GPU大廠英偉達(dá)（NVIDIA）的AI芯片在全球供應(yīng)不足，其最主要原因在于代工伙伴臺積電的CoWoS先進(jìn)封裝產(chǎn)能不足。即便臺積電承諾擴(kuò)產(chǎn)，預(yù)計(jì)最快也要等到年底才會有一倍的產(chǎn)能增加，紓解供應(yīng)不足的壓力。對此，現(xiàn)在市場上傳出，英特爾也加入供應(yīng)英偉達(dá)先進(jìn)封裝的行列，月產(chǎn)能大約5,000片的規(guī)模。至于時間點(diǎn)，最快2024年第2季加入英偉達(dá)先進(jìn)封裝供應(yīng)鏈行列。

根據(jù)英特爾之前的說明，現(xiàn)階段旗下的主要先進(jìn)封裝技術(shù)分為 2.5D 的 EMIB（嵌入式多芯片互連橋接，為水平整合封裝技術(shù)），以及 3D 的 Foveros（采用異質(zhì)堆疊邏輯處理運(yùn)算，可以把各個邏輯芯片堆棧一起）兩大類。首先，2.5D的EMIB主要應(yīng)用于邏輯運(yùn)算芯片和高帶寬存儲器的拼接，目前發(fā)表的Intel Xeon Max系列、Intel Data Cneter GPU Max系列都已搭載EMIB封裝技術(shù)。

至于，更先進(jìn)的 3D Foveros 先進(jìn)封裝技術(shù)部分，則是讓頂層芯片不再受限于基層芯片大小，且能夠搭載更多頂層與基層芯片，并透過銅柱直接將頂層芯片與基板相連，減少硅穿孔 （TSV） 數(shù)量以降低其可能造成之干擾。未來將搭載在即將發(fā)布的 Meteor Lake、Arrow Lake 和 Lunar Lake 等系列處理器上。

當(dāng)前，英特爾在美國奧勒岡州與新墨西哥州設(shè)有先進(jìn)封裝產(chǎn)能，同時并積極在檳城新廠擴(kuò)充先進(jìn)封裝。而且，英特爾曾經(jīng)表示，開放讓客戶僅選用其先進(jìn)封裝方案的方案，使得希望讓客戶更具生產(chǎn)彈性。因此，消息指出，在英偉達(dá)選擇讓英特爾加入提供先進(jìn)封裝產(chǎn)能之后，未來臺積電依舊會是英偉達(dá)的主要先進(jìn)封裝供應(yīng)商。


先進(jìn)封裝，紛紛擴(kuò)產(chǎn)

由于芯片短缺和地緣政治緊張局勢，先進(jìn)封裝變得更加重要。2022年先進(jìn)封裝市場約占整個集成電路封裝市場的48%，而且市場份額還在穩(wěn)步提升。封裝這條路，從傳統(tǒng)封裝走向先進(jìn)封裝，從舊技術(shù)走向新技術(shù)，這本應(yīng)該是順滑過渡，但2023年AI訂單需求的增加，對于先進(jìn)封裝的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)有產(chǎn)能。

在AI的浪潮之下，先進(jìn)封裝領(lǐng)域需求正在呈現(xiàn)水漲船高的局面。這就帶來了先進(jìn)封裝的產(chǎn)能告急。英偉達(dá)等HPC客戶訂單旺盛，客戶要求臺積電擴(kuò)充CoWoS產(chǎn)能，導(dǎo)致臺積電先進(jìn)封裝CoWoS產(chǎn)能吃緊，缺口高達(dá)一至二成。

面對產(chǎn)能吃緊，不少企業(yè)紛紛宣布擴(kuò)產(chǎn)。

首先來看臺積電。在先進(jìn)封裝產(chǎn)能供不應(yīng)求的情況下，臺積電去年8月宣布斥資900億元新臺幣（約合人民幣206億元），在竹科轄下銅鑼科學(xué)園區(qū)設(shè)立生產(chǎn)先進(jìn)封裝的晶圓廠，預(yù)計(jì)創(chuàng)造約1500個就業(yè)機(jī)會。

臺積電總裁魏哲家之前曾在法說會提到，臺積電已積極擴(kuò)充CoWoS先進(jìn)封裝產(chǎn)能，希望2024年下半年后可舒緩產(chǎn)能吃緊壓力。據(jù)了解，臺積電已在竹科、中科、南科、龍?zhí)兜鹊財D出廠房空間增充CoWoS產(chǎn)能，竹南封測廠亦將同步建置CoWoS及TSMC SoIC等先進(jìn)封裝生產(chǎn)線。

