公众号记得加星标⭐️，第一时间看推送不会错过。 来源：内容 编译自西门子 。 3D IC 技术是指将多个硅片或晶圆以垂直堆叠的方式集成，从而形成一个可作为单个器件运行的三维 结构。与传统的二维集成电路（将元件分布在平面上）不同，3D IC 利用垂直方向的空间来堆叠和互 连多层有源电子元件。这种先进的方法显著缩短了元件之间的物理距离，从而提高了性能，降低了功 耗，并缩小了尺寸。 3D IC 的基本架构依赖于几项关键技术创新： 3D集成的演变 半导体行业迈向 3D 集成的进程反映了追求更高性能和更强大功能的自然进程。传统的 2D 集成虽然 已经成功了几十年，但随着对更复杂、更强大的电子系统的需求不断增长，开始显露出局限性。这导 致了中间解决方案的发展，例如 2.5D 集成，即将多个芯片并排放置在中介层上。 先进的基板集成工具 促成了这一发展，支持日益复杂的集成方法。从二维到三维集成的转变标志着 制造工艺、材料科学和设计方法的显著改进。 这一演变过程中的关键里程碑包括： 市场格局和行业趋势 全球 3D IC 市场正经历前所未有的增长，这得益于多个领域日益增长的需求。持续的技术进步以及 各种应用对更复杂电子系统的需求 ...

半导体先进封装技术发展 - 混合键合技术是从焊料凸块转向铜-铜直接键合的先进互连工艺，通过无凸点键合实现纳米级精度互联，解决传统微凸点技术在高密度封装中的瓶颈问题 [2] - 2020年全球混合键合设备市场规模达3.2亿美元，预计2027年CoW(D2W)/WoW(W2W)市场规模将分别攀升至2.3亿/5.1亿美元，CAGR高达69%/16% [2] 中国半导体设备产业突破 - 艾科瑞思(ACCURACY)成为Yole报告中首个被收录的中国D2W设备供应商，拓荆科技(Piotech)的W2W设备亦被同步收录，标志中国企业在高端封装领域实现技术突破 [4] - 中国封装设备企业的技术突破为全球半导体封装产业链提供了多元化设备选项，推动行业技术竞争格局向更开放方向演进 [9] AI算力驱动混合键合渗透 - AI算力需求爆发推动混合键合在HBM、3D IC等高端封装场景渗透率提升，预计2028年混合键合在HBM市场渗透率将从2025年的1%跃升至36% [6] 国际巨头技术布局 - 三星计划2025年下半年量产采用长江存储W2W混合键合技术的V10 NAND闪存，实现420-430层堆叠 [8] - 美光加速推进HBM4量产计划，预计2026年推出采用混合键合技术的HBM4产品，2027-2028年量产带宽提高60%以上的HBM4E [8] - SK海力士计划2026年将混合键合技术引入HBM4生产流程，针对20层以上的HBM5明确采用该技术 [8] - 台积电N2节点支持12层HBM4集成，N2P节点互连密度达1000万/mm²；英特尔在CoW领域实现3μm间距突破 [8] - 应用材料收购混合键合D2W领头羊Besi 9%股份以强化合作 [8]

