先進(jìn)封裝，迎來大爆發(fā)

據(jù)Yole預(yù)測，高端封裝市場在 2022 年價(jià)值22億美元，預(yù)計(jì)到 2028 年將超過160億美元，2022-2028 年的復(fù)合年增長率為40 %。進(jìn)一步細(xì)分到終端市場，高端性能封裝最大的終端市場是 “電信和基礎(chǔ)設(shè)施”，到 2022 年占市場總收入的 60% 以上。但是，它應(yīng)該被 “到 2027 年移動和消費(fèi)終端市場。同樣重要的是，高端封裝的最快終端市場增長 來自“移動和消費(fèi)”和“汽車和移動”，復(fù)合年增長率分別為 50% 和 32%。

就封裝單位而言，高端封裝預(yù)計(jì)將在2022 年至2028 年實(shí)現(xiàn) 43% 的復(fù)合年增長率，從 2022 年的 5.11 億個(gè)增加到2028年的 43.79 億個(gè). 這種巨大的增長是由于高端封裝的需求正在以非常健康的方式增長，平均售價(jià)與不太先進(jìn)的封裝相比非常高，因?yàn)閮r(jià)值從 2.5D&3D平臺逼迫的前端業(yè)務(wù)到后端業(yè)務(wù) 。

3D 堆棧存儲器——HBM、3DS 和 3D NAND——是最大的貢獻(xiàn)者，到 2028 年占總市場份額的 70% 以上。增長最快的四大 =平臺是 3D SoC、有源硅中介層、嵌入式硅橋和 3D NAND堆。

高端性能封裝正變得越來越復(fù)雜

所有高端性能封裝平臺的主要技術(shù)趨勢包括減少互連間距，無論類型如何。這涉及到 TSV、TMV、 微凸塊，甚至混合鍵合，這已經(jīng)是最激進(jìn)的解決方案。除此之外，通孔直徑和晶圓厚度有望降低。這種技術(shù)發(fā)展對于一方面保持更復(fù)雜的單片芯片的集成，另一方面保持小芯片的集成是必要的，以支持更快的數(shù)據(jù)處理和傳輸， 同時(shí)確保更低的功耗和損耗，并為后代提供更高的密度集成和帶寬 .

Chiplet 和異構(gòu)集成是推動采用 HEP 封裝的另一個(gè)重要趨勢，因?yàn)槭袌錾弦呀?jīng)有使用這種方法的產(chǎn)品。例如使用 EMIB 的 Sapphire Rapids；Ponte Vecchio 使用 Co-EMIB；和使用英特爾Foveros的Meteor Lake 。

此外，亞馬遜在其 Graviton3中使用了英特爾的 EMIB 技術(shù)。AMD 是另一個(gè)在 Ryzen 和 Epyc等產(chǎn)品中采用這種技術(shù)方法的重要參與者，從第 3 代開始，以及在其 MI250 中重復(fù)裸片，這要?dú)w功于使用mold interposer 和mold compound中嵌入硅橋的封裝。在mold compound中嵌入硅橋以及mold interposer也被用于 Apple 的 M1 Ultra，以實(shí)現(xiàn)芯片復(fù)制。特斯拉的 Dojo D1 使用臺積電的InFO_SoW解決方案——在同一封裝中互連 25 個(gè)小 芯片。Biren 使用臺積電的 CoWoS解決方案在其 BR100 中互連兩個(gè)小芯片芯片。正如英特爾、AMD、Nvidia 等重要參與者明確宣布的那樣，更多包含分區(qū)或重復(fù)芯片的封裝預(yù)計(jì)將在來年投放市場 。

共封裝 pptics  (CPO：Co-packaged pptics) 是一種先進(jìn)的光學(xué)和硅在單個(gè)封裝基板上的異構(gòu)集成，旨在應(yīng)對下一代帶寬和功率挑戰(zhàn)。即使它不會很快被采用，這種方法也將代表一項(xiàng)重要的技術(shù) 改進(jìn)。事實(shí)上，ASE 已經(jīng)在其路線圖中宣布了為這種包配置提供服務(wù)的能力。

混合鍵合是當(dāng)今的熱門話題，因?yàn)樵摷夹g(shù)通過其用于 3D NAND 堆棧存儲器和 CIS 的 W2W 解決方案以及 Graphcore 的 BOW IPU等邏輯到邏輯產(chǎn)品，這使其越來越受歡迎。2022 年， 由于臺積電的 3DFabric的推出， AMD 將其 V-Cache 技術(shù)商業(yè)化，其 Ryzen 和Epyc 產(chǎn)品率先使用 D2W 方法進(jìn)行 SRAM 到邏輯芯片互連?；旌湘I合應(yīng)該會受到更多關(guān)注，因?yàn)閏ollective D2W 方法有望用于 HBM3+ 代中的 DRAM 堆疊。此外，使用這種方法的新參與者將滲透到市場中。下一步將是使用 D2D 方法來支持 chiplet 和異構(gòu)集成趨勢。