在今年，臺積電的產(chǎn)能將比原定倍增目標(biāo)再增加約20%，達(dá)3.5萬片——換言之，臺積電2024年CoWoS月產(chǎn)能將同比增長120%。為了應(yīng)對溢出的先進(jìn)封裝產(chǎn)能，臺積電還委外給日月光承接相關(guān)訂單，推升日月光高端封裝產(chǎn)能利用率激增。

再來看英特爾。英特爾選擇在馬來西亞擴(kuò)張自己的先進(jìn)封裝。英特爾副總裁兼亞太區(qū)總經(jīng)理Steven Long表示，目前英特爾正在馬來西亞檳城興建最新的封裝廠，強(qiáng)化2.5D/3D封裝布局。這將是繼英特爾新墨西哥州及奧勒岡廠之后，首座在美國之外采用英特爾Foveros先進(jìn)封裝架構(gòu)的3D封裝廠。

英特爾表示，其規(guī)劃到2025年3D Foveros封裝的產(chǎn)能將達(dá)到當(dāng)前水平的四倍，屆時檳城新廠將會成為英特爾最大的3D先進(jìn)封裝據(jù)點(diǎn)。此外，英特爾還將在馬來西亞另一居林高科技園區(qū)興建另一座組裝測試廠。未來英特爾在馬來西亞的封測廠將增至六座。

作為封測龍頭的日月光也宣布擴(kuò)產(chǎn)。除了前文提到，日月光已經(jīng)接受部分臺積電的溢出產(chǎn)能外。日月光在去年12月底，已經(jīng)宣布大舉投資先進(jìn)封裝產(chǎn)能，其子公司將以承租同集團(tuán)臺灣福雷電子高雄楠梓廠房的方式，擴(kuò)充封裝產(chǎn)能。有機(jī)構(gòu)預(yù)測，2023年里日月光在封測方面的資本支出，60%都投向了先進(jìn)封裝。

在2023年的先進(jìn)封裝激烈競爭中，有一個國家不得不提——美國。2023年11月，美國公布了《芯片法案》的首項(xiàng)研發(fā)投資，劍指先進(jìn)封裝業(yè)。

美國將投資大約30億美元，專門用于資助美國的芯片封裝行業(yè)。這項(xiàng)投資計(jì)劃的官方名稱為“國家先進(jìn)封裝制造計(jì)劃”，其資金來自《芯片法案》中專門用于研發(fā)的110億美元資金，與價值1000億美元的芯片制造業(yè)激勵資金池是分開的。

美國商務(wù)部表示，美國的芯片封裝產(chǎn)能只占全球的3%，因此美國制造的芯片往往需要運(yùn)到海外進(jìn)行封裝。砸錢買封裝，美國想補(bǔ)齊自己的封裝短板。

美國自家的企業(yè)安靠出來站臺。在去年12月，宣布斥資20億美元在美國亞利桑那州皮奧里亞市建造一座先進(jìn)封裝廠。蘋果也表示大力支持，官方宣布將成為半導(dǎo)體封裝大廠Amkor（安靠）位于美國亞利桑那州Peoria新封測廠第一個，也是最大客戶。


先進(jìn)封裝帶來工藝流程變化，催生高端材料需求

先進(jìn)封裝相對傳統(tǒng)封裝的變化主要在于兩個方面：

(1)FC新增Bumping、回流焊、底部填充環(huán)節(jié)。一般情況下，行業(yè)將FC（FlipChip，倒轉(zhuǎn)）作為傳統(tǒng)封裝和廣義先進(jìn)封裝的臨界點(diǎn)，以結(jié)構(gòu)最相近的WBBGA和FCBGA作對比，后者所代表的先進(jìn)封裝相較前者所代表的傳統(tǒng)封裝會多出Bumping工序，由此延伸出回流焊、底部填充等新增工序要求。

(2)立體組裝對減薄/拋光產(chǎn)生更高要求，新增RDL、Bumping、TSV環(huán)節(jié)。立體組裝作為第五代封裝技術(shù)，其對封裝技術(shù)提出更高的要求，以主流的2.5D/3D封裝為例，相對于普通的FCBGA來說，立體封裝工序會在晶圓檢測和切片之間存在諸多變化，其中減薄/拋光環(huán)節(jié)將面臨更高的要求，中間也會新增RDL、Bumping、TSV等環(huán)節(jié)，技術(shù)難度大幅提升。

先進(jìn)封裝技術(shù)難度提升、新增多個環(huán)節(jié)，導(dǎo)致工藝過程中出現(xiàn)了新的材料需求，并且材料性能對先進(jìn)封裝工藝的影響程度大幅提升，可以說先進(jìn)封裝材料成為了支撐先進(jìn)封裝產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的關(guān)鍵。


