向后延伸,先進封裝任重道遠。先進封裝是指前沿的倒裝芯片封裝(FC,Flip chip)、晶圓級封裝(WLP,Wafer level packaging)、系統級封裝(SiP,System In a Package)和2.5D、3D封裝等,作為提高連接密度、提高系統集成度與小型化的重要方法,在單芯片向更高端制程推進難度大增時,擔負起延續摩爾定律的重任。先進封裝使用晶體管的前道制造方式,制作后道連接電路,故先進封裝的工藝流程與前道相似,所需設備類別也大體相同,只在關鍵尺寸與精度上同前道有區別。使用圓片級封裝時,涂膠顯影設備所需尺寸與前道相同,主要為8/12寸涂膠顯影設備。

先進封裝與傳統封裝以是否焊線來區分,先進封裝主要有倒裝芯片(FC)結構的封裝、晶圓級封裝(WLP)、2.5D封裝、3D封裝等。分為兩個方向:(1)小型化:3D封裝突破傳統的平面封裝的概念,通過單個封裝體內多次堆疊,實現了存儲容量的倍增,進而提高芯片面積與封裝面積的比值。(2)高集成:系統級封裝SiP能將數字和非數字功能、硅和非硅材料、CMOS和非CMOS電路以及光電、MEMS、生物芯片等器件集成在一個封裝內,在不單純依賴半導體工藝縮小的情況下,提高集成度,以實現終端電子產品的輕薄短小、低功耗等功能,同時降低廠商成本。

數據來源:行行查,行業研究數據庫 www.hanghangcha.com
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