在半導體不斷發(fā)展的情況下，對于頭部封裝企業(yè)，先進封裝已經(jīng)成為重要的盈利增長點。以長電科技為例，先進封裝的均價是傳統(tǒng)封裝均價的10倍以上，且倍數(shù)在持續(xù)加大，2021年的營收中，先進封裝收入占比更是達到60％。

根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，2021年全球封裝市場規(guī)模約達777億美元。其中，先進封裝全球市場規(guī)模約350億美元。在先進封裝市場持續(xù)擴張的情況下，無論是晶圓代工廠還是封測廠，都提前布局先進封裝。于是，先進封裝的賽道紛紛擠滿了各大玩家。

各大廠先進封裝技術(shù)橫向?qū)Ρ?/p>

目前先進封裝中主要分為2D封裝、2．5D封裝、3D封裝三種類型。

2D封裝

2D封裝是指在基板的表面水平安裝所有芯片和無源器件的集成方式。2D封裝上包括FOWLP、FOPLP等技術(shù)。

在FOWLP領(lǐng)域，各大公司都推出了不同命名方式的封裝，例如臺積電的InFO、日月光的eWLB、華天科技的eSiFO、長電科技的ECP。

首先來看，臺積電在2017年開發(fā)的InFO技術(shù)。實際上，InFO技術(shù)與大多數(shù)封裝廠的Fan－out類似，可以理解為多個芯片F(xiàn)an－out工藝的集成，主要區(qū)別在于去掉了silicon interposer，使用一些RDL層進行串連。蘋果2016年推出的iPhone7中的A10處理器，采用臺積電16nm FinFET工藝以及InFO技術(shù)，成功將AP與LPDDR整合在同一個封裝中。

InFO封裝 來源：臺積電

在InFO方案上，臺積電推出了兩種方式，InFO－oS、InFO－R。InFO－oS利用InFO技術(shù)并具有更高密度的2／2?m RDL線寬／空間。它可以在SoC上實現(xiàn)混合焊盤間距，在＞65x65mm基板上具有最小40?m I／O間距、C4 Cu bump pitch最小為130μm。

eWLB封裝 來源：日月光

其次，在Fan－out封裝方面，日月光同樣推出相關(guān)解決方案，并將其命名為eWLB。值得注意的是，國內(nèi)長電科技旗下星科金朋新加坡廠同樣擁有eWLB封裝。

2．5D封裝

2．5D封裝通常是指既有2D的特點，又有部分3D的特點，其中的代表技術(shù)包括英特爾的EMIB、臺積電的CoWoS、三星的I－Cube。

英特爾的EMIB的概念與2．5D封裝類似，但與傳統(tǒng)2．5D封裝的區(qū)別在于沒有TSV。也正是這個原因，EMIB技術(shù)具有正常的封裝良率、無需額外工藝和設(shè)計簡單等優(yōu)點。

英特爾工藝和產(chǎn)品集成總監(jiān)Ramune Nagisetty表示：“當前一代的EMIB提供55微米的微型凸點間距，并且路線圖可以達到36微米?！睂⑵渑c典型有機封裝的100微米凸點間距進行比較，EMIB可以實現(xiàn)更高的凸點密度。

實際上，英特爾和AMD攜手打造的“Kaby Lake－G”平臺處理器以及Stratix10 FPGA就是EMIB技術(shù)的首次預演。

臺積電的CoWoS技術(shù)也是一種2．5D封裝技術(shù)。根據(jù)中介層的不同可以分為三類，一種是CoWoS＿S使用Si襯底作為中介層，另一種是CoWoS＿R使用RDL作為中介層，第三種是CoWoS＿L使用小芯片（Chiplet）和RDL作為中介層。

臺積電InFO與CoWoS之間的區(qū)別在于，CoWoS針對高端市場，連線數(shù)量和封裝尺寸都比較大；InFO針對性價比市場，封裝尺寸較小，連線數(shù)量也比較少。