臨時鍵合：先進(jìn)封裝對減薄要求提高，臨時鍵合材料成為關(guān)鍵耗材

先進(jìn)封裝中晶圓減薄主要是為了滿足TSV制造和多片晶圓堆疊鍵合總厚度受限的需求，有效提高芯片制造的效率和成本效益。大尺寸薄化晶圓的柔性和易脆性使其很容易發(fā)生翹曲和破損，為了提高芯片制造的良率、加工精度和封裝精度，需要一種支撐系統(tǒng)來滿足苛刻的背面制程工藝（除了背部研磨減薄外，還包括光刻、刻蝕、鈍化、濺射、電鍍等RDL工藝等）。在此背景下，臨時鍵合與解鍵合技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)前在晶圓薄化趨勢持續(xù)攀升背景下，臨時鍵合技術(shù)普及率不斷提升，進(jìn)而帶動臨時鍵合膠需求持續(xù)增加。

臨時鍵合膠（TemporaryBondingAdhesive，TBA）是把晶圓和臨時載板粘結(jié)在一起的中間層材料，熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、粘接強(qiáng)度、機(jī)械穩(wěn)定性、均一性等是臨時鍵合膠的關(guān)鍵選擇因素。臨時鍵合膠的材料性能主要是由基礎(chǔ)黏料的性質(zhì)決定的，可用作基礎(chǔ)黏料的高分子聚合物材料包括熱塑性樹脂、熱固性樹脂、光刻膠等。

根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2023-2028年臨時鍵合膠（TBA）行業(yè)市場深度調(diào)研及投資前景預(yù)測分析報告》顯示，2022年全球臨時鍵合膠市場規(guī)模約為2.2億美元，同比增長8.6%。全球范圍內(nèi)，布局臨時鍵合膠市場的企業(yè)主要有美國3M、美國杜邦、美國道康寧、美國BrewerScience、日本TOK、英國MicroMaterials等國際企業(yè)以及臺灣達(dá)興材料、中國大陸的鼎龍股份、飛凱材料、未上市公司深圳化訊、浙江奧首、深圳先進(jìn)電子材料、華進(jìn)半導(dǎo)體等。受技術(shù)發(fā)展影響，目前全球市場由美國3M與臺灣達(dá)興材料兩家企業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位，合計(jì)市場占有率已超40%，行業(yè)集中度較高。


RDL：先進(jìn)封裝的基礎(chǔ)工藝，對PSPI、光刻膠、拋光材料、靶材帶來新增量

RDL（重新布線層，Redistributedlayer）是實(shí)現(xiàn)芯片水平方向電氣延伸和互連，面向3D/2.5D封裝集成以及FOWLP的關(guān)鍵技術(shù)。RDL生產(chǎn)制造中主要用到PSPI、光刻膠、拋光材料、靶材以及一些功能性濕化學(xué)品（電鍍液、清洗液、光刻膠剝離液等）。其中大部分品類，例如光刻膠、拋光液、拋光墊、靶材等都是在前道晶圓制造過程中常用的材料，先進(jìn)封裝的出現(xiàn)使得前道材料開始應(yīng)用到后道封裝中，這一高端材料下沉趨勢為競爭追趕者帶來彎道超車機(jī)會。

感光性聚酰亞胺(PSPI)：RDL核心材料，PSPI因具有優(yōu)異的力學(xué)性能、熱學(xué)性能、電學(xué)性能等，在半導(dǎo)體封裝中被應(yīng)用為緩沖層材料及再布線層材料，是關(guān)鍵的制程材料和永久材料。RDL和晶圓表面的鈍化層中介質(zhì)通常需要光敏絕緣材料來制造，傳統(tǒng)聚酰亞胺（Polyimide，PI）需要配合光刻膠使用，采用PSPI工藝流程可大幅簡化。隨著國內(nèi)集成電路、OLED面板等產(chǎn)業(yè)需求的進(jìn)一步擴(kuò)大，國內(nèi)PSPI的市場規(guī)模也將持續(xù)擴(kuò)增。

由于PSPI行業(yè)技術(shù)壁壘較高，目前日本和美國企業(yè)仍占據(jù)全球PSPI市場的主導(dǎo)地位。日本東麗工業(yè)株式會社（TORAY）、日本日立化學(xué)株式會社（Hitachi）、美國杜邦公司（DuPont）、美國Futurrex公司等為全球知名的PSPI生產(chǎn)商。國內(nèi)方面，鼎龍股份、強(qiáng)力新材等已陸續(xù)實(shí)現(xiàn)PSPI的國產(chǎn)化突破。

