2025年中國先進(jìn)封裝行業(yè)研究報(bào)告 進(jìn)封裝推動(dòng)芯片高性能、小型化與集成化_第1頁
2025年中國先進(jìn)封裝行業(yè)研究報(bào)告 進(jìn)封裝推動(dòng)芯片高性能、小型化與集成化_第2頁
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文檔簡介

資料來源:行行查研究中心www.hanghangcha.資料來源:行行查研究中心倒裝封裝技術(shù)、晶圓級(jí)封裝技術(shù)、2.5D/3D封裝技術(shù)、系統(tǒng) ):資料來源:SKhynix,《PrincipleofElectronicPackaging》,行行查研究中心www.hanghangcha.塑封料塑封料載體(引線框架、封裝PCB等)主板(PCB印刷電路板)載體(引線框架、封裝PCB等)主板(PCB印刷電路板)電子封裝技術(shù)覆蓋四個(gè)等級(jí)(Fabless)(Fabless)資料來源:行行查研究中心www.hanghangcha.隨著引腳數(shù)量的不斷增加以及PCB設(shè)計(jì)的日趨復(fù)雜,通孔插孔技術(shù)的局限提升芯片性能方式縮小單個(gè)晶體管特征尺寸,在同等芯片面積(Diesize)水平下,芯片輕薄化先進(jìn)制程能夠在算力和晶體管數(shù)目不變時(shí),通過縮小單個(gè)晶體管資料來源:頎中科技招股書,《人工智能芯片先進(jìn)封裝技術(shù)》(田文超等),SK海力士官網(wǎng),行行查研究中心www.hanghangcha.比低低高中低低中高低低中中高高中高高高半導(dǎo)體封裝由三要素決定:封裝體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(一級(jí)封裝)、外部結(jié)構(gòu)和貼裝方法(二級(jí)封裝)半導(dǎo)體封裝由三要素決定:封裝體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(一級(jí)封裝)、外部結(jié)構(gòu)和貼裝方法(二級(jí)封裝),目前最常用的類型是“凸點(diǎn)-球柵陣列(BGA)-表面貼裝工藝”。半導(dǎo)體封裝包括半導(dǎo)體芯片、裝在芯片的載體(封裝PCB、引線框架等)和封裝所需的塑封料。直到上世紀(jì)末80年代,普遍采用的內(nèi)部連接方式都是引線框架(WB),即用金線將芯片焊盤連接到載體焊盤,而隨著封裝尺寸減小,封裝內(nèi)金屬線所占的體積相對(duì)增加,為解決該問題,凸點(diǎn)(Bump)工藝應(yīng)運(yùn)而生。外部連接方式也已從引線框架改為錫球,因?yàn)橐€框架和內(nèi)部導(dǎo)線存在同樣的缺點(diǎn)。過去采用的是“導(dǎo)線-引線框架-PCB通孔插裝”,如今最常用的是“凸點(diǎn)-球柵陣列(BGA)-表面貼裝工藝”。資料來源:集成芯片前沿技術(shù)科學(xué)基礎(chǔ)專家組等《集成芯片與芯粒技術(shù)白皮書》,《MicroSystemBasedonSiPTechnology》(SunyLi編著),行行查研究中心摩爾定律是1965年由英特爾創(chuàng)始人之一戈登·摩爾提出,即集成電路上摩爾定律是1965年由英特爾創(chuàng)始人之一戈登·摩爾提出,即集成電路上二維材料二維材料第二條路徑第二條路徑:新器件新材料高K材料晶圓級(jí)集成FeFET光電集成FeRAM大芯片3D集成2.5D集成碳納米管高K材料晶圓級(jí)集成FeFET光電集成FeRAM大芯片3D集成2.5D集成碳納米管《基于《基于SiP技術(shù)的微系統(tǒng)》提出了在XY平面上縱橫交錯(cuò),實(shí)現(xiàn)電路裝領(lǐng)域,而TSV則主要在2.5D和3D封裝中大放異彩。隨著技術(shù)的2D/2.5D/3D密度提升,寬度和間2.5D/3D2D/2.5D/3D2D/2.5D/3D資料來源:集成芯片前沿技術(shù)科學(xué)基礎(chǔ)專家組等《集成芯片與芯粒技術(shù)白皮書》,行行查研究中心www.hanghangcha.u尺寸微縮:作為集成電路發(fā)展的金科玉律,一直推動(dòng)著芯片集成密度G-line光刻機(jī)ArFi光刻機(jī)光刻機(jī)ArF光刻機(jī)G-line光刻機(jī)ArFi光刻機(jī)光刻機(jī)ArF光刻機(jī)光刻機(jī)先進(jìn)封裝(集成芯片先進(jìn)封裝(集成芯片先進(jìn)封裝憑借多顆芯粒與基板的2.5D/3D精密集成,打破了僅依賴摩爾定律提升芯片性能的固有模式,有效突破了單芯片光刻面積的限制及成品率隨面積增大而降低的難題。