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站在风口上的先进封装市场:从可选项变为必选项

2025-12-05 40

“先进封装”(advanced packaging)的具体定义,《电子工程专辑》曾在过去2年的杂志和主站文章里做过详细阐释。而《国际电子商情》作为一本更关注市场方向的刊物,虽然并不会将注意力放在技术层面,但仍旧需要明确:某些企业及媒体将“先进封装”限定在2.5D/3D封装,比如,在即将发布的“2026年电子行业十大市场及应用趋势”一文之中,我们就将先进封装窄化到了2.5D/3D封装,但实际上广义的先进封装是指凸点间距(bump pitch)<100μm的封装技术。比如,纯粹的芯片倒装(flip-chip)、扇出型(fan-out)封装都可以被视作先进封装。TGkesmc

图1是Yole Group列出的先进封装市场增长历史及预期。2025年格外受到市场关注的诸如FOPLP(扇出面板级封装)、玻璃芯基板(glass-core substrates)、2.5D/3D封装,以及近来特别热门的CPO(共封装光学)。这些技术本身也在今年的封装技术研究讨会、峰会之类的活动上成为探讨的大热门。TGkesmc

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图1:先进封装市场价值预测 图片来源:Yole GroupTGkesmc

即便它们近些年都处在高速发展状态,在我们看来2025-2026年的先进封装市场恐怕要呈现出井喷态势。Yole在后道装备行业报告中提到封装设备的趋势走向,有一项提及芯片倒装仍然很重要,但“角色正在发生变化”——意指芯片倒装更多地应用于先进基板,及基于硅桥的chiplet设计,乃至和混合键合(hybrid bonding)更多融合——都表现出,更先进的“先进封装”在某些应用场景,正从可选项变为必选项。TGkesmc

先进封装市场概况:AI是最大推力

毫无疑问先进封装能有如今的讨论与关注度,与HPC、AI的大热是分不开的——尤其AI芯片对于性能与效率的持续追逐,和摩尔定律的局限性形成了矛盾,让行业将更多目光转向了依托后道封装技术来拓展算力、存储、连接资源这一路径。TGkesmc

在AI技术的推动下,包括《国际电子商情》在内的研究结构都认为,今明两年全球先进封装行业正面临发展拐点:即市场的大幅扩容及应用范围的扩展。部分研究机构将其上升到企业的“战略角色”高度。TGkesmc

加上全球各国政府的支持,及半导体企业在R&D投入上的激进,要维系竞争中的领导者地位,采用先进封装在内的先进技术就是个必选项:尤其在高性能计算解决方案上,要突破性能瓶颈,诸如chiplet集成就属于基本操作。TGkesmc

在高端应用市场内,先进封装已经在大规模应用。即便不谈数据中心之中的大型AI芯片和GPU,Intel、AMD、NVIDIA的PC处理器,苹果、高通、联发科的手机处理器,乃至更多AR/VR、边缘AI、航空航天等应用场景,都在应用着不同的先进封装工艺。TGkesmc

比如PC处理器市场,2.5D/3D封装都已经成为标配,尤其AMD Ryzen处理器的某些型号更广泛地采用基于混合键合的3D堆叠方案——先进封装领域内的“未来向”技术基本已经进入到了寻常百姓家。TGkesmc

Yole今年下半年的数据显示,2024年先进封装市场规模达到460亿美元,相比2023年增长了19%;预计到2030年,该市场的价值总量会接近800亿美元,2024-2030的CAGR(年复合增长率)9.5%。TGkesmc

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图2:2024年先进封装不同应用领域的市场价值 图片来源:Yole GroupTGkesmc

从应用角度来看,移动与消费电子仍是其中大头,占比将近70%,随后是电信与基础设施市场——价值约100亿美元(图2)。TGkesmc

比较令我们意外的是,电信与基础设施市场受到AI大趋势的推动——这类大芯片采用2.5D/3D先进封装作为主力比较好理解;但移动与消费电子领域,市场价值占比最大的竟然也是2.5D/3D先进封装,超过了FCBGA(纯粹的单die芯片倒装),表明消费用户已经真真切切地接触到了几年前还被我们称作“未来技术”的先进封装,乃至已经作为主流技术存在。TGkesmc

从市场玩家的角度,即IDM、Foundry/OSAT厂,Yole总结的2024年先进封装市场价值TOP10企业包括有Intel(65亿美元)、Amkor(53亿美元)、日月光(53亿美元,ASE + SPIL矽品精密)、台积电(50亿美元)、索尼(37亿美元)、三星(31亿美元)、长电(JCET,27亿美元)、通富微电(TFME,20亿美元)、长江存储(YMTC,13亿美元)、SK海力士(12亿美元)。这和某些研究机构的数据可能存在较大出入,或与统计的业务模式、范围有关。TGkesmc

除了IDM、Foundry/OSAT本身,观察先进封装技术发展的另一个方向是更上游的后道装备供应商。同样是Yole今年8月份提供的数据,2025年总的后道装备营收大约在69亿美元上下,预期2030年达到92亿美元,CAGR为5.8%——主要目标应用涵盖有HBM存储堆栈、chiplet模块、I/O基板等,因为先进封装系统总是涉及到放置、对齐、键和等复杂操作,先进设备是必须的。TGkesmc

其中可达成HBM存储堆栈集成上量的热压键和(Thermo-Compression Bonding,简称TCB)工艺,通过微凸点(micro-bump)互联实现可靠的堆叠。2025年,预计TCB键和设备的营收规模在5.42亿美元量级;2030年则可能要达到9.36亿美元,CAGR为11.6%——这在半导体上游的装备领域还是比较罕见的数字。韩国Hanmi(韩美半导体)、ASMPT、K&S等都是其中的重要供应商。无助焊剂键(fluxless)是该领域内的热点。TGkesmc