第一代CoWoS主要用于大型FPGA。CoWoS－1的中介層芯片面積高達約800mm?，非常接近掩模版限制。第二代CoWoS通過掩模拼接顯著增加了中介層尺寸。臺積電最初符合1200mm?的要求，此后將中介層尺寸增加到1700mm?。這些大型封裝稱為CoWoS－XL2。

最近，臺積電公布的第五代CoWoS－S的晶體管數(shù)量將增加20倍，中介層面積也會提升3倍。第五代封裝技術(shù)還將封裝8個128G的HBM2e內(nèi)存和2顆大型SoC內(nèi)核。

三星的具有的先進封裝包括I－Cube、X－Cube、R－Cube和H－Cube四種方案。其中，三星的I－Cube同樣也屬于2．5D封裝。

2018年，三星發(fā)布了I－Cube2，可以集成一個邏輯裸片和兩個HBM裸片的技術(shù)。目前，三星推出下一代2．5D封裝技術(shù)是I－Cube4。I－Cube4包含四個HBM和一個邏輯芯片，是I－Cube2的進一步升級。

3D封裝

3D封裝和2．5D封裝的主要區(qū)別在于：2．5D封裝是在Interposer上進行布線和打孔，而3D封裝是直接在芯片上打孔和布線，電氣連接上下層芯片。

3D領(lǐng)域主要有臺積電的SoIC技術(shù)、英特爾的Foveros技術(shù)、三星的X－Cube技術(shù)。

臺積電SoIC技術(shù)屬于3D封裝，是一種晶圓對晶圓（Wafer－on－wafer）的鍵合技術(shù)。SoIC技術(shù)是采用TSV技術(shù)，可以達到無凸起的鍵合結(jié)構(gòu)，把很多不同性質(zhì)的臨近芯片整合在一起，而且當中最關(guān)鍵、最神秘之處，就在于接合的材料，號稱是價值高達十億美元的機密材料。

SoIC技術(shù)將同質(zhì)和異質(zhì)小芯片集成到單個類似SoC的芯片中，具有更小尺寸和更薄的外形，可以整體集成到先進的WLSI（又名CoWoS和InFO）中。從外觀上看，新集成的芯片就像一個通用的SoC芯片，但嵌入了所需的異構(gòu)集成功能。

英特爾推出的Foveros技術(shù)，同樣也是3D封裝的一種。相較于EMIB的凸點間距為55－36um，F(xiàn)overos將凸點間距進一步降低為50－25um。從3D Foveros的結(jié)構(gòu)上看，最下邊是封裝基底，之上安放一個底層芯片，起到主動中介層的作用。在中介層里有大量的TSV 3D硅穿孔，負責聯(lián)通上下的焊料凸起，讓上層芯片和模塊與系統(tǒng)其他部分通信。

Foveros已經(jīng)實現(xiàn)了在Meteor Lake中的第二代部署，具有36μm的凸點間距。此外，英特爾還在研發(fā)下一代Foveros技術(shù)Foveros Omni和Foveros Direct。

三星的X－Cube 3D封裝技術(shù)使用TSV工藝，目前三星的X－Cube測試芯片已經(jīng)能夠做到將SRAM層堆疊在邏輯層之上，通過TSV進行互聯(lián)，制程是他們自家的7nm EUV工藝。

中國大陸的先進封裝

實際上，以2000年為節(jié)點，我們可以將封裝產(chǎn)業(yè)分為傳統(tǒng)封裝階段和先進封裝階段。而封裝是封裝是我國半導體產(chǎn)業(yè)中發(fā)展最早、起步最快的行業(yè)。

現(xiàn)在，長電、通富微電、華天都已經(jīng)進入全球封裝企業(yè)前十。長電科技、通富微電、華天科技按營收口徑分列第3、5、6位，長電科技已處于國際第一梯隊，通富微電與華天科技處于國際第二梯隊。

長電先進具備FC、PoP、Fan－out、WLP、2．5D／3D等先進封裝的能力；星科金朋新加坡廠擁有Fan－out eWLB和WLCSP封裝能力，韓國廠擁有SiP和FC系統(tǒng)封測能力，江陰廠擁有先進的存儲器封裝、全系列的FC倒裝技術(shù)；長電韓國主營SiP高端封裝業(yè)務(wù)。

