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先進封裝賦能高速計算

先進封裝技術(shù)通過提高處理器集成度和優(yōu)化處理器與存儲器間的連接，增強邏輯芯片的算力，從而解決內(nèi)存墻和功耗墻問題。

隨著AI大語言模型市場的擴大和智算芯片需求的增長，先進制程芯片的研發(fā)和制造成本不斷上升，良率下降。

因此，主流廠商正嘗試?yán)孟冗M的封裝技術(shù)降低成本，彌補先進制程的困難。

先進封裝技術(shù)的目的是提高連接效率，通過增加觸點密度和縮小芯片間的距離實現(xiàn)。

AIGC的興起推動了先進封裝、異構(gòu)集成和高效基板的需求增長，預(yù)計今年整體半導(dǎo)體市場將增長20%。

其中，扇出型封裝產(chǎn)值預(yù)計將在2028年達到38億美元，其中FOPLP占據(jù)了約5~10%的比例，且未來幾年增速將高于整體市場。

先進封裝相比傳統(tǒng)封裝具有提升芯片功能密度、縮短互聯(lián)長度和進行系統(tǒng)重構(gòu)的優(yōu)勢。

RDL技術(shù)的興起使得封裝廠在扇出型封裝技術(shù)上能夠與晶圓廠競爭。

板級封裝已成為先進封裝重要方向

板級封裝是一種在大幅面內(nèi)實現(xiàn)扇出布線的先進封裝技術(shù)。

隨著半導(dǎo)體行業(yè)的持續(xù)進步，布線密度的提升和I/O端口需求的增加共同推動了扇出型封裝的發(fā)展。

扇出型封裝主要分為扇出型晶圓級封裝（FOWLP）和扇出型板級封裝（FOPLP）兩種。

二者的主要區(qū)別在于載板，板級封裝在重組載板時，將傳統(tǒng)的8寸/12寸晶圓載體轉(zhuǎn)換為大尺寸面板。

板級封裝具備顯著的產(chǎn)效提升和成本降低優(yōu)勢。其高面積利用率有效減少了浪費，同時能夠在一次封裝過程中處理更多的芯片，顯著提高了封裝效率，形成強大的規(guī)模效應(yīng)，從而具有極強的成本優(yōu)勢。

據(jù)Yole的報告顯示，隨著基板面積的增加，芯片制造成本逐漸下降。

從200mm過渡到300mm大約能節(jié)省25%的成本，而從300mm過渡到板級封裝，則能節(jié)約高達66%的成本。

與傳統(tǒng)的封裝方式相比，板級封裝在提升性能的同時，能夠大幅度降低成本，因此有望在未來替代傳統(tǒng)封裝，成為傳感器、功率IC、射頻、鏈接模塊、PMIC等領(lǐng)域的最佳解決方案。

當(dāng)前，Fan-out Wafer Level Packaging (FOWLP)已成為微電子領(lǐng)域的一種重要封裝趨勢，具有顯著的小型化潛力。

它主要通過形成重新配置的模制晶圓與薄膜重新分布層的結(jié)合來實現(xiàn)。

FOWLP具有無基板封裝、低熱阻、改進的RF性能、較低的電感、嵌入式無源器件、模具通孔等優(yōu)勢。

為進一步提高生產(chǎn)效率和降低成本，未來可能會出現(xiàn)更大模具嵌入外形尺寸的趨勢。

在FOWLP的發(fā)展過程中，F(xiàn)OPLP作為擴展尺寸的一種選擇，其面板尺寸可以達到18x24甚至更大，因此有望成為未來的發(fā)展方向。

以汽車為例，一輛新能源汽車中，半導(dǎo)體價值的77%都將以扇出型封裝來生產(chǎn)，而其中的66%又可以歸屬于FOPLP技術(shù)。

據(jù)Yole的數(shù)據(jù)顯示，2022年FOPLP的市場空間約為11.8億美元，預(yù)計到2026年將增長到43.6億美元。

四大核心要素讓FOPLP異軍突起

①AI計算的需求增長：隨著人工智能技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，對高性能計算芯片的需求亦呈現(xiàn)出不斷增長的態(tài)勢。

AI計算涉及到海量數(shù)據(jù)的處理與快速分析，這就對計算芯片提出了更高的計算能力與數(shù)據(jù)傳輸速度要求。

傳統(tǒng)的封裝技術(shù)已無法滿足這一需求，而FOPLP技術(shù)以其卓越的I/O密度和電氣性能，成為滿足AI計算需求的關(guān)鍵所在。

通過RDL（重布線層）工藝，F(xiàn)OPLP技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)高帶寬、高密度的芯片對芯片（D2D）互連，這一特性在AI計算中尤為關(guān)鍵，能夠有效滿足數(shù)據(jù)傳輸與處理的迫切需求。

