2025年半导体行业深度报告:先进封装赋能国产算力芯,设备材料封测产业联动

  • 来源:方正证券
  • 发布时间:2025/10/17
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半导体行业深度报告:先进封装赋能国产算力芯,设备材料封测产业联动.pdf

半导体行业深度报告:先进封装赋能国产算力芯,设备材料封测产业联动。先进封装助力弯道超车,国产设备材料封测产业联动。在摩尔定律放缓和我国先进制程技术受限的现状下,先进封装成为国产算力芯片突破性能瓶颈的重要方向。华为、寒武纪、海光信息等公司的算力芯片正加速迭代,国产供应链积极配套以实现算力芯片自主可控。先进封装产能扩张需求愈发迫切,产业链迎来重大发展机遇。CoWoS-L逐渐取代CoWoS-S,板级封装发展成共识。CoWoS产能成为英伟达AI芯片供应瓶颈,台积电正积极扩产,同时引入其他代工厂和封测厂以扩大产能。国内龙头封装公司将受益于这一产业趋势,与国内AI芯片供应链合作以突破先进封装。从CoWoS...

先进封装概述

全球集成电路封装技术经历五个发展阶段

根据《中国半导体封装业的发展》,迄今为止全球集成电路封装技术一共经历五个发展阶段。当前全球封装行业的主流技 术处于以CSP、BGA为主的第三阶段,并向以系统级封装(SiP)、倒装焊封装(FC)、芯片上制作凸点(Bumping)为代表 的第四阶段和第五阶段封装技术迈进。

自20世纪70年代起,目前集成电路封测技术已经发展到第五阶段,核心技术包括微电子机械系统封装(MEMS)、晶圆级系 统封装-硅通孔(TSV)、倒装焊封装(FC)、表面活化室温连接(SAB)、扇出型集成电路封装(Fan-Out)、扇入型集成 电路封装(Fan-in)、多维异构封装(2.5D、3D)等。

摩尔定律逼近极限,先进封装成为突破性能瓶颈的重要方向

随着摩尔定律逐渐逼近物理极限,传统芯片制程微 缩面临多重挑战,工艺制程受成本大幅增长和技术 壁垒等因素上升改进速度放缓。

先进封装在不依赖制程工艺提升的前提下,可实现 芯片高密度集成、体积微型化以及成本降低等显著 优势,成为突破性能瓶颈重要方向。

2.5D封装成为当前主流封装技术,未来将与互联密度更高的3D封装技术并存

传统封装以单芯片集成和低互连密度为特征,依赖成熟工艺 但性能受限;3D封装通过垂直堆叠芯片与硅通孔(TSV)实 现超高密度集成,混合键合技术将互连密度提升至10^6/mm2 级别,却面临热耗散复杂与成本高企的挑战。2.5D封装则通 过硅/玻璃中介层在平面内集成多芯片,结合TSV与微凸点技 术,兼顾高密度互连、异构集成等优势。随着技术的不断发展,2.5D封装将面临更高集成度的需求, 可能与逐步成熟的3D封装技术并存,以满足不同应用场景。

英特尔:EMIB是首个2.5D嵌入式桥接解决方案,Co-EMIB融合EMIB和Foveros

英特尔先进封装技术主要包括Foveros、ODI、EMIB和CoEMIB四种,其中EMIB是典型的2.5D封装结构。 EMIB不使用其他方法常见的大型硅中介层,而是采用具有 多个布线层的小型桥接芯片。作为首个2.5D嵌入式桥接解 决方案,EMIB与CoWoS相比主要优势在于避免了转接板所带 来的生产费用、工艺限制和尺寸约束的问题。

CoWoS-L逐渐取代CoWoS-S,板级封装发展成共识

CoWoS产能成为英伟达AI芯片供应瓶颈,台积电引入其他代工/封测厂以扩充产能

CoWoS产能成为英伟达AI芯片供应瓶颈。台积电正积极扩产,同时引入其他代工厂(如联电)和封测厂(如Amkor)以扩大 产能。 我们认为国内龙头封装公司将受益于这一产业趋势,与国内AI芯片供应链合作以突破先进封装。

中介层尺寸不断增大,板级封装成为共识

随着中介层尺寸不断增大,板级封装成为共识。板级先进封 装在能够保证封装精度情况下拥有更高的产出效率、更少的 物料损耗和更大的有效曝光面积等优势,同时减少了涂料的 浪费,相较其他封装方式拥有更低的成本。此外,中介层材料从CoWoS-L的有机材料变成玻璃基板,更好 的热稳定性和高平整度,TGV技术成为核心。

国际/国产主流算力客户先进封装解决方案

英伟达自Blackwell系列起开始采用CoWoS-L封装

英伟达Hopper系列芯片采用CoWoS-S封装,自Blackwell系列起开始采用 CoWoS-L封装。英伟达Rubin系列芯片采用CoWoS-L封装,现已完成流片,预计2026年实 现量产。 CoWoP方案短期不太可能规模量产,板级封装成共识。

AMD将SoIC封装技术应用于CPU和GPU产品

AMD通过采用扇出RDL和SoIC封装技术以拓展CPU和GPU产品的本地缓 存。CPU产品方面,Ryzen 5 5800X3D采用第一代SoIC技术,Ryzen 7 7800X3D中采用第二代SoIC技术。GPU产品方面, MI325X/MI350/MI400系列均采用SoIC封装技术。  2024年12月,台积电展示了其第三代SoIC技术,键合密度是第二代 技术的1.85倍。

国产算力芯片厂商正积极布局先进封装技术,并向CoWoS-L等方向拓展

国产算力芯片厂商正积极布局先进封装技术,并向CoWoS-L 等方向拓展。 华为于2023年申请了一项四颗die合封结构的专利,其中die 间互连采用的是类CoWoS-L技术,即RDL+嵌入式硅桥。

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编辑:火腿肠
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