公司动态 - 西门子数字工业软件推出两款新的电子设计自动化(EDA)解决方案Innovator3D IC™和Calibre 3DStress，旨在帮助半导体设计团队应对2.5D和3D集成电路设计的复杂性挑战[1][2][3] - Innovator3D IC解决方案套件提供快速、可预测的路径，用于规划、异构集成、基板/中介层实现、接口协议分析合规性以及设计和设计数据IP的管理[6] - Calibre 3DStress软件通过先进的 thermo-mechanical 分析，在晶体管级别识别应力对电气性能的影响，显著降低风险并提高设计、良率和可靠性[4][9] 产品技术细节 - Innovator3D IC解决方案套件基于AI增强的用户体验，支持多线程和多核能力，可处理超过500万引脚的设计，包括Integrator、Layout、Protocol Analyzer和Data Management四个组件[7] - Calibre 3DStress专注于晶体管级别的应力分析，验证和调试3D IC封装中的 thermo-mechanical 应力和翘曲，提供早期设计过程中的电气行为可见性[9][10][11] - Calibre 3DStress是西门子3D IC多物理场软件组合的重要组成部分，结合了行业标准的Calibre物理验证功能和先进的机械求解器[12] 客户反馈 - Chipletz公司CEO表示，Innovator3D IC解决方案套件在支持其高性能AI和HPC数据中心解决方案方面发挥了关键作用[13] - STMicroelectronics的APMS中央研发高级总监指出，Calibre 3DStress工具能够准确分析IP级应力，提高可靠性和质量，同时缩短上市时间[14] 公司背景 - 西门子数字工业软件通过Siemens Xcelerator业务平台提供软件、硬件和服务，帮助各种规模的组织实现数字化转型[14] - 西门子数字工业部门在全球拥有约7万名员工，致力于推动流程和离散制造行业的数字化和可持续发展转型[15] - 西门子集团在2024财年(截至2024年9月30日)实现收入759亿欧元，净利润90亿欧元，全球员工约31.2万人[17]

半导体封装技术概述 - 集成电路(IC)封装是半导体制造的关键步骤，为芯片提供环境保护、散热和电气连接等功能[2] - 封装过程发生在半导体器件制造之后，将裸片放入功能性封装中保护[4] - 封装技术从二维向三维演进，突破尺寸、功耗和信号传输限制[6] 2D封装技术局限性 - 2D封装将芯片并排排列在基板上，使用引线键合或倒装芯片技术互连[6] - 面临集成度有限、尺寸重量大、可靠性问题和性能影响等挑战[14] - 随着晶体管数量增加，互连长度和复杂性导致更高功耗和更慢信号传输[9] 2.5D封装技术 - 2.5D封装将芯片并排放置在硅中介层上，实现更紧密快速的通信[16] - 中介层提供密集水平连接，实现更高互连密度和更精细线路[18] - 典型案例包括AMD Radeon GPU(2TB/s数据传输)、英特尔Kaby Lake-G处理器和NVIDIA Tesla V100显卡[18][20][21] - 优势包括异构技术集成、相对容易的热管理和中等设计复杂度[19] 3D封装技术 - 3D IC通过垂直堆叠芯片并使用硅通孔(TSV)连接，实现更高集成密度[23][25] - 分为3D系统级封装(3D SiP)和3D晶圆级封装(3D WLP)两种类型[25][26] - 典型案例包括英特尔Foveros、三星HBM和苹果M系列芯片[28] - 优势包括最小信号传输距离、超高带宽和"超越摩尔定律"的集成[25] 技术比较与市场前景 - 2.5D和3D IC都能提高性能、降低功耗和缩小尺寸，但各有侧重[15][28] - 2.5D适合GPU、FPGA等应用，3D IC更适合AI加速器、高级CPU等[28] - 先进封装市场规模预计从2023年35亿美元增长到2030年100亿美元[27] - 这些技术对满足AI、5G和边缘计算等领域需求至关重要[29]