不僅如此，FOPLP技術(shù)在提升芯片功能密度、縮短互聯(lián)長度以及進行系統(tǒng)重構(gòu)等方面均展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，這恰好符合AI時代對芯片性能提出的基本要求。

②成本效益的考量：FOPLP技術(shù)相較于其他先進封裝技術(shù)，如FOWLP（扇出型晶圓級封裝），具有更低的成本。

這是因為FOPLP使用的基板尺寸更大，可以在同一塊基板上封裝更多的芯片，從而實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟。

此外，FOPLP的生產(chǎn)效率更高，能夠在不犧牲性能的前提下降低成本。

從成本效率的角度看，FOPLP相對于圓形晶圓可實現(xiàn)超過20%的相對成本節(jié)省。

這種成本效率對于FOPLP從2022年的2%市場份額上升到2028年的8%具有重要意義。

在FOPLP的工藝能力方面，它可以被視為橫跨FOWLP和印刷電路板加工的技術(shù)。

FOPLP已經(jīng)被許多公司采用，尤其是在電源管理器件等較為簡單、較小封裝的領(lǐng)域。

③適應(yīng)多樣化的應(yīng)用場景：市場趨勢分析顯示，除了在移動和可穿戴設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用外，F(xiàn)OPLP的采用率還將出現(xiàn)顯著增長。

根據(jù)Yole Intelligence在2023年發(fā)布的扇出封裝市場報告中的預(yù)測，F(xiàn)OPLP市場規(guī)模將從2022年的4100萬美元迅速擴大，預(yù)計在2028年將以32.5%的復(fù)合年增長率增長至2.21億美元。

與此同時，FOPLP的市場份額在FOWLP市場中的占比也將從2022年的2%攀升至2028年的8%。

隨著5G、人工智能及自動駕駛等前沿技術(shù)的不斷演進，市場對高速數(shù)據(jù)處理和模塊化解決方案的需求正在迅速攀升。

FOPLP技術(shù)以其獨特的同質(zhì)、異質(zhì)多芯片整合能力，恰好迎合了未來AI時代對芯片集成度提升和功能多樣化的迫切需求。

此外，多個具有不同商業(yè)模式的廠商紛紛加入FOPLP市場競爭，進一步證明了市場對FOPLP技術(shù)的廣泛認可和高度期待。

④技術(shù)創(chuàng)新的推動：例如，RDL（重布線層）技術(shù)的發(fā)展使得FOPLP能夠?qū)崿F(xiàn)更高密度的芯片互連。

此外，行業(yè)內(nèi)的設(shè)備制造商和材料供應(yīng)商也在不斷創(chuàng)新，提供更適合FOPLP技術(shù)的生產(chǎn)設(shè)備和材料，從而推動了FOPLP技術(shù)的進步。

相比FOWLP應(yīng)用在CPU、GPU、FPGA等I/O數(shù)更高、線寬更細的高密度扇出封裝。

FOPLP聚焦在高功率、大電流的功率半導(dǎo)體器件，以及不需要最先進制程的，也不需要太細的線寬/間距的電源管理芯片、高頻射頻芯片等產(chǎn)品。

隨著FOPLP越來越受重視，近幾年行業(yè)內(nèi)已經(jīng)有不同商業(yè)模式的廠商加入這一市場爭奪戰(zhàn)。

包括IDM廠、代工廠、封裝廠，甚至面板廠、PCB廠等等，他們已強烈感應(yīng)到通過扇出型技術(shù)涉足先進封裝領(lǐng)域的機會。

根據(jù)麥姆斯咨詢?nèi)ツ臧l(fā)布的報告顯示，三星電機、力成科技、日月光（ASE/Deca）和納沛斯（Nepes）現(xiàn)正在利用現(xiàn)有設(shè)施和工藝能力，投資面扇出型板級封裝技術(shù)，以實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟生產(chǎn)。

但就當(dāng)前形勢來看，由于良率的限制，只有三星電機和力成能夠啟動量產(chǎn)。

結(jié)尾：

FOPLP技術(shù)在降低成本、提升效率以及實現(xiàn)異構(gòu)產(chǎn)品設(shè)計方面具有顯著優(yōu)勢。

然而，為了充分釋放這一技術(shù)的潛力，行業(yè)必須正視并克服臨時粘合、芯片移位、翹曲和光刻等挑戰(zhàn)。

同時，對設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)的持續(xù)投資與發(fā)展亦不可或缺。未來，有望充分釋放FOPLP技術(shù)的優(yōu)勢，為行業(yè)發(fā)展注入新動力。