3D技術(shù)趨勢是在未來幾年采用更多的HB進(jìn)行堆疊。內(nèi)存玩家會多用W2W，然后集體D2W HB。邏輯玩家將使用更多的 D2W HB，這也為異構(gòu)集成提供了更大的靈活性。W2W 方法將隨之而來，也將越來越流行 。將 TSV 與用于 HBM 和 3DS 的微凸塊相結(jié)合的經(jīng)典方法將繼續(xù)作為一種解決方案占據(jù)主導(dǎo)地位，而未來將有裸片到中介層 HB 選項(xiàng)。

總的趨勢是將更多的 2.5D 平臺與 3D 平臺結(jié)合在同一個(gè)封裝中。因此，我們預(yù)計(jì)未來的封裝將使用 3D SoC、2.5 中介層、嵌入式硅橋和共同封裝的光學(xué)器件集成 到 同一封裝中。新的 2.5D 和 3D 封裝平臺將 在稍后投放市場，使 HEP 封裝變得更加復(fù)雜。

進(jìn)入HEPP供應(yīng)鏈的門檻越來越高

隨著一些參與者提出 HEP 封裝解決方案，高端封裝供應(yīng)鏈正在朝著具有可持續(xù)商業(yè)案例的長期生存能力發(fā)展 ——如果沒有這些解決方案，目前市場上的某些產(chǎn)品和性能甚至無法實(shí)現(xiàn) 。那是因?yàn)楦叨朔庋b平臺正在向前端制造靠攏。顯然，需要前端能力來生產(chǎn)硅中介層、硅橋、3D 堆疊存儲器和 3D SoC。因此，臺積電、英特爾和三星是推動 HEP 封裝創(chuàng)新的主要參與者。TSMC 展示了其 3DFabric，利用 CoWoS 、  InFO和 3D  SoIC 解決方案。英特爾正在使用其 Foveros、EMIB 和 Co-EMIB 產(chǎn)品，以及后來的 Foveros  Direct & Omni。三星是 HBM 和 3DS 內(nèi)存的先驅(qū) ，并提供 I- CubeS 、H-Cube，以及后來的 R-Cube 和 X-Cube 。

目前，不同商業(yè)模式（晶圓代工、IDM、OSAT）的企業(yè)都在同一個(gè)高端封裝市場空間展開競爭。然而，能夠?qū)崿F(xiàn)高水平包裝質(zhì)量的玩家數(shù)量有限，因?yàn)楦叨嘶蛟谀承┣闆r下前端制造和集成的復(fù)雜程度使得玩家難以打入市場 。2022 年，長江存儲、三星、SK 海力士和美光在收入市場份額方面占據(jù)市場主導(dǎo)地位，因?yàn)?3D 堆棧存儲器是 HEP 封裝業(yè)務(wù)的主要貢獻(xiàn)者 。

高端封裝供應(yīng)鏈的進(jìn)入門檻越來越高，尤其是混合鍵合的采用，讓OSAT廠商無從下手。英特爾、臺積電和三星等大公司已成功利用先進(jìn)封裝市場的增長，并在高端性能封裝方面實(shí)現(xiàn)了比 OSAT 更快的上市時(shí)間。這種策略對 OSAT 構(gòu)成了間接但強(qiáng)大的威脅。

在高端封裝中，OSAT 的業(yè)務(wù)正在被代工廠和 IDM 蠶食。展望未來，無晶圓廠可能會被尖端交鑰匙服務(wù)的前景所吸引，例如最新的硅節(jié)點(diǎn)制造技術(shù)加上先進(jìn)的封裝。然而，日月光、SPIL、Amkor、JCET、TF 和 華天等頂級 OSAT 正在努力跟上領(lǐng)先封裝業(yè)務(wù)的步伐，專注于 2.5D 解決方案，如mold compound中的有機(jī)中介層和嵌入式硅橋。這是進(jìn)入混合鍵合市場的缺失可能性的一個(gè)很好的替代方案。即使 OSAT 無法生產(chǎn)接近 FE 制造的 HEP 封裝解決方案，它們在最終封裝組裝和測試中無處不在。

OSAT 和基板供應(yīng)商可能會在系統(tǒng)級獲得巨大的封裝價(jià)值，但他們在財(cái)務(wù)或技術(shù)上不具備利用現(xiàn)有設(shè)備和材料專業(yè)知識自行制造和管理 FE 芯片的能力。因此，他們可以轉(zhuǎn)向無晶圓廠、晶圓代工或 IDM 尋求合作伙伴關(guān)系，或直接尋求并購機(jī)會。

過去兩年有很多投資和產(chǎn)能擴(kuò)張公告，主要發(fā)生在中國。預(yù)計(jì)會有更多的 中國企業(yè)使用或提供 HEP 包裝解決方案，參與業(yè)務(wù)增長。技術(shù)提供商仍然是主要參與者，提供更多 2.5D 和 3D 技術(shù)封裝選項(xiàng)。

來源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察