光刻膠：先進(jìn)封裝用光刻膠與晶圓制造過程中使用的光刻膠不同，封裝用光刻膠分辨率一般僅要求為微米級的厚膠、紫外光光源、436nm的g線與365nm的i線。除RDL外，在封裝基板、中介轉(zhuǎn)接板（Interposer）、TSV、Bumping中也有應(yīng)用。目前主流廠商包括日本的東京應(yīng)化、JSR、富士膠片、信越化學(xué)、住友化學(xué)，以及美國杜邦、歐洲AZEM等。國內(nèi)企業(yè)方面，彤程新材2020年收購北京科華正式切入半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域。北京科華是國內(nèi)稀缺的半導(dǎo)體光刻膠龍頭企業(yè)，目前g/i線膠、KrF膠均已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。晶瑞電材子公司蘇州瑞紅,規(guī)模生產(chǎn)光刻膠近30年,產(chǎn)品主要應(yīng)用于半導(dǎo)體及平板顯示領(lǐng)域，目前g/i線膠可實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，KrF膠完成中試，ArF膠已經(jīng)啟動研發(fā)。其他國產(chǎn)參與者還有華懋科技、南大光電等。

CMP材料：先進(jìn)封裝工藝流程中，化學(xué)機(jī)械拋光（ChemicalMechanicalPolishing，CMP）是RDL、TSV工藝中的關(guān)鍵流程，用到的主要材料為拋光液和拋光墊。拋光液主要會用到兩大類：銅/阻擋層的拋光液和晶圓背面的拋光液。拋光液市場中卡博特(Cabot)、VersumMaterials、日立(Hitach)、富士美(Fujimi)、陶氏(Dow)等美日龍頭廠商占據(jù)全球CMP拋光液市場近80%。我國拋光液龍頭安集科技目前前后道拋光液應(yīng)用范圍廣、滲透率高，2022年安集拋光液全球市占率接近8%。此外鼎龍股份、上海新陽在拋光液上均有布局，2023年開始小批量放量。拋光墊市場中，美國Dow全球占比90%一家獨(dú)大，國內(nèi)鼎龍股份為拋光墊龍頭，目前與長江存儲、中芯國際等國內(nèi)一流晶圓廠密切合作，滲透率持續(xù)提升。


Bumping：帶來電鍍液增量，觸發(fā)封裝基板升級

凸點(diǎn)制造（Bumping）是封裝技術(shù)中關(guān)鍵的一環(huán)，是芯片能夠?qū)崿F(xiàn)堆疊的關(guān)鍵支撐。近幾年隨著先進(jìn)封裝快速發(fā)展，從球柵陣列焊球（BGABall）到倒裝凸點(diǎn)（FCBump），再到微凸點(diǎn)（μBump），凸點(diǎn)尺寸也在不斷縮小，技術(shù)難度也在不斷升級。從當(dāng)前主流的高端新進(jìn)封裝方案中，我們可以看到HBM、XPU以及芯片組合整個封裝體對外互連時均需要用到Bumping工藝，可見Bumping在先進(jìn)封裝工藝中起到關(guān)鍵作用。

電鍍液在bumping流程中起到了關(guān)鍵作用。高品質(zhì)的電鍍液保證了金屬凸點(diǎn)的均勻性和可靠性。特別是在RDL（重布線層）工藝中，Bumping技術(shù)用于實(shí)現(xiàn)芯片與封裝基板間的精確電連接。RDL技術(shù)要求高精度的凸點(diǎn)布局以及優(yōu)異的電氣性能，這些都離不開高性能的電鍍液。因此，電鍍液不僅決定凸點(diǎn)的形成，也是確保最終產(chǎn)品性能和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。

Techcet2023年8月預(yù)測數(shù)據(jù)顯示，2023年全球電鍍化學(xué)品市場規(guī)模將達(dá)9.92億美元，2027年全球電鍍化學(xué)品市場規(guī)模有望達(dá)10.47億美元。

目前主要玩家仍以海外為主，國內(nèi)多家公司開始布局。美國陶氏和美國樂思是美國的兩大電鍍液生產(chǎn)商。陶氏公司主要為半導(dǎo)體制造和高端電子封裝提供硅通孔電鍍液材料。樂思化學(xué)市場占有率高達(dá)80%，在全球芯片銅互連電鍍液及添加劑市場中占據(jù)主導(dǎo)地位。日本日原成立于1900年，電鍍液主要用于錫焊結(jié)合的表面處理。

