【四海读报】20260113：半导体先进封装研究报告

半导体先进封装研究报告

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1. 一段话总结

半导体先进封装是后摩尔时代提升芯片性能的核心技术，以Bump、RDL、Wafer、TSV四大关键技术为支撑，通过2.5D/3D封装、Chiplet等路径破解存储墙、面积墙等行业瓶颈；2019-2029年全球市场CAGR达8.9%，占封装行业比例将升至50.9%；政策层面大基金三期（3440亿元）加码支持，国内在封测环节具备国际竞争力，但EDA、部分材料设备仍存卡脖子问题；重点关注检测量测设备、固晶机、混合键合设备及ABF载板、玻璃基板、电镀液等细分领域，未来面板级封装、CPO光电共封装等方向工业价值突出，长电科技、通富微电等企业领跑，需警惕地缘政治及技术路线变动风险。

2. 思维导图（mindmap）

3. 详细总结

一、基本概念与政策梳理

1. 核心定义与功能

   • 半导体封装是容纳半导体器件的载体，核心功能包括机械保护、电气连接、散热、机械连接，工艺步骤涵盖背面研磨、切割、键合、塑封等。
   • 先进封装vs传统封装：传统封装侧重基础保护与连接，先进封装通过高效紧凑的互连方式，系统性提升芯片性能，核心特征包括高速传输、高集成度、低功耗、小型化。

2. 市场规模与产业链

   • 市场数据：2019-2029年全球先进封装CAGR达8.9%，2029年市场占比将从45.6%升至50.9%；2.5D/3D封装是增长最快领域。

   • 产业链结构：

     环节	核心组成	代表产品/技术
     上游	材料	基板、引线框架、键合线、环氧塑封料、ABF载板、玻璃基板
     	设备	溅镀机、光刻设备、固晶机、检测量测设备、混合键合设备
     中游	封装	传统封装（DIP、QFP）、先进封装（2.5D/3D、Chiplet、SiP）
     	测试	电性测试、老化测试、晶圆测试、成品测试
     下游	应用	移动设备、高性能计算、人工智能、汽车电子、网络通信

3. 政策支持与行业环境

   • 国内政策：近年来密集出台支持政策，涵盖税收优惠（先进封装企业“两免三减半”）、研发补助、人才培养等，大基金三期（2024年注册）注册资本3440亿元，超一二期总和。
   • 国际环境：美国持续打压中国半导体制造、AI芯片等领域，但封装环节受限较少，国内可依托封装优势弥补其他环节短板。

二、技术发展路径

1. 四大关键技术要素

   • Bump（凸块）：芯片与基板的互连核心，为倒装封装提供电气和机械连接。
   • RDL（重布线）：实现芯片焊盘重新布局，支持扇出设计，提升引脚布局灵活性。
   • Wafer（晶圆级封装）：晶圆层面完成封装，无需切割单芯片，缩小封装尺寸，提升电气性能。
   • TSV（硅通孔）：垂直穿透硅晶圆，实现3D堆叠互连，缩短传输距离，提升集成密度。

2. 技术演进与典型方案

   • 演进路线：通孔插装技术→表面贴装技术（周边引脚）→表面贴装技术（阵列引脚）→3D集成→Chiplet异构集成。

   • 典型技术方案：

     技术类型	代表企业	核心特点	应用场景
     2.5D封装	台积电（CoWoS）、英特尔（EMIB）	借助中介层实现多芯片互连，提升带宽	高端GPU、AI芯片
     3D封装	三星、英特尔	TSV+微凸块，垂直堆叠芯片，降低延迟	存储芯片、传感器
     Chiplet封装	AMD（MI300）、苹果（M1 Ultra）	多芯片异构集成，转移制造难度	高性能计算、AI芯片

3. 核心价值：破解四大行业瓶颈

   • 存储墙：通过HBM+2.5D封装提升内存带宽，缩短计算单元与内存距离。
   • 面积墙：突破光刻机曝光场限制，多芯片堆叠实现更高集成度。
   • 功耗墙：异构集成优化功耗，缩短互连距离降低传输损耗。
   • 功能墙：SiP技术集成多类型芯片，满足复杂应用需求。

三、重点设备与材料细分领域

1. 核心设备：国产化空间广阔

   设备类型	功能定位	国产化现状	代表企业
   检测量测设备	保障封装良率，检测缺陷与精度	2023年国产化率5.5%	中科飞测、上海精测、精测电子
   固晶机	芯片精准贴装到基板，影响封装效率	LED类国产化>90%，IC类<10%	Besi、新益昌
   混合键合设备	铜-铜直接键合，提升互连密度	海外主导，国内布局中	应用材料、东京电子