在我國短期內(nèi)難以自主突破EUV光刻機(jī)和先進(jìn)節(jié)點(diǎn)制造工藝的背景下,先進(jìn)封裝技術(shù)對(duì)我先進(jìn)封裝與尺寸微縮、新原理器件的研發(fā)芯片算力芯片集成度?芯片算力芯片集成度?52%/年25%/年25%/年1980198619921998StageVariableNon-chargechargeChargeConventionalNovelmaterials新興邏輯器件新興存儲(chǔ)/計(jì)算器件組合1:組合1:PC處理器芯片組合2:服務(wù)器處理芯片組合3:超算處理芯片互連芯粒通信芯粒集成組合CPU芯粒存儲(chǔ)芯粒GPU芯粒服務(wù)器應(yīng)用超算應(yīng)用桌面應(yīng)用分解資料來源:畢克允《中國半導(dǎo)體封裝業(yè)的發(fā)展》,行行查研究中心www.hanghangcha.(SAB)、扇出型集成電路封裝(Fan-Out)、扇入型集成電路封裝(Fan-in)。封裝形式主要以通孔插裝型封裝為主,典型的封裝形式有晶體管封裝(TO)、陶瓷雙(CSP)等。具體典型的封裝形式有塑料焊球陣(SiP)、三維立體封裝(3D)、芯片上制作凸點(diǎn)引線扁平封裝(PQFP)、小外形表面封裝(SOP)、無資料來源:行行查研究中心www.hanghangcha.電子產(chǎn)品封裝材料電子產(chǎn)品封裝材料封裝類型封裝設(shè)備封裝設(shè)備測試環(huán)節(jié)新興應(yīng)用領(lǐng)域測試環(huán)節(jié)資料來源:Pancholi,A.《3-DimensionalIntegratedCircuits》,芯源微招股說明書,行行查研究中心www.hanghangcha.后道封裝設(shè)備:后道封裝設(shè)備:測試設(shè)備:測試機(jī)、探針臺(tái)、分選機(jī) 晶圓級(jí)封裝:光刻、涂膠顯影、刻蝕、薄膜、電鍍、拋光、清洗、檢測等濺射設(shè)備涂膠機(jī)光刻機(jī)清洗機(jī)濺射設(shè)備涂膠機(jī)光刻機(jī)去膠機(jī)電鍍設(shè)備去膠機(jī)電鍍設(shè)備顯影機(jī)刻蝕機(jī)清洗機(jī)回熔焊接設(shè)備檢測儀器涂覆設(shè)備清洗機(jī)回熔焊接設(shè)備檢測儀器資料來源:Yole,各公司公告,行行查研究中心www.hanghangcha.設(shè)備精度的要求較低,這為國產(chǎn)前道設(shè)備廠商提供了技術(shù)降維布局的機(jī)會(huì)。華海清科(μm)主要供應(yīng)商:華海清科、資料來源:華海誠科招股書,盛美上海招股書,行行查研究中心www.hanghangcha.?玻璃基板:憑借介電損耗低、熱膨脹系數(shù)優(yōu)異等性能優(yōu)勢,玻璃基板有望成為下一代先進(jìn)封裝基板的關(guān)鍵材料,逐步替代傳統(tǒng)ABF載板和硅中介層。預(yù)計(jì)全球玻璃基板市場將以超過4%的復(fù)合年增長率持續(xù)擴(kuò)張。?環(huán)氧塑封料:作為當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的包封材料,環(huán)氧塑封料為芯片提供防護(hù)、導(dǎo)熱和支撐等核心功能。隨著2.5D/3D封裝技術(shù)的發(fā)展,對(duì)環(huán)氧塑封料的流動(dòng)性、均勻性和散熱性提出了更高要求。目前,全球97%的集成電路封裝采用環(huán)氧塑封料,市場規(guī)模已達(dá)150億元以上。?PSPI光刻膠:作為先進(jìn)封裝的核心耗材,PSPI光刻膠主要應(yīng)用于再布線(RDL)工藝,不僅提供優(yōu)異的電氣、機(jī)械和熱性能,還能實(shí)現(xiàn)高分辨率圖案化,顯著簡化光刻工藝流程,未來有望全面取代傳統(tǒng)光刻膠。?電鍍液:電鍍工藝在先進(jìn)封裝中應(yīng)用廣泛,電鍍液是其核心原材料,用于TSV、RDL、Bumping及混合鍵合等工藝中的金屬化薄膜沉積。