先进封装行业全景调研及发展趋势预测:后摩尔时代下的芯片性能提升新引擎

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  • 发布时间:2025/10/21
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半导体先进封装系列专题报告:传统工艺升级&先进技术增量,争设备之滔滔不绝.pdf

半导体先进封装系列专题报告:传统工艺升级&先进技术增量,争设备之滔滔不绝。尖端先进封装需求持续增长,AI相关仍为主要驱动。得益于生成式人工智能和高性能计算(HPC)这两大长期趋势有力推动,叠加移动和消费市场回暖以及汽车先进封装解决方案的拓展,将为先进封装市场规模增长注入动力。先进封装技术也沿着多元化方向发展,2.5D/3D封装成为AI芯片的核心封装方案;系统级封装(SiP)通过微型化集成技术,在可穿戴设备、AR/VR领域占据优势;扇出型封装(FOPLP)加速布局,以更低成本和更大灵活性满足5G与消费电子需求;混合键合技术作为下一代高密度集成的关键,各个头部厂家等正推动其量产进程。根据Y...

在全球半导体产业迎来“后摩尔时代”的当下,先进封装技术正成为行业竞争的焦点。随着晶体管尺寸逼近物理极限,单纯依靠制程进步提升芯片性能的模式面临巨大挑战,而先进封装通过芯片集成与互联技术的创新,成为提升系统整体性能的关键路径。2024年全球先进封装市场规模已达519亿美元,同比增长10.9%,预计2025年将增长至571亿美元。这一数据背后反映的是AI、高性能计算、5G等新兴技术对芯片性能要求的不断提升。

先进封装行业背景:摩尔定律放缓与先进封装崛起

半导体产业长期以来遵循摩尔定律发展,即每18-24个月芯片上晶体管数量增加一倍。但随着制程工艺逼近物理极限,​​晶体管缩小技术面临漏电、发热和功耗​​等棘手问题。摩尔定律的发展速度明显放缓,行业急需新的技术路径来延续芯片性能的提升。

先进封装技术正是在这一背景下崛起为半导体产业的重要发展方向。与传统封装主要关注芯片保护不同,先进封装采用先进的设计和工艺对芯片进行封装级重构,不仅能大幅度缩小封装后芯片的面积,还能容纳更多芯片的I/O端口数量,降低芯片综合制造成本,提升芯片间的互联能力。

根据Yole Group的数据预测,​​全球先进封装市场规模将从2023年的378亿美元增长至2029年的695亿美元​​,这期间的年均复合增长率为10.7%。更值得注意的是,先进封装在整体封装市场中的占比将于2025年达到51.03%,首次超过传统封装。

中国先进封装市场同样呈现快速增长态势。数据显示,中国先进封装市场规模由2020年的351亿元增长至2024年的698亿元,同期年复合增长率为18.7%。预计2025年中国先进封装市场规模将达到852亿元。

先进封装技术演进:从传统封装到异构集成

先进封装的技术体系正在不断丰富和完善。目前,带有倒装芯片(FC)结构的封装、圆片级封装(WLP)、系统级封装(SiP)、2.5D封装、3D封装等均被认为属于先进封装范畴。这些技术在提升芯片性能、缩小尺寸、降低成本方面各具优势。

​​2.5D/3D封装技术成为当前热度最高的先进封装方向​​。IDC预计,从2023年到2028年,2.5D/3D封装市场将以22%的年均复合增长率增长,使其成为半导体封装测试市场中备受关注的领域。在2.5D/3D封装技术中,台积电的CoWoS最为知名,该技术不仅可以节省空间,实现HBM所需的高互联密度和短距离连接,还能将不同制程的芯片封装在一起。

系统级封装(SiP)是先进封装市场增长的另一个重要动力。Sip技术可以把多枚功能不同的晶粒、不同功能的电子元器件甚至微机电系统、光学器件混合搭载于同一封装体内。2023年中国SIP行业市场规模为371.2亿元,预计2024年将增长至450亿元。

​​Chiplet(芯粒)技术成为“后摩尔时代”的主流路径​​。它通过对芯片的解构与重构集成,重塑了从上游EDA、IP、设计至下游封装、材料的全环节价值链。随着2nm/3nm制程成本高昂,Chiplet通过异构集成降低成本,正受到业界广泛关注。

先进封装应用领域:AI与高性能计算驱动需求

先进封装技术的快速发展与广泛应用,主要得益于AI、高性能计算等新兴技术的强劲需求。​​AI芯片对Chiplet、CoWoS等先进封装的需求激增​​,导致台积电CoWoS产能连续两年翻倍仍供不应求。

2025年台积电计划新建8座CoWoS工厂,重点服务英伟达(占其CoWoS需求63%)、博通等客户。CoWoS产能的紧张状况实际上反映了整个产业对于该技术的旺盛需求和产能的供不应求。

除了AI和高性能计算,​​5G、物联网、汽车电子等领域也推动高密度、小型化封装需求​​。随着手机、平板电脑、智能手表等便携式电子产品的发展,对小型化、高性能、低功耗的要求日益增加,推动了先进封装技术的不断创新。

物联网设备需要更小的体积、更低的功耗和更高的可靠性,这些特性都需要通过先进封装技术来实现。同时,汽车电子化程度的提高也对芯片的可靠性和性能提出了更高要求,进一步推动了先进封装技术的发展。

