《电子行业深度报告-先进封装解芯片难题-封装摩尔时代的突破》PDF免费下载

一、核心驱动：先进封装成为芯片产业破局关键

1. 成本优化需求：先进制程（如 2nm）设计成本达 7.25 亿美元，是 65nm 的 25 倍，5nm 工厂建设投资为 20nm 的 5 倍，边际效益持续下降。先进封装通过 “芯粒（Chiplet）+ 混合制程” 模式，拆分芯片功能并适配不同工艺，降低研发与制造成本，同时提升良率。
2. 性能拓展瓶颈：光刻机掩模版尺寸限制单芯片面积，AI 芯片需兼顾算力与带宽，传统单芯片难以突破。先进封装通过 2.5D 中介层、3D 堆叠技术，实现多芯粒异构集成，突破物理尺寸限制，满足 AI 数据中心大规模算力需求。
3. 互连效率升级：晶体管微缩速度远超互连技术，引线键合等传统方案难以匹配信号传输需求。先进封装通过微凸块、混合键合等技术提升互连密度，缓解带宽与功耗瓶颈，支撑 AI 时代高 I/O 需求。
4. 边缘 AI 适配：自动驾驶、终端设备等场景对芯片小型化、高带宽要求迫切，先进封装（如 SiP 系统级封装）可整合多芯片，在有限空间内实现算力与存储的紧耦合。

二、技术演进：从 2.5D 到 3D，互连密度持续提升

（一）2.5D 封装：中介层为核心

1. 技术原理：通过硅、有机或模塑中介层实现多芯片并置互连，核心解决芯片间高密度连接问题，主流方案包括 CoWoS（台积电）、XDFOI（长电科技）等。
2. 关键方案对比：

• 硅中介层：布线密度高、信号完整性好，但成本高、可扩展性受限（约 3.3 倍光罩尺寸）。
• RDL 中介层：工艺简单、成本较低，适用于成本敏感场景，互连性能稍弱。
• 模塑中介层（嵌入硅桥）：可扩展至 5 倍以上光罩尺寸，兼顾性能与成本，是未来异构集成主流方向。

3. 工艺趋势：从 Chip First 向 Chip Last 演进，后者支持更大尺寸、多层 RDL，适配多芯片封装需求。

（二）3D 封装：混合键合引领革命

1. 核心突破：通过混合键合（Hybrid Bonding）实现 “去焊料化”，互连间距从微米级（20μm）缩小至 < 10μm，显著提升 I/O 密度与传输效率。
2. 主流形态：

• W2W（晶圆对晶圆）：成熟度高、吞吐量强，适用于良率超 95% 的场景。
• D2W（裸片对晶圆）：支持异构集成，可筛选已知好芯（KGD），良率解耦优势突出。
• Co-D2W（集体键合）：融合 W2W 效率与 D2W 灵活性，是大规模生产潜力方案。

3. 技术挑战：需突破表面平坦化、高精度对准、高温退火损伤等瓶颈，目前大规模量产仍受设备与良率限制。

三、市场空间：AI 驱动下规模快速扩张

1. 整体规模：2024 年中国先进封装市场规模 967 亿元，占全球 30.95%；预计 2029 年将达 1888 亿元，2024-2029 年 CAGR 为 14.3%，全球占比提升至 36%。
2. 价值量分布：2.5D 封装成本集中于中介层与基板，3D 封装核心成本在键合工艺；存储应用中，HBM（高带宽内存）封装价值量显著高于 3D NAND、CBA DRAM。
3. 需求来源：AI 数据中心（GPU/ASIC 封装）、自动驾驶 ADAS、边缘计算终端是核心需求场景，其中 AI 对高带宽、高密度互连的需求是主要增长引擎。

四、产业链机会：设备、材料与 OSAT 多点开花

1. 设备厂商：聚焦键合、对准、表面处理等核心环节，标的包括拓荆科技（键合机）、中微公司（刻蚀设备）、盛美上海（清洗设备）、光力科技（切割设备）、北方华创（沉积设备）、中科飞测（检测设备）。
2. 材料厂商：围绕封装基板、键合材料、抛光材料等，标的包括鼎龙股份（抛光材料）、安集科技（互连材料）、飞凯材料（封装材料）。
3. OSAT（封装测试企业）：掌握先进封装工艺，标的包括盛合晶微（硅中介层量产）、长电科技（XDFOI 方案）、深科技（存储封装）。

五、风险提示

• 技术风险：2.5D/3D 封装技术路线分歧，可能影响企业业绩。
• 供应链风险：封装设备与零部件国产化率不足，供应可能不及预期。
• 需求风险：国内数据中心算力需求不及预期，拖累产业链增长。