據(jù)QYResearch數(shù)據(jù),2023年全球半導(dǎo)體電鍍化學(xué)品市場規(guī)模達(dá)6.89億美元,預(yù)計(jì)到2030年將增長至10.48億美元。金/銅凸點(diǎn)SiO?Metal金/銅凸點(diǎn)SiO?MetalpadDieEMC環(huán)氧塑封材料TSV工藝用電鍍材料底部填充膠錫球晶圓研磨保護(hù)膠帶應(yīng)力緩沖PI材料晶圓切割膠帶切割膠帶劃片切口die背面研磨減薄臨時(shí)鍵合膠正面保護(hù)臨時(shí)載板?玻璃基板:沃格光電的TGV載板已通過多家知名客戶的驗(yàn)證,并開始小批量生產(chǎn);?光刻材料中:艾森股份的g/i線負(fù)性光刻膠已批量供應(yīng),鼎龍股份封裝PI預(yù)計(jì)2024年完成驗(yàn)證;?電鍍液:上海新陽、艾森股份已實(shí)現(xiàn)供應(yīng)并推出新品;?拋光材料:安集科技的TSV和HB工藝用拋光液、清洗液成為客戶首選,鼎龍股份拋光墊產(chǎn)品已獲訂單或進(jìn)入驗(yàn)證;?保護(hù)材料:華海誠科布局環(huán)氧塑封料和底填膠,聯(lián)瑞新材突破電子級(jí)球型硅微粉技術(shù)壟斷。芯片環(huán)氧塑封料FC底填膠芯片基板芯片環(huán)氧塑封料FC底填膠芯片基板資料來源:姬曉婷.芯片封裝迎來材料革命?[N].中國電子報(bào),2024-07-23(007),Yole,味之素官網(wǎng),elecfans,行行查研究中心www.hanghangcha.集成電路底部填充膠集成電路底部填充膠焊錫凸塊阻焊膜}介電材料基板材料鍍通孔焊錫凸塊阻焊膜}介電材料基板材料鍍通孔焊料球焊料球環(huán)氧樹脂問世ABF基板初步應(yīng)用個(gè)人電腦風(fēng)行,CPU需求增長,有機(jī)基板迎來發(fā)展2004FC封裝技術(shù)初步應(yīng)用2018需求迎來增長。來自5G基站和HPC的巨大需求拉動(dòng)了FCBGA和FCCSP封裝基板的需求2020供不應(yīng)求。特殊背景下對(duì)電子產(chǎn)品需求的增長,以及5G、6G、AI等技術(shù)的發(fā)展,推動(dòng)了2.5D/3D等封裝技術(shù)發(fā)展,先進(jìn)封裝基板需求進(jìn)一步增長。2021-2022行業(yè)迎來擴(kuò)產(chǎn)資料來源:和美精藝招股說明書,Prismark,臻鼎科技集團(tuán)官網(wǎng),行行查研究中心www.hanghangcha.ICIC封裝基板金手指芯片透視圖(與IC封裝基板封裝成型并與PCB裝聯(lián)后)IC封裝基板與晶片連接后60資料來源:TECHCET,IDTechEx,RapidDirect,行行查研究中心www.hanghangcha.產(chǎn)業(yè)鏈上游:電鍍液是半導(dǎo)體制造過程中核心材料之一低高導(dǎo)電性優(yōu)異,適用于高密度凸增強(qiáng)耐磨性和抗腐蝕性,適用提高凸點(diǎn)的抗氧化性和焊接性,低高導(dǎo)電性優(yōu)異,適用于高密度凸增強(qiáng)耐磨性和抗腐蝕性,適用提高凸點(diǎn)的抗氧化性和焊接性,適用于長期可靠性要求高的應(yīng)用增強(qiáng)焊點(diǎn)機(jī)械強(qiáng)度,適用于承??????純度要求高,金屬雜質(zhì)和顆粒物含量控制達(dá)到資料來源:超能網(wǎng),行行查研究中心www.hanghangcha.金屬框架金屬框架芯片級(jí)TIM材料環(huán)氧塑封料環(huán)氧塑封料中低端正在突破中低端正在突破未國產(chǎn)化未國產(chǎn)化微凸塊(微凸塊(uBUMP)PSPIPSPI/PSPBO/BCB一級(jí)底部填充膠一級(jí)底部填充膠μBumps二級(jí)底部填充膠二級(jí)底部填充膠錫球/電鍍凸點(diǎn)錫球/電鍍凸點(diǎn)PackageSubstrate粘結(jié)劑粘結(jié)劑AD膠焊球焊球積層膠膜材料積層膠膜材料CircuitCircuitBoard埋容三級(jí)底部填充膠三級(jí)底部填充膠資料來源:《先進(jìn)封裝設(shè)備行業(yè)白皮書》,合明科技官網(wǎng),KLA,行行查研究中心www.hanghangcha.類型工藝原理技術(shù)優(yōu)勢典型應(yīng)用芯片翻轉(zhuǎn)加熱后,利用熔融的錫鉛球與陶瓷機(jī)板相結(jié)合,替無引腳,縮小封裝尺寸增加I/O引腳數(shù)量;更高的電學(xué)性能、散熱供專業(yè)解決方案,提升芯片集成度與信號(hào)傳輸速度。