报告行业投资评级 报告未提及行业投资评级相关内容 报告的核心观点 - 先进封装市场至2029年将呈两位数复合年增长率增长，高端性能封装细分市场增速更快 [4] - 混合键合技术虽成本高，但有望逐步取代热压键合技术，在高端应用中得到更广泛应用 [4][172] - 先进封装技术可解决半导体性能瓶颈，满足各行业对高性能半导体的需求，推动市场快速发展 [7][8][46] 根据相关目录分别进行总结 先进封装对未来扩展至关重要 - 摩尔定律推动晶体管密度提升，但芯片单线程性能、时钟速度和功率效率等关键指标未同步提升，形成性能瓶颈 [7] - 先进封装可增强互连密度、实现紧凑高效集成以及改善功率和热管理，解决性能瓶颈问题 [8][11] 半导体架构演变：超越片上系统 - 片上系统（SoC）是过去25年关键的半导体架构，知识产权（IP）设计加速了创新和新产品开发 [15] - 2D小芯片模块化设计优化了成本和性能，提高了良率和灵活性 [16][21] - 2.5D封装通过中介层实现多芯片间高效数据传输，3D封装通过堆叠芯片增加晶体管密度并减少互连长度 [25][26] - 扇出封装解决了输入/输出（I/O）瓶颈问题，TSMC的集成扇出（InFO）技术在高端晶圆级封装市场占主导地位 [29][33] 前沿应用是先进封装的关键驱动力 - 移动、计算、汽车、工业等领域的前沿应用对先进封装技术需求旺盛，推动市场增长 [39][40][41] - 人工智能处理器、高带宽内存（HBM）等半导体设备对先进封装要求最高，预计到2028年其在半导体市场的占比将从2024年的6.1%提升至10.8% [47] - 先进封装市场预计到2029年将以约12%的复合年增长率增长至840亿美元，其中2.5D/3D封装将是增长最快的细分市场 [54] 键合和封装技术 - 半导体键合技术不断演进，包括倒装芯片、热压键合（TCB）、扇出封装和混合键合等 [64][69][72] - 倒装芯片虽提高了互连密度，但存在成本高和热膨胀导致翘曲的问题 [69][70] - TCB解决了倒装芯片的部分问题，但高温要求和精度限制使其应用受限 [72][76] - 混合键合是最新技术，具有更高的精度和互连密度，有望在未来得到更广泛应用 [81] 封装技术重要性提升推动市场快速增长 - 新架构对互连和键合技术要求提高，预计组装市场在总晶圆厂设备（WFE）市场中的份额将增加 [82][84] - 混合键合技术的采用需要前端设备和经验，预计未来将从集成设备制造商（IDM）和代工厂向封装测试服务提供商（OSAT）转移 [85] 混合键合颠覆封装行业 - 混合键合技术可实现原子级连接，无需焊料，提高了互连的精度和密度，有望改变半导体组装格局 [89] - 混合键合通过直接铜互连连接多个小芯片，减少了空间占用，提高了芯片性能、功率效率和成本效益 [92] - 混合键合有晶圆对晶圆（W2W）和芯片对晶圆（D2W）两种类型，各有优缺点和适用场景 [105][107][111] 先进封装设备竞争格局 - 先进封装设备市场竞争激烈，涉及多家公司，包括BE Semiconductor、ASM Pacific、Hanmi Semiconductor等 [4][191] - 各公司在不同领域具有优势，如BE Semiconductor在混合键合市场地位较强，ASM Pacific提供多种半导体封装和组装设备 [4][191] - 不同公司的营收增长和盈利情况存在差异，部分公司预计未来将实现较高的增长 [193]

以下文章来源于西门子EDA ，作者SIEMENS 西门子EDA . 电子领域的创新步伐正在不断加快。为了让我们的客户能够加快推出改变生活的创新产品，并成为市场 的领导者，我们致力于提供世界上最全面的电子设计自动化 (EDA) 软件、硬件和服务组合。 在当今快速发展的科技时代，半导体行业正经历着前所未有的变革。随着汽车智能化、电动化 的不断推进，人们对车载影音娱乐、智能交互、智能驾驶提出了全新的需求，促进了座舱和智 驾芯片等汽车IC的发展与变革；与此同时，随着芯片制造工艺接近物理极限，传统的集成电路 在性能提升和功耗降低方面遇到了瓶颈，3D IC也迎来了快速发展，作为先进的封装技术通过 垂直堆叠多个芯片，提高芯片密度和性能，从而延续摩尔定律；此外，AI技术在芯片设计工具 上的应用也迎来了大发展，EDA工具的自动化、智能化能够加速设计过程，减少人为错误，提 高整体设计质量。 西门子EDA工具以其先进的技术和解决方案，在全球半导体设计领域扮演着举足轻重的角色。 本文将从汽车IC、3D IC和EDA AI三个方向，深入探讨西门子EDA工具如何助力行业克服技 术挑战，推动创新发展。 助力应对汽车IC革新的技术趋势与挑战 ...