半导体先进封装专题报告:先进封装赋能AI计算,国内龙头加速布局.pdf
- 上传者:一树梨花
- 时间:2024/03/07
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半导体先进封装专题报告:先进封装赋能AI计算,国内龙头加速布局。先进封装本质目的是增加触点连接,以代替制程提升。量子隧穿效应导 致先进制程的研发制造成本过高,而良率过低,先进封装技术能够弥补 制程提升的困难。先进封装技术的本质为提升连接效率。其中,重布线 层技术(RDL)重新布局裸片 I/O 触点,支持更多、更密引脚,广泛用 于晶圆级封装(WLP);硅通孔技术(TSV)通过将芯片的焊点打穿、在 通孔里填充金属材料实现芯片与芯片、芯片与基板的垂直连接,是 2.5D 和 3D 封装的关键解决方案;凸块技术使用凸点(bump)代替传统引线, 增加触点、缩小传输距离和电阻;混合键合技术(Hybrid Bonding)通过 将芯片或晶圆平面上的铜触点抛光后进行退火处理,使得连接平面完全 贴合,以无凸点(Bumpless)的方式缩减连接距离和散热能力。先进封 装对制造设备精度、无尘环境、测试精度要求极高。技术升级方向为增 加连接效率(如使用玻璃基板代替有机基板)和降低成本(如使用“硅 桥”代替硅中介层)。
先进封装赋能高速计算,算力需求提升,先进封装产能供不应求。先进 封装主要通过两方面提升逻辑芯片的算力:一、提升处理器集成度,从 而提升性能;二、提升处理器和存储器间的连接带宽、减小连接功耗, 从而解决“内存墙”和“功耗墙”,提升芯片算力。随着 AI 大语言模型 市场的发展,模型训练和推理应用所需算力不断提升;国内新入局 AI 企业众多,智算芯片需求旺盛。根据 IDC,至 2026 年,国内智算规模 可达 2023 年的 3 倍。与此同时,供给端高性能 GPU 产能明显不足,先 进封装产能成为主要瓶颈。2023 年 8 月,英伟达表示计划 2024 年将 H100 产能拉高至少 3 倍。2023 年 9 月,台积电表示 CoWoS 产能只能 尽量满足客户 80%的需求。先进封装发展前景、国产替代空间广阔。
先进封装行业壁垒高,专业封测厂商不具优势;海外龙头加速扩产,国 内企业追赶。先进封装行业壁垒高,且相比 OSAT 厂,Fab 厂和 IDM 厂 更具优势,主要原因有二:第一,技术精度高,且高度依赖晶圆制造技 术、与芯片设计环节的协同,例如重布线层(RDL)、硅通孔(TSV)、混合 键合(HB)需要在裸晶本体上进行线路设计、刻蚀、电镀,晶圆厂在技术 和硬件方面更有优势;第二,晶圆厂主导了先进封装领域的技术路线和 订单分配,封装厂需要与上游厂商密切合作以获取订单。面对高增需求, 海外龙头加大扩产力度,但扩产难度大、周期长。台积电、三星、英特 尔、日月光纷纷增加先进封装产线,但由于上游设备供应不足等原因, 扩产周期普遍达 2-3 年。与此同时,国内龙头积极布局先进封装领域。 长电科技聚焦 XDFOI 新技术、2.5D/3D 技术的量产;通富微电聚焦消化 高端 CPU、GPU 封装产能,现已涉及 AMDMI300 的封装;甬矽电子积 极研发 Fan-in/Fan-out、2.5/3D 晶圆级封装相关技术,并大力建厂扩产, 未来营收增长空间广阔。
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