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先进封装加速爆发!AI算力关键赛道,核心布局龙头全梳理

作者:乐晴行业观察

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随着消费电子市场的复苏和AI产业的飞速发展,先进封装产业链有望迎来全面发展机遇。

在“后摩尔时代”,随着集成电路工艺制程的不断进步,技术端和成本端都面临着巨大挑战。为了突破这些限制,半导体头部公司开始从纵向封装角度寻求创新,从而催生了先进封装技术。

据Yole及集微咨询数据显示,2022年全球先进封装市场规模为378.0亿美元,预计到2026年将增长至482.0亿美元,CAGR为6.3%。同时,中国大陆在先进封装市场的占比也有望不断提高。

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先进封装加速爆发!AI算力关键赛道,核心布局龙头全梳理

先进封装行业概览

随着AI、高性能计算等应用对芯片性能要求的不断提升,先进封装技术逐渐成为超越摩尔定律的重要途径。

与传统封装方式相比,先进封装根据应用的要求、性能和成本,采用不同的I/O密度和I/O间距,增强了功能、提高了性能并提供了附加值。

先进封装技术通过晶圆级封装和系统级封装,提高了产品集成度和功能多样化,满足了终端应用对芯片轻薄、低功耗、高性能的需求,同时显著降低了芯片成本。在高端逻辑芯片、存储器、射频芯片、图像处理芯片、触控芯片等领域广泛应用。

2019-2029年先进封装roadmap:

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资料来源:yole

先进封装主要沿着两大方向发展:

一是单芯片封装体积的减小和密度的提升。从传统的引线框架封装到倒装芯片封装,再到更先进的WLCSP封装,这一趋势使得单芯片的封装体积逐步缩小,同时封装密度得到显著提高。

二是多芯片集成的发展。从传统的单芯片封装到SiP封装,再到基于chiplet技术的2.5D/3D封装,芯片封装的集成度在不断提升。这种趋势使得多个芯片能够更有效地集成在一起,从而提高了整体性能和功能。

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资料来源:yole

目前,传统封装技术已经相当成熟,并正经历着从2.5D封装向3D封装的转换。

2.5D封装与3D封装的主要区别在于:2.5D封装是在中介层(Interposer)上进行布线和打孔,而3D封装则是直接在芯片上进行打孔和布线,以连接上下层芯片堆叠。

相对来说,3D封装的技术要求更高,实现形式也更加多样。这不仅提高了封装的集成度和性能,还为未来的半导体技术发展开辟了更广阔的空间。

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先进封装市场主要由HPC、网络和消费应用驱动。

HPC和网络应用的大部分增长来自AI芯片、边缘计算和网络芯片,需要扇出型封装以提供小尺寸和节约成本,未来几年预计有超过一半的数据中心将使用2.5D封装。

而3D封装将在HBM、CPU、GPU等领域加速渗透。

先进封底装发展趋势:

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资料来源:公开资料

CoWoS(Chip On Wafer On Substrate)是目前炽手可热的2.5D/3D封装技术。

CoWoS可以减少芯片的空间,同还减少功耗和成本,目前是AI算力芯片的主流封装方式。

CoWoS可以分为CoW和oS两个环节,其中,CoW主要整合各种Logic IC(如CPU、GPU、AISC等)及HBM存储器等,oS部分则将上述CoW以凸块(Solder Bump)等接合,封装在基板上,最后再整合到PCBA。

随着高端芯片走向多个小芯片、内存,堆叠成为必然发展趋势,在高性能计算、AI、数据中心、物联网、车用电子等领域,CoWoS 封装技术或将扮演着越来越重要的角色。

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先进封装产业竞争格局和龙头梳理

全球半导体封装产业链主要集中在北美、亚洲和欧洲等地区,这些地区已经完成了从封装设计、工艺、xPU供应、基板、系统级设计到封装实现的全过程,形成了完整的闭环效应。

在封装领域中国大陆已经跻身国际第一梯队,具备了完整的产业链,包括封装设计、封装代工和终端用户等环节。其中,华为和比亚迪半导体是封装设计的代表企业,长电科技、通富微电和华天科技则是封装代工的领军企业,而阿里、腾讯和百度等则是主要的终端用户。

先进半导体封装的参与者众多,其解决方案主要包括(超)高密度扇出(有机中介层)、3D片芯堆叠、2.5D硅中介层、2.5D嵌入式硅桥和3D堆叠存储器等几大类。

在先进封装市场中,马太效应明显。在龙头代工厂及其解决方案方面,台积电(InFO,集成扇出)、日月光(FOCoS,芯片后装的基板上扇出芯片)、三星(2.5D RDL(再分布层))和Amkor Technology(S-SWIFT,高密度扇出线)等是领军企业。

台积电在先进封装技术上保持领先:

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中国大陆的长电科技(XDFOI)、通富微电(VISionS)和华天科技(3D Matrix)、甬矽电子等也具备先进的封装技术和解决方案。

第一梯队企业已实现BGA、LGA、CSP等稳定量产,且具备全部或部分第四阶段封装技术量产能力(如SiP、Bumping、FC),同时已在第五阶段晶圆级封装领域进行了技术储备或产业布局(如TSV、Fan-Out/In)。

中国封测厂商先进封装占比图示:

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资料来源:集微咨询

近年来,中国大陆厂商通过并购手段快速积累了先进封装技术。目前,中国大陆的技术平台已经基本与海外保持同步,并且大陆先进封装产值在全球的比例也在逐渐提升。根据观研天下的数据,该比例从2015年的10.3%增长至2021年的15.7%,并有望在未来进一步提高。这一趋势显示了中国大陆在先进封装领域的竞争力不断增强。#半导体##人工智能##算力##先进封装##芯片##封测##文章首发挑战赛##财经新势力#

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结语

随着新一轮AI算力持续爆发,先进封装技术的重要性日益凸显。

AI算力的提升主要依赖于芯片的性能。传统的芯片制造方法已经接近物理学的极限。在此背景下,先进封装技术提供了新的解决方案,可以通过更精细的封装设计,提高芯片的能源效率、降低延迟,从而提升整体性能。这对于满足AI算力的新需求至关重要。

先进封装技术不仅可以提升芯片性能,还可以在产业链的优化和成本的降低方面发挥重要作用。

随着技术的不断成熟和市场的不断扩大,先进封装技术有望成为半导体产业的新增长点。同时也将推动整个产业链的优化和升级,为AI算力的发展提供强有力的支持。在AI算力需求的推动下,先进封装技术的前景十分广阔。

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