華天科技eSiFO等技術(shù)也不斷創(chuàng)新,推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。先對(duì)晶圓進(jìn)行封裝測試,再切割得到單個(gè)成品芯片,封裝后的芯片尺寸與裸片一致,包括先封裝后切割,明顯降低封測后扇出型封裝提高引腳數(shù)量,互聯(lián)(臺(tái)積電)、eWLB(日月光)、eSiFO三維層面的多芯片堆疊封裝工其中2.5D封裝是將不同芯片通封裝是直接實(shí)現(xiàn)硅片或者芯片多芯片集成,封裝性能和帶寬顯關(guān)鍵工藝相關(guān)量檢測需求對(duì)于3D堆疊,需要精確地測量晶圓之間的垂直距離以及每個(gè)組件的位置精度,資料來源:CBNDATA,行行查研究中心www.hanghangcha. 臺(tái)積電作為先進(jìn)封裝技術(shù)的領(lǐng)軍者,臺(tái)積電作為先進(jìn)封裝技術(shù)的領(lǐng)軍者,5D封裝技術(shù)代表,細(xì)分為Co三星在先進(jìn)封裝領(lǐng)域同樣布局深遠(yuǎn),提供了2.5D封裝I-三星在半導(dǎo)體業(yè)務(wù)部門內(nèi)3D等先進(jìn)封裝技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)力。英特爾推出了嵌入式多芯片互連輯芯片封裝(Foveros)術(shù)通過靈活橋接多個(gè)芯片,實(shí)現(xiàn)了芯片間的高效互連式,大幅提升了芯片的集成度和整體性能,為高性能計(jì)算領(lǐng)域提供了更加堅(jiān)實(shí)可靠的技術(shù)支持。資料來源:《先進(jìn)封裝關(guān)鍵工藝設(shè)備面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)》,行行查研究中心www.hanghangcha.產(chǎn)業(yè)鏈中游:倒裝封裝技術(shù)具有更高的信號(hào)傳輸速率 更短的互聯(lián)距離一芯,。連接不再依賴于傳統(tǒng)的引線,而是通過焊點(diǎn)直接接觸,減少了信號(hào)傳輸時(shí)的電阻、 更高的散熱效率一片,。更高的散熱效率,因?yàn)榈寡b芯片不采用塑封封裝,使得芯片背面可以進(jìn)行有效的冷 更高的可靠性一。免引線鍵合過程中出現(xiàn)的引線斷裂、彎曲、錯(cuò)位等問題,通過環(huán)氧填充確保了封裝的資料來源:SkHynix,AdvancedPackaging,集成電路技術(shù),《基于先進(jìn)封裝的銅柱凸塊技術(shù)》,行行查研究中心www.hanghangcha.產(chǎn)業(yè)鏈中游:倒裝封裝技術(shù)具有更高的信號(hào)傳輸速率凸塊種類主要特點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域凸塊結(jié)構(gòu)主要由銅焊盤和錫帽構(gòu)成,一般是銅柱圖包括圖像傳感器、電源管理芯片、具有良好的電性能和熱性能,兼具窄節(jié)距的優(yōu)點(diǎn),包括通用處理器、圖像處理器、存主要應(yīng)用于顯示驅(qū)動(dòng)芯片、傳感器、高資料來源:艾邦半導(dǎo)體官網(wǎng),行行查研究中心www.hanghangcha.PackagingPackaging片側(cè)面未涂覆額外的封裝材料,封裝后的晶圓形式進(jìn)行批量生產(chǎn),降低了制造成本。協(xié)同設(shè)計(jì)提升效率協(xié)同設(shè)計(jì)提升效率降低了設(shè)計(jì)成本。在切割前對(duì)芯片進(jìn)行功能測試,省去了后續(xù)單獨(dú)測試步驟,簡化了流程,大大降低了測試成本,提升了生產(chǎn)效率和良率。密度高成本低密度高成本低均成本。Packaging資料來源:semiengineering,semanticscholar,海力士,行行查研究中心www.hanghangcha.):):模塑材料模塑材料類型對(duì)比不足資料來源:艾邦半導(dǎo)體官網(wǎng),Yole,行行查研究中心www.hanghangcha.

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