高級包裝的增長速度遠遠超過傳統包裝。
當前,社會正處於新技術和新應用全面爆發的背景下,移動設備、大數據、人工智能、5G通信、高性能計算、物聯網、智能汽車、智能產業等快速發展。這些技術和應用必然會對底層芯片技術產生新的需求。據孟菲斯咨詢公司稱,支持這些新興趨勢的電子硬件需要高計算能力、高速度、更多帶寬、低延遲、低功耗、更多功能、更多內存、系統級集成、更復雜的傳感器,最重要的是低成本。這些新興趨勢將為各種封裝平臺創造商機,先進的封裝技術是滿足各種性能需求和復雜異構集成需求的理想選擇。
系統級封裝可以將壹個或多個IC芯片和無源元件集成到壹個模塊中,從而實現功能齊全的電路集成。還可以降低成本,縮短上市時間,同時克服工藝兼容、信號混合、噪聲幹擾、電磁幹擾等SoC中的難點。
3D封裝通過圓片級互連技術實現芯片間的高密度封裝,能有效滿足高功能芯片的超輕、超薄、高性能、低功耗、低成本的要求,被大多數半導體廠商認為是最具潛力的封裝方式。
總之,在市場需求的驅動下,越來越多的先進封裝技術被開發出來,先進封裝的市場份額將進壹步擴大。統計數據顯示,從2017年到2023年,整個半導體封裝市場的收入將以5.2%的年復合增長率增長,而先進封裝市場將以7%的年復合增長率增長,到2023年市場規模將增長到390億美元,而傳統封裝市場的年復合增長率不到3.3%。
呈現三大發展趨勢
隨著先進封裝技術的發展和市場規模的擴大,將對整個集成電路產業格局產生越來越大的影響。首先,中期工藝出現,並逐漸形成規模。隨著傳統封裝技術向先進封裝技術的過渡,不同於傳統封裝技術的中間級工藝如凸點制作、重布線(RDL)和矽通孔(TSV)得到了發展並開始發揮重要作用。SMIC長電半導體CEO崔東表示,僅僅通過減小線寬已經無法同時滿足性能、功耗、面積和信號傳輸速度的要求,因此半導體企業開始關註系統集成層面尋找解決方案,即通過先進的晶圓級封裝技術,將不同工藝技術的裸芯封裝在壹個晶圓級系統中,兼顧性能、功耗和傳輸速度的要求。這就導致芯片之間需要在矽片層面進行互連,然後產生凸點、重布線、矽通孔等中間階段工藝。中間矽片加工的出現也打破了芯片前後加工的傳統分工。
其次,制造和包裝會形成新的競爭關系。由於先進封裝帶來的中間階段技術,封裝測試行業與晶圓制造業的關系更加密切,這既帶來了發展機遇,也帶來了新的挑戰。中檔封裝的興起,必然會擠壓晶圓制造或封裝測試行業的份額。有跡象表明,壹些晶圓廠在中間封裝環節加大了布局。晶圓廠擁有技術和資金的領先優勢,將對封測廠形成較大的競爭壓力。與晶圓制造業相比,傳統的封裝測試工廠是輕資產。引入中間階段工藝後,設備資產占比較傳統封裝大幅提升,封裝測試行業的先進技術研發和擴產將面臨更大的資金壓力。
最後,促進集成電路整體實力的提升。後摩爾時代的集成電路產業強調產業鏈的緊密合作,加強產業鏈上下遊的內在聯系。它要求各個環節不再單獨生產加工,而是要求從系統設計、產品設計、前端技術到封裝測試更加緊密的配合。企業對高級包裝業務的競爭,最終需要表現為產業鏈間綜合實力的競爭。
中國應加快虛擬IDM生態鏈的建設
近年來,我國集成電路封裝測試行業取得了快速發展,取得了長足進步。然而,我國集成電路封裝測試產業鏈的整體技術水平不高卻是不爭的事實。半導體專家莫大康認為,中國非常有必要高度重視集成電路產業,推動先進封裝產業的發展。我國的封裝測試在集成電路三大產業(設計、制造、封裝、測試)中起步最早,與國際水平差距較小,完全有能力發展。
華金半導體總經理曹立強在近期的演講中,再次提出要在“EDA軟件-芯片設計-芯片制造-芯片封裝測試-整機應用”的國內集成電路產業鏈中,推動虛擬IDM生態鏈的建設,以市場需求推動中國集成電路封裝測試產業的快速發展。集成電路的競爭最終表現為產業鏈間綜合實力的競爭,先進封裝的發展需要技術、設備、材料的配合。
在新的技術趨勢和競爭環境下,集成電路產業越來越顯示出產業鏈整體實力的競爭。在過去的幾年裏,國際半導體制造公司已經加緊努力向先進技術進軍。在持續大規模資金投入擴大產能的驅動下,壹些半導體制造企業也具備了完整的先進封裝制造能力。
針對這壹產業現狀,曹立強指出,重點是突破壹些關鍵技術,如高密度封裝關鍵技術、三維封裝關鍵技術、多功能芯片疊層集成關鍵技術、系統級封裝關鍵技術等。構建以應用為基礎、註重轉化、多功能、高起點的虛擬IDM產業鏈,解決集成電路產業領域關鍵技術,突破技術瓶頸。