先進封裝設(shè)備行業(yè)市場分析一、先進封裝市場空間廣闊先進封裝：高效集成，降低成本先進封裝一般指將不同系統(tǒng)集成到同一封裝內(nèi)以實現(xiàn)更高效系統(tǒng)效率的封裝技術(shù)，是對應于先進晶圓制程而衍生出來的概念，換言之，只要該封裝技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)芯片整體性能（包括傳輸速度、運算速度等）的提升，就可以視為是先進封裝。通過先進封裝可以相對輕松地實現(xiàn)芯片的高密度集成、體積的微型化和更低的成本。先進封裝在提高芯片集成度、縮短芯片距離、加快芯片間電氣連接速度以及性能優(yōu)化的過程中扮演了更重要角色。正成為助力系統(tǒng)性能持續(xù)提升的重要保障，并滿足“輕、薄、短、小”和系統(tǒng)集成化的需求。摩爾定律的延伸受到物理極限、巨額資金投入等多重壓力，迫切需要別開蹊徑推動技術(shù)進步。據(jù)IBS統(tǒng)計，在達到28nm制程節(jié)點以后，如果繼續(xù)縮小制程節(jié)點，每百萬門晶體管的制造成本不降反升。先進封裝處于晶圓制造（“前道”）和芯片封測（“后道”）之間，被稱為“中道”，包括重布線（RDL）、凸塊制作（Bumping）及硅通孔（TSV）等工藝技術(shù)，涉及與晶圓制造相似的光刻、顯影、刻蝕、剝離等工序步驟。先進封裝下游應用場景催化隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)、高性能運算、智能駕駛、AR/VR等前沿技術(shù)的飛速發(fā)展，對高端芯片的需求呈現(xiàn)出持續(xù)增長的態(tài)勢。這些高端芯片的大量應用都依賴于先進封裝技術(shù)，在此背景下先進封裝的成長性顯著優(yōu)于傳統(tǒng)封裝，先進封裝在整個半導體封測市場中的比重將持續(xù)上升。長遠來看，隨著終端應用的不斷升級以及對芯片封裝性能要求的提升，先進封裝在AI、HPC、數(shù)據(jù)中心、CIS、MEMS傳感器等領(lǐng)域也將迎來廣闊的增量空間。中國大陸廠商積極布局先進封裝2022年3月，由英特爾、AMD、臺積電等國際廠商牽頭的UCIe聯(lián)盟成立，其定義了封裝內(nèi)Chiplet之間的互連，以實現(xiàn)Chiplet在封裝級別的普遍互連和開放的Chiplet生態(tài)系統(tǒng)，目前已經(jīng)有多家本土廠商加入（如長電科技、芯原股份等），通過與國際先進廠商合作，將有助于本土廠商技術(shù)提升和產(chǎn)品迭代。同時，華為等國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)公司也都在布局Chiplet先進封裝技術(shù)。二、先進封裝的平臺化技術(shù)先進封裝技術(shù)與產(chǎn)品發(fā)展相輔相成先進封裝的技術(shù)與產(chǎn)品設(shè)計是相輔相成的，通用型技術(shù)進步推動產(chǎn)品發(fā)展。先進封裝以縮小尺寸、系統(tǒng)性集成、提高I/O數(shù)量、提高散熱性能為發(fā)展主軸，可以包括單芯片和多芯片，倒裝封裝以及晶圓級封裝被廣為使用，再搭配互連技術(shù)（TSV，Bump等）的技術(shù)能力提升，進一步提升系統(tǒng)的集成度，內(nèi)外部封裝可以搭配組合成不同的高性能封裝產(chǎn)品。先進封裝重點技術(shù)--凸點（bumping）Bumping工藝又稱凸點工藝（倒裝第二步），是WLP（晶圓級封裝工藝）過程的關(guān)鍵工序。晶圓凸點對于倒裝芯片或板級半導體封裝至關(guān)重要。凸塊是一種先進的晶圓級工藝技術(shù)，在將晶圓切割成單個芯片之前，在晶圓上以整個晶圓的形式形成由焊料制成的“凸塊”或“球”。這些“凸塊”可以由共晶、無鉛、高鉛材料或晶圓上的銅柱組成，是將芯片和基板互連在一起形成單個封裝的基本互連組件。這些凸塊不僅提供芯片和基板之間的連接路徑，而且在倒裝芯片封裝的電氣、機械和熱性能方面發(fā)揮著重要作用。鍵合方式芯片鍵合技術(shù)在半導體制造中占有重要的地位，它為組件間提供了一個可靠的電氣和機械連接，使得集成電路能夠與其它系統(tǒng)部分進行通信。鍵合形式主要分為引線鍵合和凸點鍵合，鍵合使用時間可以分為永久鍵合和臨時鍵合，從界面材料可分為帶中間層的膠鍵合，共晶鍵合，金屬熱壓鍵，無中間層的熔融鍵合和陽極鍵合等。先進封裝重點技術(shù)--重布線層（RDL）RDL（ReDistributionLayer）重布線層，起著XY平面電氣延伸和互聯(lián)的作用。在芯片設(shè)計和制造時，IOPad一般分布在芯片的邊沿或者四周：IOpad是一個芯片管腳處理模塊，即可以將芯片管腳的信號經(jīng)過處理送給芯片內(nèi)部，又可以將芯片內(nèi)部輸出的信號經(jīng)過處理送到芯片管腳。這對于BondWire工藝來說很方便，但對于FlipChip就比較困難了。