五年後先進封裝市場規模或達890億美元，誰能挑戰臺積電？
21世紀經濟報道見習記者 陳歸辭 上海報道
本輪人工智能浪潮推動AI芯片需求急劇增長，先進封裝作爲“後摩爾時代”提升芯片性能的關鍵技術路徑，正被進一步推至半導體行業的前沿。
臺積電的CoWoS先進封裝技術是當前AI及高性能芯片廠商的主流選擇。英偉達的A100和H100、AMD的MI300等高端芯片均採用了該項技術。
由於需求激增，CoWos產能自2023年起面臨持續緊缺。臺積電總裁魏哲家今年7月表示CoWoS需求“非常強勁”，臺積電將在2024年和2025年均實現產能至少翻倍，但至2026年前仍將無法滿足客戶需求。
據市場研究機構Yole Group，先進封裝行業的市場規模在2023年達到378億美元，預計到2029年將達到891億美元，2023年到2029年的複合增長率爲11%。包括臺積電、英特爾、三星、日月光、安靠、長電科技等OSAT廠商在內的行業巨頭，都在大力投資高端先進封裝產能，預計2024年將爲其先進封裝業務投資約115億美元。
人工智能浪潮無疑爲先進封裝行業帶來了新的強勁動力。而先進封裝技術的發展也能爲消費電子、高性能計算、數據存儲、汽車電子、通信等諸多領域的發展提供支持。
正因如此，先進封裝領域如今備受資本與產業的矚目。衆多企業如今紛紛入局先進封裝，技術創新與迭代異常活躍。在芯片國產化、人工智能競賽的背景下，中國大陸在這一領域能否取勝也備受關注。
當前先進封裝領域的趨勢如何？中國大陸企業能否把握機遇，有力迎擊挑戰？
2.5D/3D封裝增速最快
2010年前後，隨着摩爾定律的放緩，半導體行業的焦點開始逐漸從先進製程轉向先進封裝。在由ChatGPT掀起的人工智能浪潮中，高端芯片的需求激增，先進封裝技術的重要性由此進一步凸顯，行業趨勢也發生了新的變化。
在技術發展方向上，封裝技術由“傳統封裝”演進至“先進封裝”，總體不斷朝向高引腳、高集成和高互聯的方向發展。“先進封裝”如今通常指倒裝封裝（FC）、晶圓級封裝（WLP）、2.5D/3D封裝、系統級封裝（SiP）等封裝技術。
但“先進”也是相對的。當下，業界似乎更傾向於視2.5D/3D封裝爲“先進封裝”的代表。CoWoS封裝技術便屬此列。
“先進封裝是一個相對的概念，隨着技術的發展，它的內涵會發生變化。從引線框架、引線鍵合，到發展出倒裝封裝，再到晶圓級封裝，然後到2.5D/3D封裝——現在2.5D/3D封裝乃至3.5D封裝幾乎被視爲‘先進封裝’的代名詞。”華封科技董事長王宏波近日在海通證券舉辦的2024上海先導產業大會上表示。
的確，2.5D/3D封裝當下似乎成爲“兵家必爭之地”。臺積電、三星、英特爾、日月光、安靠、長電科技等半導體廠商都在2.5D/3D封裝技術上積極投入和擴產，引發激烈的角逐。
據Yole Group，在所有封裝平臺中，2.5D/3D封裝的增長速度最快。AI數據中心處理器的2.5D/3D出貨量預計將強勁增長， 2023年到2029年複合增長率爲23%。
扇出型面板級封裝、玻璃基板封裝嶄露頭角
值得注意的是，先進封裝並非僅僅侷限於服務高端芯片，“降本”也是它的一個重要發展方向。
王宏波指出：“業內對先進封裝有一個先入爲主的認識，認爲先進封裝一定是用於高端芯片的。這是因爲先進封裝原來的成本較高，所以只有高端芯片才用得起。但從工藝角度來說，先進封裝其實並不侷限於在高端芯片上使用。比如像最新涌現出的板級封裝、玻璃基板封裝等先進封裝技術，成本很低，可以爲降本服務。”
扇出型面板級封裝和玻璃基板封裝正成爲先進封裝的另外兩個很具潛力的方向。
扇出型面板級封裝（FOPLP）是一種兼顧性能和成本的先進封裝方案。它在晶圓級封裝技術（WLP）的基礎上，將芯片分佈在大尺寸面板上通過扇出佈線互連，隨着基板面積提升能夠實現芯片製造成本下降。相較傳統封裝具有產效高、成本低的優勢。