目前，部分國產(chǎn)廠商經(jīng)過長時間技術(shù)積累，已成功在部分電鍍液及添加劑上完成了突破。其中，上海新陽在90-14nm銅制程技術(shù)節(jié)點(diǎn)上完成了突破，并提供超高純電鍍液系列產(chǎn)品；安集科技在多種電鍍液添加劑在先進(jìn)封裝領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)銷售；艾森股份先進(jìn)封裝用電鍍銅基液（高純硫酸銅）已在華天科技正式供應(yīng)、電鍍錫銀添加劑已通過長電科技的認(rèn)證，尚待終端客戶認(rèn)證通過、電鍍銅添加劑正處于研發(fā)及認(rèn)證階段。天承科技在電鍍液主要產(chǎn)品包括水平沉銅專用化學(xué)品和電鍍添加劑等。


TSV：深孔刻蝕帶來氟基氣體需求，高性能EMC及填料成為關(guān)鍵

硅通孔技術(shù)（ThroughSiliconVia，TSV）是通過導(dǎo)穿硅晶圓或芯片實(shí)現(xiàn)多層垂直互連的技術(shù)。目前TSV技術(shù)主要應(yīng)用于3個方向，即垂直背面連接、2.5D封裝、3D封裝，其中垂直背面連接主要應(yīng)用在CIS、SiGe功率放大器，技術(shù)難度相對較低；2.5D中TSV的應(yīng)用體現(xiàn)在中介層（interposer）的硅通孔制作，服務(wù)于用作多芯片間（例如GPU與存儲之間）水平連接的載體，技術(shù)難度較高；3D封裝中TSV技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)在芯片上直接進(jìn)行硅通孔制作，目前常見于高帶寬存儲芯片（如HBM），技術(shù)難度高。從當(dāng)前主流的高端先進(jìn)封裝方案來看，中介層和芯片內(nèi)部硅通孔技術(shù)都已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，特別是在解決高帶寬存儲（存儲間通信）、存儲與算力芯片間通信的問題上起到關(guān)鍵作用。

TSV孔制造主要包括深孔刻蝕及清洗、絕緣層/阻擋層/種子層沉積、深孔填充，其中深孔刻蝕及清洗會涉及到氟基材料，沉積會涉及到SiO2、SiN、SiNO、Ti、Ta、TiN、TaN等材料，深孔填充主要涉及到電鍍液材料。

電子特氣海外高度壟斷。全球主要?dú)怏w公司主要有林德、法液空、空氣產(chǎn)品、日本酸素這四家海外巨頭，根據(jù)中船特氣招股書統(tǒng)計(jì)，四大海外巨頭在電子氣體市場合計(jì)市場份額超過70%。具體到電子特氣，除了上述四大海外巨頭以外，還有默克、SKMaterials、關(guān)東電化、昭和電工等海外廠商占據(jù)主要市場，根據(jù)BCG的統(tǒng)計(jì)，2021年中國大陸占全球電子特氣供給的17%，并且目前用于集成電路生產(chǎn)的電子特氣，我國僅能生產(chǎn)約20%的品種，可見在電子特氣市場我國企業(yè)仍處于追趕的過程。近年來華特氣體、中船特氣等企業(yè)逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化突破。

EMC及填料：當(dāng)前運(yùn)用TSV技術(shù)的場景主要在2.5D硅中階層和3D垂直疊構(gòu)，其中3DTSV的特點(diǎn)在于通過垂直疊構(gòu)的方式縮短了芯片間通信距離，相較于傳統(tǒng)水平排布的方式，外圍用于塑封的EMC及內(nèi)部填料料也需要相應(yīng)的升級，一方面垂直疊構(gòu)導(dǎo)致塑封的高度顯著高于傳統(tǒng)單芯片的塑封高度，較高的高度要求外圍塑封料要有充分的分散性，則EMC就要從傳統(tǒng)注塑餅狀變?yōu)槿龇垲w粒狀的顆粒狀環(huán)氧塑封料（GMC，GranularMoldingCompound）和液態(tài)塑封料（LMC，LiquidMoldingCompound）。

在全球EMC市場競爭中，海外廠商（主要是日系廠商）目前仍然處于主導(dǎo)地位。日系廠商占據(jù)主要產(chǎn)能，全球主要兩大具有壟斷性地位的EMC廠商住友電木和Resonac合計(jì)產(chǎn)能超過10萬噸，占據(jù)全球EMC市場主要產(chǎn)能，而國內(nèi)上規(guī)模的EMC廠商僅衡所華威、華海誠科、瑞聯(lián)新材、飛凱材料等有布局。