群雄竞逐3D封装.docx
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1、群雄竞逐3D封装2022/4/23在逐步进入后摩尔定律时代的过程中,要延续摩尔定律的寿命,唯有 解开后端封装”技术的瓶颈,所以近几年晶圆代工大厂的开展重心, 已逐渐从过去追求更先进纳米制程,转向封装技术的创新。诸如三星、 台积电、英特尔等晶圆代工巨头纷纷跨足封装领域,3D封装技术无疑 开始成为巨头角逐的重要战场。为什么需要2.5D/3D封装?大多数集成电路制造商的商业现实是,即使资本支出在增加,节点迁 移和晶圆尺寸的变化也在放缓。为了保持电路小尺寸、低本钱和高性 能优势,制造商在工艺上采用更新的芯片封装,如2.5-D集成电路和 3-D集成电路。与传统的封装相比,这些先进的封装技术(其中许多仍
2、处于起步阶段)有望提供更高的芯片连接性和更低的功耗。鉴于这些优势,先进封装技术的应用似乎不可防止。根据Mordor intelligence的统计,先进封装市场在2018年的估值为33.581亿美 元,预计到2024年将到达6937.73亿美元,在预测期间(2019-2024) 的CAGR为10.66%。随着对人工智能(AI)需求的增长,对半导体的需 求将会大幅增加。华天科技此前已在国内形成了天水、西安、昆山三大产业基地,其中 昆山基地那么侧重于面向3D封装的Bumping与TSV技术,华天昆山 是最早能够提供量产CIS TSV封装代加工服务的公司之一,是少数能 够同时实现8、12寸Bumpi
3、ng、TSV量产封装的公司之一。在TSV先进封装方面,华天昆山自2008年6月成立以来,便聚焦于 包括TSV在内的先进封装业务。公司在2009年7月实现了 TSV首样, 2010年4月TSV产品便实现量产;2012年被评为“江苏省TSV硅 通孔3D封装工程技术研究中心”;2013年11月,工程TSV硅通 孔技术在影像传感芯片封装的研发与产业化被科技部评为重大科 技成果转化工程。2018年11月高可靠性车用晶圆级先进封装生产 线工程签约仪式在昆山开发区成功举行,至此华天科技在昆山布局了 三条技术领先的高端封测量产产线。通富微电通富微电专业从事集成电路封装测试,是中国集成电路封装测试领军 企业。通
4、富微电拥有Bumping. WLCSP、FC、BGA、SiP等先进封 测技术,QFN、QFP、SO等传统封测技术以及汽车电子产品、 MEMS等封测技术;以及圆片测试、系统测试等测试技术。公司在国 内封测企业中率先实现12英寸28纳米手机处理器芯片后工序全制程 大规模生产,包括Bumping. CP、FC、FT、SLT等。公司的产品和 技术广泛应用于高端处理器芯片(CPU、GPU).存储器、信息终端、物联网、功率模块、汽车电子等面向智能化时代的云、管、端领域。全球前十大半导体制造商有一半以上是公司的客户。长电科技2016年,长电科技跻身于全球前三大封测厂,长电科技具有广泛的技 术积累和产品解决方
5、案,包括有自主知识产权的Fan-out eWLB、 WLCSP. Bump、PoP、fcBGAs SiP、PA 等封装技术。在先进封装技术方面,长电科技具备完整的3D TSV封装技术开发与 量产能力,WLCSP产品出货量已超过360亿颗,FOWLP产品出货量 已超过17亿颗。公司持续加强先进封装测试技术的领先优势,并通过 实施各种先进研发工程来实现产品组合的多元化,例如,用于5G/毫 米波,网络,存储,高性能计算(HPC) , MEMS/传感器和汽车应用等 的工程包括采用超出7nm先进硅节点技术的高端倒装产品,先进的射 频和功率产品,及高度集成的3D SiP模块开发。日月光日月光是2.5D /
6、 3D封装技术的先驱之一,并成功推出了世界上第一 个配备高带宽存储器(HBM )的2.5D IC封装的批量生产。为了延续 这项技术创新的开展势头,日月光正在推出用于芯片堆叠和多芯片解 决方案的高密度扇出技术,以在整个市场环境中实现高带宽和高性能。对先行者和快速追随者的影响成为2.5DIC和3.0DIC封装技术的先行者意味着什么?早期采用者需 要在生态系统中进行大量投资,例如,雇用新工程师,或花费时间和 金钱建立合作关系。他们还需要找到性价比高的方法来升级他们的设 备,以处理更新的基于TSV的技术和流程。在某些情况下,可以扩展 现有的2.0DIC机器以满足更新的容量要求。但IC制造商和代工厂可
