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Chiplet设计范式
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先进封装,再起风云
半导体行业观察· 2026-01-29 09:15
行业背景与市场前景 - 全球半导体市场预计在2025年增长21%,达到7934.49亿美元,若2026年增长率达到26%,市场规模将达到约1万亿美元[2] - 先进封装技术正成为行业增长的重要引擎,当前全球先进封装市场规模已达460亿美元,到2028年前后可能超过794亿美元[2] - 随着AI芯片爆发、HBM内存普及及高速信号传输需求提升,行业竞争焦点已从工艺制程转向先进封装[2] - 台积电、Intel、三星正加大先进封装领域的研发与投入,行业竞争进入白热化阶段[2] 台积电的先进封装布局 - 台积电计划在嘉义AP7工厂新建WMCM生产线,目标在2026年底实现月产6万片晶圆,并在2027年将产能翻倍至12万片[3] - WMCM技术采用逻辑SoC与DRAM平面封装架构,以重布线层替代传统中介层,是CoWoS基础上的终极演化,可将内存与CPU、GPU、NPU集成于同一晶圆[3] - 该技术能极大缩短信号传输路径,提升互连密度与散热性能,将独家适配苹果iPhone 18搭载的A20系列芯片,配合2nm制程实现性能跃升[3] - 相比当前苹果采用的InFo-PoP技术,WMCM能在不显著增加芯片面积的前提下,显著提升互连带宽、降低功耗并大幅降低制造成本[3] - WMCM技术的量产将推动先进封装从数据中心向消费电子领域下沉,加速消费级芯片封装技术的迭代升级[4] - 台积电CoWoS月产能已从2024年的3.5-4万片,提升至2025年的6.5-7.5万片,实现翻倍增长,2026年将进一步向9-11万片冲刺[15] - CoWoS是英伟达H100、AMD MI300等旗舰AI芯片的核心封装方案,仅英伟达就占据2025年CoWoS产能的63%[15] - 公司通过InFO设备升级、SoIC 3D堆叠技术迭代,构建覆盖AI芯片与高端消费电子的完整技术矩阵,目标2026年先进封装业务营收占比突破10%[17] Intel的先进封装布局 - Intel在2026年NEPCON日本电子展上展示了结合EMIB与玻璃基板的最新封装样品,样品尺寸达78mm×77mm,是标准光罩尺寸的2倍[5] - 该样品采用10-2-10堆叠架构和45μm超微细凸点间距,远超传统基板性能上限[5] - 玻璃基板相较传统有机基板具有更佳的平整度、低介电损耗和尺寸稳定性,其热膨胀系数与硅片接近,可解决高温下基板翘曲问题[8] - Intel通过“No SeWaRe”技术解决了玻璃基板的脆性难题,并正推进玻璃基板与硅芯片的热膨胀系数匹配优化,目标将偏差控制在3-5ppm/℃[8] - 该技术明确指向服务器级AI与高性能计算市场,计划在2026-2030年逐步完成产品导入,有望重塑多芯片互连技术规则[8][9] - Intel在先进封装领域的布局核心在于IDM 2.0战略驱动的Chiplet集成生态,通过EMIB、Foveros以及Co-EMIB三位一体的技术组合构建产品矩阵[17] - 公司正在全球扩充先进封装产能,包括美国新墨西哥的Fab 9和马来西亚的Project Pelican项目,旨在将产能回流至美国和东南亚[17] - Intel将玻璃封装视为核心方向,计划2025-2030年实现量产,并联合行业厂商探索电光玻璃基板在400G及以上集成光学方案中的应用[21] - 在CPO领域,公司依托EMIB技术构建架构,将XPU与光学I/O芯片通过硅桥互连,采用有源耦合工艺降低损耗[21] 三星的先进封装布局 - 三星在Exynos 2600处理器中导入Heat Pass Block技术,在SoC裸晶上方集成铜基导热块,与LPDDR DRAM内存一起策略性放置,优化热量传导路径[10] - HPB技术通过缩减DRAM尺寸、加装导热块及应用新型高k环氧模塑复合材料,缩短热量传导距离[12] - 与传统封装方案相比,HPB技术实现热阻降低16%、芯片运行温度降低30%的显著效果,有效减少高负载场景下的性能降频[12] - HPB技术此前用于服务器和PC,此次是首次在移动SoC上应用,其设计理念是在处理器架构初始阶段解决散热问题[13] - 三星将最新的2nm工艺技术与HPB直接散热技术相结合,力求改变其在芯片性能和散热管理方面的声誉[13] - 三星依托HIT技术平台,推出I-Cube、H-Cube和X-Cube三大系列封装方案,其中X-Cube实现3D垂直堆叠[21] - 公司凭借ABF+HDI双基板和混合键合技术,构建了面向AI数据中心和高端消费电子的完整技术矩阵[21] - 三星推出SAINT技术体系,聚焦存储芯片与逻辑芯片的协同封装,细分为针对SRAM、逻辑芯片及HBM内存与逻辑芯片协同设计的三大方案[22][25] - 公司正全力推进SoP技术的商业化落地,采用415mm×510mm的超大尺寸长方形面板作为封装载体,远超传统12英寸晶圆的有效利用面积[26] - SoP技术省去传统封装所需的PCB和硅中介层,通过精细铜RDL实现芯片间直接通信,旨在以尺寸与成本优势打破现有技术格局[27] - 三星在玻璃基板领域也在深入布局,三星电机推进玻璃芯基板2026-2027年量产,三星电子则研发玻璃中介层,目标2028年实现对硅中介层的替代[27] 先进封装技术演进方向 - **材料革新**:玻璃基板凭借与硅片近乎一致的热膨胀系数和超精细布线能力,成为突破有机基板瓶颈的新路径[29]。未来,玻璃-有机复合材料、新型陶瓷材料、Low-Dk材料及高导热衬底等将持续发展[30] - **异构集成**:2.5D/3D封装技术借助硅通孔、微凸点等技术,将不同制程工艺、不同功能的芯粒在三维空间内紧密整合[31]。UCIe等开放互联标准的推广将降低多芯粒集成技术门槛,推动行业迈向“芯粒即插即用”的新范式[31]。Chiplet设计范式与先进封装的结合将成为行业共识[32] - **向封装层级散热渗透**:热管理已向封装级深度渗透,三星的HPB技术和Intel的分解式散热器是代表性创新[33]。未来将形成贯穿制程工艺、封装设计、系统散热全链路的一体化解决方案[33] - **光电合封**:光电合封技术将光子器件与电子芯片紧密集成于同一封装体,利用光信号传输优势,以解决数据中心内部极致带宽和功耗挑战[34]。该技术有望在未来几年迎来爆发式增长,成为先进封装新的增长极[34] 行业竞争格局与核心价值 - 2.5D/3D封装作为主导路线增长潜力突出,AI数据中心处理器的2.5D/3D封装出货量在2023-2029年的复合增长率将达23%[14][15] - 在后摩尔时代,封装技术已从“配角”跃升为决定芯片性能的“主角”,技术路线迭代与产能布局直接决定企业未来市场话语权[36] - 未来,材料革新、异构集成、热管理优化与光电合封等趋势将深度融合,推动先进封装技术持续迭代[36] - 掌握核心封装技术的企业将占据产业制高点,引领半导体产业迈向新的发展阶段[36]