2. 核心材料：高端领域依赖进口

   材料类型	功能定位	市场格局	国产化现状
   ABF载板	先进封装核心基材，支撑高密度布线	中国台湾、日本主导	大陆企业加速突破
   玻璃基板	替代硅中介层，高频低耗	英特尔、三星、台积电入局	云天半导体等布局
   电镀液	用于凸块、RDL、TSV金属沉积	海外企业垄断	上海新阳、艾森股份市占率不足5%

四、未来发展展望

1. 高工业价值方向

   • 面板级封装：基于大尺寸面板进行封装，较300mm晶圆降本66%，提升产能与良率，适合大规模异构集成。
   • CPO光电共封装：光学元件与芯片共封装，提升带宽、降低延迟与功耗，是硅光子技术核心支撑，应用于高速通信、AI算力集群。

2. 前沿探索方向

   • 4D封装：多基板多维组装，突破单一平面/堆叠限制，组合2D/2.5D/3D集成模式。
   • 极端环境封装：适配THz高频、低温超导等场景，开发低损耗传输结构与超导互连。
   • 前沿材料封装：石墨烯散热、超导材料互连，提升散热与传输性能。
   • 生物与神经形态封装：生物相容性封装用于脑机接口，类脑结构封装适配神经形态芯片。

五、相关公司梳理

1. 封测巨头（技术全栈覆盖）

   • 长电科技：拥有XDFOI高密度扇出封装、SiP系统级封装技术，4nm节点量产，收购晟碟半导体补强存储封装。
   • 通富微电：全球最早实现Chiplet大规模量产，FCBGA封装国内领先，客户包括AMD、联发科。
   • 华天科技：技术覆盖SiP、FC、TSV，传感器封装优势明显，车规级封装通过AEC-Q100认证。

2. 细分赛道与新锐企业

   • 显示驱动封测：颀中科技（中国大陆第一）、汇成股份（12英寸金凸块量产）。
   • 传感器封装：晶方科技（WLCSP+TSV技术，全球领先）。
   • 新锐企业：甬矽电子（倒装与SiP量产）、芯德科技（LDFO量产）、锐杰微（FCBGA高端量产）。

3. 测试与独角兽企业

   • 独立测试：伟测科技（Chiplet测试护航）、华岭股份（极端环境测试）、利扬芯片（3nm/5nm测试）。
   • 独角兽：盛合晶微（凸块制造龙头）、云天半导体（玻璃通孔技术）、中科智芯（扇出型封装）。

4. 关键问题及答案

问题1：半导体先进封装的核心技术支撑与行业价值是什么？如何破解后摩尔时代的行业瓶颈？

• 答案：核心技术支撑是Bump（凸块）、RDL（重布线）、Wafer（晶圆级封装）、TSV（硅通孔） 四大要素，在此基础上演进出2.5D/3D封装、Chiplet等关键技术方案。行业价值在于后摩尔时代（晶体管缩小遇阻），通过系统级优化提升芯片性能，而非单纯缩小制程。破解瓶颈的方式：①存储墙：HBM+2.5D封装提升内存带宽，缩短传输距离；②面积墙：Chiplet多芯片堆叠，突破光刻机曝光场尺寸限制；③功耗墙：异构集成匹配不同模块工艺，缩短互连降低损耗；④功能墙：SiP技术集成数字、模拟、传感器等多类型芯片，满足复杂场景需求。

问题2：半导体先进封装领域的重点设备与材料有哪些？国产化现状如何？存在哪些卡脖子环节？

• 答案：重点设备包括检测量测设备、固晶机、混合键合设备，重点材料包括ABF载板、玻璃基板、电镀液。国产化现状：①设备：检测量测设备国产化率仅5.5%，IC类固晶机国产化不足10%，混合键合设备仍以海外为主；②材料：ABF载板、玻璃基板被中国台湾、日本企业主导，电镀液国产化率不足5%。卡脖子环节集中在：①高端设备（混合键合设备、高精度检测量测设备）；②核心材料（ABF载板、高端电镀液、玻璃基板）；③EDA工具与IP核（封装设计环节），国内仅在封测制造环节具备国际竞争力。

问题3：半导体先进封装的未来发展趋势有哪些？哪些方向具备较高工业实践价值？相关领先企业有哪些布局？

• 答案：未来趋势分为两类：①高工业实践价值方向：面板级封装（降本66%，适合大规模生产）、CPO光电共封装（高速低耗，适配AI与高速通信）；②前沿探索方向：4D封装、极端环境封装、2D材料封装、生物与神经形态封装。领先企业布局：①面板级封装：Manz、Nepes，国内长电科技、通富微电跟进；②CPO光电共封装：思科、英特尔，国内云天半导体、中科智芯布局相关技术；③玻璃基板：英特尔、三星、台积电入局，国内云天半导体实现激光诱导刻蚀技术突破；④Chiplet封装：AMD（MI300）、苹果（M1 Ultra），国内通富微电、长电科技大规模量产。当前文件内容过长，豆包只阅读了前 19%。