先進封裝產(chǎn)能“捉襟見肘”,臺積電技術(shù)外放能否救急?
據(jù)中國臺灣經(jīng)濟日報報道,臺積電將在臺灣地區(qū)嘉義科學園區(qū)先進封裝廠新廠加大投資,園區(qū)將撥出六座新廠用地給臺積電,比原本預(yù)期的四座多兩座,總投資額逾5000億新臺幣(約合人民幣1137億元),主要擴充晶圓基片芯片(CoWoS)先進封裝產(chǎn)能。另據(jù)其他媒體消息顯示,臺積電正考慮在日本建設(shè)先進的芯片封裝產(chǎn)能,選擇之一是將其CoWoS封裝技術(shù)引入日本。
3月18日晚間,臺積電官方雖未證實六座新廠及日本擴建封裝廠的消息,但其表示,因應(yīng)市場對半導體先進封裝產(chǎn)能強勁需求,臺積電計劃先進封裝廠將進駐嘉義科學園區(qū)。
據(jù)悉,從去年中至今年初,中國臺灣方面就積極協(xié)調(diào)臺積電先進封裝廠進駐位于太保的嘉科,相關(guān)環(huán)評、水電設(shè)施都已盤點、處理完成,預(yù)計4月就能動工,這間接證實相關(guān)傳聞。
先進封裝需求強勁,臺積電CoWoS一騎絕塵
先進封裝的意義旨在實現(xiàn)更大的互連密度(每個區(qū)域有更多的互連),減少跡線長度(trace length )以降低每比特傳輸?shù)难舆t和能量。目前先進封裝領(lǐng)域的主要競爭對象早已不僅僅是傳統(tǒng)的封裝企業(yè),許多晶圓代工大廠和存儲巨頭企業(yè)也紛紛參與進來,主要選手有包括日月光、英特爾、臺積電、三星、安靠、長電科技、通富微電、華天科技等。
上述各家先進封裝略有不同,包括臺積電的SoIC、CoWoS和InFO等,英特爾的EMIB、Foveros和Co-EMIB等,三星的I-Cube(2.5D)、X-Cube(3D),日月光的Fan Out Package-on-Package(FOPoP)、Fan Out Chip-on-Substrate(FOCoS)等六大核心封裝技術(shù)等,大陸情況看,長電科技已覆蓋SiP、WL-CSP、2.5D、3D等,同時XDFOI Chiplet高密度多維異構(gòu)集成系列工藝已按計劃進入穩(wěn)定量產(chǎn)階段;通富微電擁有多樣化Chiplet封裝解決方案,已具備7nm、5nm、Chiplet等先進技術(shù)優(yōu)勢;華天科技同樣已經(jīng)具備5nm芯片的封裝技術(shù),Chiplet封裝技術(shù)也已量產(chǎn)。
這其中,臺積電此次擴產(chǎn)的CoWoS先進封裝技術(shù)以及最近爆火的HBM先進封裝為行業(yè)重點。
AI產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展
先進封裝需求激增
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(yīng)于先進晶圓制程而衍生出來的概念。先進封裝能夠?qū)崿F(xiàn)芯片的整體性能(包括傳輸速度、運算速度等)的提升,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。先進封裝主要包括倒裝(FlipChip)、凸塊(Bumping)、晶圓級封裝 (Waferlevelpackage)、2.5D 封裝(Interposer、RDL 等)、3D 封裝(TSV)等封裝技術(shù)。
隨著AI的蓬勃發(fā)展,全球?qū)ο冗M半導體封裝的需求激增。摩根士丹利表示,先進制程產(chǎn)能當前供不應(yīng)求,先進封裝滲透率有望跟隨AI算力芯片需求爆發(fā)而保持高增速,同時端側(cè)計算芯片先進封裝滲透率也在快速提升。據(jù)摩根士丹利測算,全球CoWoS產(chǎn)能2023年預(yù)計達到1.4萬片/月,2024年預(yù)計達到3.2萬片/月。
據(jù)國投證券研報,在人工智能、自動駕駛等算力需求暴漲的背景下,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)化的過程中扮演了越來越重要角色。市場調(diào)研機構(gòu)Yole數(shù)據(jù)預(yù)測,全球先進封裝市場規(guī)模將由2022年的443億美元,增長到2028年的786億美元,年復合成長率為10.6%,增速遠高于傳統(tǒng)封裝。
臺積電計劃在日本擴建先進封裝產(chǎn)能
據(jù)媒體報道,有知情人士透露,臺積電正考慮在日本建立先進的封裝產(chǎn)能,正在考慮的一個選擇是將其晶圓基片芯片(CoWoS)封裝技術(shù)引入日本。
據(jù)了解,CoWoS就是把芯片堆疊起來,再封裝于基板上,最終形成2.5D、3D的型態(tài),可以減少芯片的空間,同時還能減少功耗和成本。
但由于CoWoS過于精密,目前只能由臺積電制造,而目前臺積電所有的CoWoS產(chǎn)能都在中國臺灣。
所以若臺積電將CoWoS先進封裝技術(shù)引入日本,也將是臺積電首次對外輸出CoWoS封裝技術(shù)。
而臺積電之所以如此考慮,主因還是先進封裝供不應(yīng)求,隨著人工智能的蓬勃發(fā)展,全球?qū)ο冗M半導體封裝的需求激增。