7、能还需要购买和安装新设备,例如TSV蚀刻或铜填充。先行者还需要塑造行业关于封装标准的讨论。例如,目前还没有用于 集成电路的临时键合和剥离的标准方法;不同的工厂使用激光,加热 或机械工艺来做同样的工作,从而错过了不仅节省本钱而且最小化质 量问题的机会。先行者应考虑与先进封装行业的其他参与者合作,以 建立通用的工艺流程,设备规格,逻辑到内存接口等等。目前假设干此 类伙伴关系和举措正在开展中。半导体行业协会JEDEC固态技术协会(前联合电子设备工程委员会)多年来一直致力于制定标准在IC制造 中使用3.0DIC封装技术。此外,GLOBALFOUNDR正S还建立了 Advanced Assembly S
8、olutions ,以加速半导体连接,组装和封装技 术的创新。联盟成员包括在装配和测试领域的Amkor Technology , ASE Group 和 STATS ChipPACo基于此,快速跟随者可以在先行者的带着下降低风险并将投资最小化。然而,随着2.5DIC和3.0DIC技术的开展,快速的追随者很可能希望 重新加入到竞争中。他们将需要密切关注先行者的活动,参与标准化 的讨论,保持与客户的沟通渠道畅通,以衡量他们对先进封装的需求。 他们可能还想追踪潜在的并购伙伴,例如TSV设备制造商。OSAT玩家,IDM,代工厂和半导体市场中的其他人之间的合作对于 构建可靠的高级封装生态系统至关重要。第
9、二来源的封装服务提供商 以及内存供应商,逻辑IDM,代工厂和分包商之间的战略联盟,这将 是一个重要因素,使公司能够优化其先进封装技术的回报,并确保持 续创新。结语总体来看,3D封装技术迟早有上马的一天,只是时间的问题。根据麦 肯锡的见解,首先是缓慢而稳定的过渡半导体公司将逐步从倒装芯片 和2.0DIC技术转向将2.5DIC和3.0DIC技术整合到芯片中;到2022 年3.0DIC技术将占先进封装市场的20%至30%,但只有少数大型企 业采用这些技术,实施本钱仍然比2.0DIC本钱高出50%。其次是行 业的右转,到2022年,2.5DIC和3.0DIC技术将占先进封装市场的 50%以上。未来多个
10、行业参与者将采用3.0DIC技术并合作加强先进的封装生态系 统。实施本钱仅比2.0DIC高出20%至30%。鉴于生产本钱没有足够 快地下降,并且包含2.5DIC和3.0DIC芯片(例如可穿戴设备)的设 备的潜在终端市场已蓄势待发,但开展缓慢,因此更有可能实现缓慢 而稳定的转变。Advanced Packaging MarketSummary20242019Source: Mordor Intelligence图1:先进封装市场不断增长 新兴的2.5DIC和3.0DIC技术有望扩展倒装芯片和晶圆级功能,通过 使用插入器和TSV技术,可以将多个芯片垂直堆叠在一起。TSV叠加 技术允许在不增加芯片尺
11、寸的情况下,将更多的功能封装到芯片中, 并且插入层(其实质上执行路由功能)用于缩短通过集成电路的关键 电路径,从而产生更快的输入和输出。根据估计,使用先进封装技术 封装的应用处理器和存储器芯片将面积减少约30%或40% ,比使用旧技术封装的芯片快两到三倍,可节省高达40%或更多的功耗。当然, 对2.5DIC和3.0DIC技术的需求取决于一系列因素,包括低端智能手 机,平板电脑,可穿戴设备和其他相关消费品的蓬勃开展市场,以及 多个半导体公司的生态系统(不仅仅是几个大公司)致力于升级到更 新的封装技术。不过在制定任何战略或工艺变革之前,半导体厂商必须考虑到先进封 装市场的开展方向。这种工艺。对于I
12、C制造商和代工厂而言,终端封 装是半导体制造工艺中最小和利润最低的局部。整个封装过程产生了 一系列前端,中端和后端活动,这些活动是在集成电路设计之后但在 芯片测试开始之前进行的。从头到尾的关键封装活动包括钻孔(蚀刻, 光刻和绝缘),绝填充绝缘孔以实现连接性,研磨晶片外表以露出铜 柱(也称为透镜),使柱子碰撞软化外表,芯片堆叠和芯片测试。IC 制造商倾向于在此过程中管理许多前端活动,但大多数中期和后端活 动都是由专门从事外封装配和测试(OSAT )的代工厂完成的。与 IDM市场相比,OSAT市场更加分散;领导该细分市场的四家公司的 总销售额仅占整个OSAT市场的45%。OSAT玩家的利润率较低(
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