FOPLP最初主要用於移動應用，近年來已經逐漸應用於汽車芯片、人工智能、5G、服務器等。
但總體來說，FOPLP的發展還處於起步階段，面臨面板翹曲影響精度和良率、散熱、產能等問題的挑戰。臺積電已宣佈成立FOPLP團隊，並規劃建立小量產線。英偉達也表示最快將於2026年引入FOPLP。大陸方面，目前，奕成科技建成的大陸首座高端板級封測項目已投產，華潤微、盛美上海和華天科技等頭部半導體企業也已入局FOPLP。
在先進封裝的材料革新上，開發玻璃基板以取代傳統有機基板由英特爾率先發起，英特爾在該方面的探索已有約十年。今年，由於英偉達、三星、AMD、蘋果等半導體大廠均對玻璃基板表示出濃厚興趣，玻璃基板因此備受市場關注。
由於玻璃基板可在單個較小尺寸封裝內配置更多裸片，並可提高光刻的焦深從而確保製造的精密性和準確性，它被視爲下一代半導體封裝材料。
王宏波表示，玻璃基板封裝目前正處於“量產前夜”，玻璃基板封裝將一方面用於高端AI芯片，另一方面由於其價格較傳統封裝材料低很多，也將有助於產品降本。
據悉，英特爾已宣佈計劃在2026年至2030年間實現玻璃基板量產。大陸方面，目前已有華天科技、雷曼光電、沃格光電等公司佈局玻璃基板。
前道、後道企業涌入先進封裝
前道與後道製程界限模糊，前道與後道衆多企業涌入是先進封裝領域呈現的另一個趨勢。
“先進封裝”處於前道晶圓製造與後道封裝測試的交叉地帶。有別於傳統的後道封測工藝，先進封裝的關鍵工藝需要在前道平臺上完成，是前道工序的延伸。例如，2.5D/3D 封裝中的關鍵技術硅通孔技術（TSV），需要在前道晶圓製造階段進行通孔的刻蝕和填充，該項技術所需要的設備也與前道工藝存在重合。因此，前道與後道之間的界限變得模糊。
由於先進封裝技術與晶圓製造技術存在相當程度的協同性和關聯性，更由於AI浪潮帶動了先進封裝的巨大市場，國內外晶圓代工廠與集成設備製造商紛紛入局或加碼先進封裝。
後道封裝測試廠商同樣不願錯失良機，下游應用市場對先進封裝需求的增長以及降本增效的需求，促使OSAT也在先進封裝領域加碼佈局。
另外值得一提的是，先進封裝熱潮也給半導體設備企業和材料企業帶來了新的發展動力。相關行業的格局可能將發生變化，企業需努力迎接挑戰。
王宏波表示，如今玻璃封裝正在嶄露頭角，如果這項工藝普及，由於它的成本比原來的基板和載板低很多，將給原來的基板企業和載板企業帶來巨大沖擊。將來可能會有另一撥公司跨界進入到先進封裝領域發展。
能否挑戰臺積電？
臺積電目前是先進封裝領域的最強引領者，但全球各大其他半導體頭部公司也在這一領域傾盡全力展開競逐，技術創新與迭代頻頻不斷，競爭態勢異常激烈。
對中國大陸半導體產業而言，由於大陸多年來在半導體行業末端的封測領域佔據重要地位，全球排名前十的封測廠商中，大陸就佔有三席。因此，中國大陸得以在先進封裝領域與境外站在同一起點展開競逐。同時，在芯片國產化、人工智能競賽的大背景下，中國大陸企業在先進封裝這一芯片製造的關鍵技術領域的發展，也因此更加被寄予厚望。
王宏波認爲，在先進封裝領域，中國大陸與境外競爭對手相比，在某些方面處於絕對領先地位，在某些方面處於努力追趕的狀態。比如，在晶圓級封裝方面，中國大陸企業是領先的。而在如CoWoS技術上，中國大陸企業仍需繼續緊跟。“臺積電的產能瓶頸會持續到2025年年底，但到2026年它的產能就會得到釋放，同時，下一代CoWos技術會出現，先進封裝技術將再被帶上一個臺階。”
中國大陸企業能否在先進封裝領域取得長足發展，有賴於全產業鏈的協同努力。如陛通半導體董事長宋維聰在上述會議上所言：“先進封裝是半導體全產業競爭和發展的重要組成部分，需要先進工藝、先進設備、先進材料和EDA（電子設計自動化）等多方面的協同發展。目前，國內企業在先進封裝領域既面臨一些挑戰，也擁有很多機遇，需要全產業鏈共同努力，實現突破。”