對此日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省的高級官員表示,日本政府將歡迎臺積電引進先進封裝產(chǎn)業(yè),并積極提供支持它的生態(tài)系統(tǒng)。
不過有分析師表示,如果臺積電在日本建立先進的封裝產(chǎn)能,規(guī)模也將有限,因為臺積電目前的CoWoS客戶多數(shù)在美國,尚不清楚日本國內(nèi)對CoWoS封裝的需求有多大。
中國大陸先進封裝占比持續(xù)提高
2022 年全球先進封裝廠商主要以中國臺灣、中國大陸、美國廠商為主。芯思想研究院 (ChipInsights)發(fā)布 2022 年全球委外封測(OSAT)榜單,榜單顯示,2022 年委外封測整 體營收較 2021 年增長 9.82%,達到 3154 億元;其中前十強的營收達到 2459 億元,較 2021 年增長 10.44%。
根據(jù)總部所在地劃分,前十大委外封測公司中,中國臺灣有五家(日月光 ASE、力成科技 PTI、 京元電子 KYEC、南茂科技 ChipMOS、頎邦 Chipbond),市占率為 39.36%,較 2021 年的 40.58% 減少 1.22 個百分點;中國大陸有四家(長電科技 JCET、通富微電 TFMC、華天科技 HUATIAN、 智路封測),市占率為 24.54%,較 2021 年 23.53%增加 1.01 個百分點;美國一家(安靠 Amkor), 市占率為 14.08%,相較 2021 年的 13.44%增加 0.64 個百分點。
近年來,國內(nèi)廠商先進封裝技術(shù)快速發(fā)展,在全球的市場份額不斷提高,中國大陸先進封裝 產(chǎn)值占全球比例也不斷提升,由 2016 年的 10.9%增長至 2020 年的 14.8%,隨著我國封測行 業(yè)的不斷發(fā)展,預(yù)計我國先進封裝產(chǎn)值占全球比重有望進一步提高,2022 年達到 16.8%。
國內(nèi)先進封裝廠中,長電科技、通富微電、華天科技、甬矽電子、盛合精微等均有深入積累 和布局,部分龍頭公司在先進封裝技術(shù)上與海外龍頭技術(shù)水平已經(jīng)比較接近。 長電科技是國內(nèi)封測龍頭,公司推出的高密度多維異構(gòu)集成技術(shù)平臺 XDFOI?可實現(xiàn) TSVless 技術(shù),達到性能和成本的雙重優(yōu)勢,重點應(yīng)用領(lǐng)域為高性能運算如 FPGA、CPU/GPU、AI、 5G、自動駕駛、智能醫(yī)療等。XDFOI?是一種以 2.5D TSV-less 為基本技術(shù)平臺的封裝技術(shù), 在線寬/線距可達到 2μm/2μm 的同時,還可以實現(xiàn)多層布線層,以及 2D/2.5D 和 3D 多種異 構(gòu)封裝,能夠提供小芯片(Chiplet)及異構(gòu)封裝的系統(tǒng)封裝解決方案。目前長電先進 XDFOI? 2.5D 試驗線已建設(shè)完成,并進入穩(wěn)定量產(chǎn)階段,同步實現(xiàn)國際客戶 4nm 節(jié)點多芯片系統(tǒng)集成 封裝產(chǎn)品出貨。
通富微電是我國營收第二的封測廠商,在先進封裝方面公司已大規(guī)模生產(chǎn) Chiplet 產(chǎn)品,7nm 產(chǎn)品已大規(guī)模量產(chǎn),5nm 產(chǎn)品已完成研發(fā)即將量產(chǎn)。公司的 VisionS 2.5D/3D Chiplet 面向 高性能計算應(yīng)用。公司面向 3D 堆疊內(nèi)存布局了 TSV+micro-bump,面向混合鍵合布局了 bump-less,開發(fā) TCB 技術(shù)和優(yōu)化治具和工藝參數(shù)將凸點間距推進至<40μm;10 萬個凸點共面度 <15μm,以破解高密度 Chiplet 封裝技術(shù)難點。 華天科技目前已建立三維晶圓級封裝平臺—3D Matrix,該平臺由 TSV、eSiFo(Fan-out)、 3D SIP 三大封裝技術(shù)構(gòu)成。凸點間距也將推進至 40μm ,該技術(shù)的目標應(yīng)用主要是 Al、loT、 5G 和處理器等眾多領(lǐng)域。
盛合晶微以先進的 12 英寸凸塊和再布線加工起步、向國內(nèi)外客戶提供優(yōu)質(zhì)的中段硅片制造 和測試服務(wù)。公司是中國境內(nèi)最早致力于 12 英寸中段硅片制造的企業(yè),其 12 英寸高密度凸 塊(Bumping)加工、12 英寸硅片級尺寸封裝(WLCSP)和測試(Testing)達到世界一流水 平。 目前,盛合晶微可提供基于硅通孔(TSV)載板、扇出型和大尺寸基板等多個不同平臺的多芯 片高性能集成封裝一站式量產(chǎn)服務(wù),人工智能、數(shù)據(jù)中心、智能手機領(lǐng)域需求。 在下游需求快速增長的推動下,公司營收增長迅速,2022 年的營收約為 2.7 億美元,折合人 民幣約 18 億元,同比增長 17%。其中,2022 年下半年環(huán)比上半年實現(xiàn)了近 40%的增長。