因此，RDL就尤為關(guān)鍵：在晶元表面沉積金屬層和相應的介質(zhì)層，并形成金屬布線，對IO端口進行重新布局，將其布局到新的，占位更為寬松的區(qū)域，并形成面陣列排布。先進封裝重點技術(shù)--晶圓級封裝（扇入扇出型封裝）扇出型（Fan-Out）封裝，扇入型（Fan-In）封裝。扇入型（Fan-In）封裝工藝流程大致描述為，整片晶圓芯片進行封裝測試，之后再切割成單顆芯片，封裝尺寸與芯片尺寸大小相同。扇出型封裝一般是指，晶圓級/面板級封裝情境下，封裝面積與die不一樣，且不需要基板的封裝，例如FOWLP/FOPLP。隨著I/O數(shù)量的增加，芯片尺寸無法容納所有I/O時，扇出型封裝由此衍生而來。扇出型封裝基于重組技術(shù)，芯片被切割完畢后，將芯片重新嵌埋到重組載板（8寸，12寸wafercarrier或者600mmX580mm等大尺寸面板），按照與扇入型封裝工藝類似的步驟進行封裝測試，然后將重組載板切割為單顆芯片，芯片外的區(qū)域為Fan-Out區(qū)域，允許將球放在芯片區(qū)域外。扇入型封裝和扇出型封裝區(qū)別兩者最大的差異為RDL布線，扇入和扇出是指凸點Bump是否超出了裸片Die的面積在扇入型封裝中，RDL向內(nèi)布線，而在扇出型封裝中，RDL既可向內(nèi)又可向外布線，所以扇出型封裝可以實現(xiàn)更多的I/O。三、典型先進封裝產(chǎn)品5D封裝產(chǎn)品--CoWoS2.5DIC集成技術(shù)通過將邏輯計算（Logic）和HBM(HighBandwidthMemory,高帶寬內(nèi)存芯片)安裝在硅中介層上，然后直接放置在封裝基板上來集成邏輯計算和HBM芯片。TSV/RDL中介層適用于極細間距、高I/O、高性能和高密度半導體IC應用。邏輯和HBM首先并排鍵合在硅中介層上，形成晶圓上芯片(CoW)，在器件之間具有細間距和高密度互連布線。每個HBM均由帶有微凸塊的DRAM和帶有直通TSV的邏輯基座組成。硅通孔(TSV)是支持2.5D和3D高級封裝的功能。TSV是電氣連接路徑，是穿過硅晶圓或芯片的短垂直柱，可實現(xiàn)更小的封裝尺寸和更密集的互連，通過縮短電氣傳輸距離來提高電氣性能，并實現(xiàn)HBM等產(chǎn)品中使用的多個芯片的堆疊。最后，在封裝基板上完成具有較大凸塊的TSV中介層的組裝。3D封裝產(chǎn)品--HBMHBM（高帶寬內(nèi)存）是一種具有極高帶寬（數(shù)據(jù)傳輸速率）的DRAM。連接存儲器和處理器并交換信號的輸入/輸出電路（IO：Input/Output）稱為總線。每秒通過該總線的數(shù)據(jù)信號數(shù)量稱為帶寬，帶寬值越大，數(shù)據(jù)處理速度越快。帶寬由一根信號線的傳輸速度x總線數(shù)量決定。HBM之所以能夠?qū)崿F(xiàn)高傳輸速度和大量總線，得益于其采用TSV（硅通孔）和垂直存儲器堆疊的高密度布線。與傳統(tǒng)的引線鍵合連接相比，它可以實現(xiàn)更高的布線密度和更短的布線距離，減少信號傳播延遲并實現(xiàn)更高的工作頻率。此外，利用三維結(jié)構(gòu)，在存儲器芯片下方放置并連接邏輯層，可以控制存儲器操作并提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省BM并不存在于單一封裝中，而是以與主機處理器結(jié)合的多芯片封裝的形式存在。四、先進封裝設(shè)備梳理封裝設(shè)備增速上行，國產(chǎn)化率有望進一步提升資本開支上行+先進封裝，封裝設(shè)備增速上行。SEMI預測2023年半導體封裝設(shè)備銷售額預計下降31%至40億美元，后續(xù)隨著資本開支和先進封裝的推進，2024/2025封裝設(shè)備銷售額將增長24%/20%，達到2025年的60億美元。封裝設(shè)備國產(chǎn)化率有待進一步提升，先進封裝是一大契機。據(jù)中國國際招標網(wǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，封測設(shè)備國產(chǎn)化率整體上不超過5%，低于制程設(shè)備整體上10%-15%的國產(chǎn)化率。隨著先進封裝的不斷推進，將帶動原本封裝設(shè)備和新增前道設(shè)備在封裝環(huán)節(jié)的國產(chǎn)化推進。新增中前道設(shè)備——光刻機在先進封裝中，光刻機主要應用于：倒裝（FlipChip，F(xiàn)C）的凸塊制作、重分布層(RDL)、2.5D/3D封裝的TSV、以及銅柱(CopperPillar)等。與在前道制造中用于器件成型不同，在先進封裝中主要用做金屬電極接觸。此外，先進封裝引入濕制程基本都會使用到光刻機。TSV打孔實現(xiàn)堆疊芯片之間的垂直互聯(lián)互通，鉆孔就需要光刻與刻蝕的配合完成；倒裝Bump上，實現(xiàn)在芯片特定位置上電鍍上凸點，也需要光刻把bump球的位置打出來；在RDL圖形轉(zhuǎn)移和再連接，是通過掩模版，然后光刻機曝光