華天科技在先進封裝方面已經(jīng)掌握了MCM、BGA、3D、SIP、MEMS、FC、TSV、Bumping、Fan－out、WLP等技術(shù)。

通富微電擁有Bumping、WLCSP、FC、BGA、SiP等先進封測技術(shù)。

2D封裝

在Fan－out封裝上，華天科技推出了擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的晶圓級eSiFO。eSiFO的優(yōu)勢包括硅基板，翹曲小、應力低的高可靠性，生產(chǎn)周期短、工藝設(shè)備小的低成本、高集成度、系統(tǒng)級封裝。目前已經(jīng)可以為客戶提供8英寸、12英寸晶圓級扇出封裝。

而在eSiFO技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以通過TSV、Bumping等晶圓級封裝的技術(shù)，實現(xiàn)3D、SiP的封裝。

長電科技旗下星科金朋新加坡廠擁有eWLB技術(shù)，作為Fan－out封裝技術(shù)的進一步升級，eWLB技術(shù)主要用于高端手機主處理器的封裝，適用于高性能低功耗的芯片產(chǎn)品。

eWLB技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)突破性的超薄封裝，具有更高的I／O引腳數(shù)，散熱性能和電氣性能較強，可以提供低功耗、高性能的解決方案，同時擴展異構(gòu)芯片集成能力，能夠在不使用成本高昂的TSV技術(shù)的情況下，嵌入多個垂直三維互聯(lián)的有源和無源元件到相同的晶片級封裝。

2．5D、3D封裝

長電科技2021年7月推出了一款使用Chip－Last封裝工藝的高密度扇出式封裝——XDFOI，應用場景主要集中在對集成度和算力有較高要求的FPGA、CPU、GPU、AI和5G網(wǎng)絡(luò)芯片等

長電科技XDFOI技術(shù)，相較于2．5D TSV封裝技術(shù)，具備更高性能、更高可靠性以及更低成本等特性。該解決方案在線寬或線距可達到2um的同時，可實現(xiàn)多層布線層，另外，采用了極窄節(jié)距凸塊互聯(lián)技術(shù)，封裝尺寸大，可集成多顆芯片、高帶寬內(nèi)存和無源器件。

3D封裝方面，華天科技推出了3D－eSinC解決方案。華天科技稱，2022年將開展2．5D Interpose FCBGA、FOFCBGA、3D FOSiP等先進封裝技術(shù)，以及基于TCB工藝的3D Memory封裝技術(shù)，Double Sidemolding射頻封裝技術(shù)、車載激光雷達及車規(guī)級12英寸晶圓級封裝等技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)。

3DIC方面，長電科技推出了擴展eWLB。長電科技基于eWLB的中介層可在成熟的低損耗封裝結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)高密度互連，提供更高效的散熱和更快的處理速度。3D eWLB互連（包括硅分割）是通過獨特的面對面鍵合方式實現(xiàn)，無需成本更高的TSV互連，同時還能實現(xiàn)高帶寬的3D集成。

在2．5D／3D封裝方面，通富微電在高性能計算領(lǐng)域建成了國內(nèi)2．5D／3D封裝平臺（VISionS）及超大尺寸FCBGA研發(fā)平臺。其中2．5D技術(shù)已于2021年成功開發(fā)，實現(xiàn)樣品制作，目前正在配合客戶做進一步產(chǎn)品認證和量產(chǎn)規(guī)劃，預計2022年下半年到2023年，一些客戶會逐漸進入2．5D封裝量產(chǎn)階段。

隨著世界對算力需求的增長，當先進制程達到物理極限時，先進封裝或許能夠提供更新的動力。正如英特爾CEO帕特?基辛格所說：“到2030年，希望能將單個設(shè)備中的晶體管數(shù)量從1千億個增加到1萬億個?，F(xiàn)在對于技術(shù)專家們而言，既是最好的時代，也是最重要的時代?！?/p>

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