通信基础设施是先进封装增长最快的领域,预计实现较高的复合增长率。随着5G网络的全面部署和未来6G技术的研发,对先进封装技术的需求将持续增长。

先进封装竞争格局:全球巨头加速布局

先进封装市场的竞争格局正经历深刻变化。​​全球主要半导体企业纷纷加大在先进封装领域的布局​​。近一个月内,通富微电、台积电与安靠、日月光半导体、华天科技等传统OSAT及头部晶圆厂先后宣布投入资源,布局先进封装相关技术与产能,这些项目的应用均指向高性能计算和AI等领域。

晶圆厂与传统封测厂在先进封装领域形成竞争与合作并存的关系。台积电、英特尔、三星等头部晶圆厂积极布局先进封装,其中台积电于2008年就成立了集成互连与封装技术整合部门。这些企业通过技术创新和产能扩张,巩固了自身在先进封装领域的领先地位。

根据芯思想研究院发布的2023年全球委外封测市场占有率榜单,前十大委外封测公司中,中国台湾有5家(其中日月光位列第一),市占率为37.73%;中国大陆有4家上榜,市占率为25.83%。长电科技、通富微电、华天科技分别位列第三、第四和第六位。

​​中国企业在全球封测市场已占据重要位置​​。长电科技、通富微电、华天科技与智路封测等国内企业分别位列全球委外封测厂商(OSAT)的第三、四、六、七名,市场占有率合计达25.8%。

国内外企业在技术路线上也存在差异。面对晶圆厂的入局,传统OSAT亦纷纷发力,包括日月光、力成、矽品等正积极布局扇出型面板级封装(FOPLP)。中国大陆的一线封装厂则开发出了具有一定特色的新工艺,如长电科技推出的XDFOI Chiplet高密度多维异构集成系列工艺。

先进封装产业链生态:设备与材料成关键环节

先进封装产业的快速发展,带动了整个产业链的变革与升级。​​封装设备和材料直接决定了封装工艺能否顺利完成​​,目前在相关环节已有国产厂商布局,但是整体国产化率仍然偏低。

先进封装生产线设备由芯片封装原有后道设备与新增中前道设备构成。美国企业在薄膜沉积设备、刻蚀设备、键合机、电镀设备等领域的市场占比较高,而日本在光刻机、涂胶显影设备、划片机、减薄机、清洗设备等领域具有领先优势。

封装材料市场也呈现高速增长态势。2022年全球半导体材料市场年增长率为8.9%,营收达727亿美元,创下市场最高纪录。其中,封装材料营收达到280亿美元,成长6.3%。

​​高端封装材料市场仍由国际大厂主导​​。例如ABF基板全球90%以上市场被日本味之素垄断,国内生益科技、兴森科技处于研发阶段,预计2025年后逐步放量。而氮化铝基板由日本京瓷主导市场。

中国封装材料产业正在奋起直追。目前在有机基板、封装树脂、导电胶等关键材料领域,一些国内企业已经能够生产出满足高端封装需求的材料。随着先进封装的普及,国内企业也开始针对封装材料进行升级,如传统引线框架逐步被基板替代。

先进封装挑战与机遇:中国先进封装产业的发展路径

中国先进封装产业在快速发展的同时,也面临着一系列挑战。​​技术研发和人才储备方面相对较弱​​。封装技术曾是中国大陆半导体行业中与全球顶尖技术间差距最小的环节之一,但在近年来国际主流晶圆厂入局先进封装后,技术差距有被进一步拉大的趋势。

在产业链角度,国内在高端设备和材料方面自主研发能力还有待提高,一些关键核心技术和设备仍依赖进口。电镀设备、贴片机、划片机、薄膜沉积设备等领域进口依赖仍然较高,底部填充胶、高性能热界面材料等核心材料的国产替代率较低。

中国先进封装产业也面临巨大的发展机遇。​​国内芯片需求不断增长和政策支持​​,为产业发展提供了良好环境。随着大批新建晶圆厂产能的释放,集成电路封装测试需求将大幅增长。

在产业政策层面,中国政府高度重视半导体产业发展,为半导体等重要行业发展制定了更为清晰的推进路径。日本经济产业省在《半导体和数字产业发展战略》中明确指出要发展先进封装,并制定了“三步走”策略,中国也出台了类似的支持政策。

从市场需求来看,中国已成为全球最大的电子产品制造基地,以中国为代表的亚太地区在全球集成电路市场中占比较高。2023年我国半导体产业年度销售收入从2015年的16509.05亿元增长至31971.38亿元,2024年约为36693.38亿元左右,为先进封装提供了广阔的市场空间[citation:5。

随着电子产品进一步朝向小型化与多功能发展,芯片尺寸越来越小,种类越来越多,​​半导体行业焦点正从提升晶圆制程节点向封装技术创新转移​​。先进封装不再只是制造的后续环节,而是成为提升芯片性能、实现功能集成的关键路径。

未来几年,随着AI、物联网、智能汽车等应用的快速发展,先进封装技术将继续向高密度、高性能、低功耗方向演进,为全球半导体产业注入新的活力。

以上就是关于2025年先进封装行业全景调研及发展趋势预测的分析。

编辑:SS浪潮
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