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图3:联用了2.5D EMIB硅桥与3D混合键和的至强6+芯片 图片来源:IntelTGkesmc

另外,特别值得一提的是先进封装技术中,高端市场应用的混合键合工艺(图3)。实际上,混合键合在3D NAND、图像传感器等领域一直有着广泛应用。数字芯片领域受到更多人关注,就在于数据中心处理器市场这项技术的全面应用,以AMD Epyc处理器(3D V-Cache)及MI300加速器为代表。今年下半年,Intel宣布明年要问世的至强6+处理器也将开始采用3D堆叠混合键合工艺,这无疑进一步表明了这项技术在数据中心全面普及的走势。TGkesmc

2025年混合键合设备(hybrid bonder)的市场价值约1.52亿美元;2030年这个值大约会增长到3.97亿美元,CAGR达到了同样惊人的21.1%。只不过就技术成熟度来看,混合键合应当是大部分市场参与者基于TCB热压键和之后一代会考虑的技术方向。装备领域内,包括BESI、ASMPT、芝浦机电、K&S、韩华(Hanwha Semitech)等都正全力做产品和技术布局。TGkesmc

两个标志性事件:Intel和台积电都垂涎的市场

这里再给一些更能体现市场成长的数据。研究机构ALETHEIA去年曾提过先进封装市场将在2025年起飞,并且认定台积电很快会成为最大的封装服务供应商。主要是因为chiplet架构的广泛采用,及2.5D/3D封装技术的普及——尤其有了AMD、NVIDIA这样的大客户,这家机构预测2026年台积电的先进封装产能将达到2023年的10倍之多;2027年的产能则达到2023年的15倍。TGkesmc

这两个数字听起来很夸张,但考虑HPC与AI市场的极速推进,诸如3DIC这类3D堆叠封装技术将AI数字芯片与缓存整合到一起大概率成为未来大算力芯片标配,台积电的先进封装产能起量是板上钉钉的,尤其考虑到此前台积电还在给前道及后道的先进工艺涨价(2024年底,国外媒体报道称2025年,CoWoS封装涨价幅度可能达到10%-20%)。TGkesmc

如果说上面这些数据还过于抽象,或大部分读者可能对这些数据没有量级概念,那么不妨将视野收窄到2.5D/3D先进封装领域。过去两年,有两个标志性事件是可以作为先进封装技术高速发展、且呈现出质变的佐证的。TGkesmc

首先是今年4月,Intel Foundry召开媒体会特别去谈自家的封测业务(先进系统封装与测试)——这在以前是从来没有过的。当时Intel Foundry负责人表示,已经为OSAT模型做好了准备,甚至提到如果芯片设计客户选择EMIB封装(Intel的2.5D硅桥封装方案),前道制造技术即便来自其他Foundry厂,Intel也一样提供支持。TGkesmc

Intel称其为“支持多Foundry的工艺节点”“提供灵活的交钥匙服务模型”。虽然就其OSAT客户,Intel只给了AWS(亚马逊云)和思科两个名字,彼时也提到了“数据中心服务器AI加速器类型产品”,但这也体现了Intel Foundry对先进封装市场及外部客户的渴望。TGkesmc

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图4:Intel对2.5D先进封装产能的预期 图片来源:IntelTGkesmc

尤为值得一提的是,Intel在本次媒体会上给出了图3呈现的这张PPT,左侧红线表现当下产业内2.5D先进封装产能所在位置——主要应该就是指台积电的CoWoS;而蓝线覆盖区域为Intel认为,自己目前所能达成的2.5D先进封装产能——主要是基于硅桥的EMIB封装,表现Intel目前有着>2倍于同业者的产能。TGkesmc

不管Intel是否夸大了EMIB的技术价值或自身产能水平,以及这半年里Intel Foundry作为OSAT厂是否接到了足够多的订单,这份数据至少表明Intel对AI芯片潜在巨大市场价值的预期。TGkesmc

其次是2024年10月,台积电对外传达了半导体制造的“Foundry 2.0”策略——规避商业风险之外,其核心之一就在于明确扩展的业务范围。部分媒体当时评价程台积电因此在前道先进制造工艺之外,也成为了后道封装领域的领导者。TGkesmc

所以才有了前文提到ALETHEIA对于台积电先进封装产能的预期:当时的既有数字是2024年实现先进封装产能的翻番,但仍旧无法满足市场需求,所以2025年及后续还会持续扩大产能。台积电CEO魏哲家(C.C. Wei)甚至提到了CoWoS、3DIC、SoIC技术近些年会达成超过50%的CAGR增长率。TGkesmc

市场目前的预期是,今年封装业务可能占到台积电总营收的大约10%-15%,CoWoS是其中主力。今年9月,台积电对外宣称公司的先进封装服务仍然受到全方位的产能压力,台积电正“压缩时间线、加速产能”。台积电先进封装技术与服务副总裁何军表示,AI驱动更快的产品研发周期,从设计完成到大规模量产、封装的时间线正从此前的7个季度压缩到现在的3个季度,台积电就必须在R&D阶段构建产能、向装备制造商下订单,并在后续有需要时对工具再做调整。TGkesmc

技术层面有则消息是值得关注的:台积电计划在2026年引入5.5x reticle size(可理解为光刻机所能处理最大尺寸的5.5倍)的CoWoS-L技术;而2027年的SoW-X预计实现量产,达成相较现有CoWoS解决方案的40倍算力(computing power),相当于整个服务器机架——这里的40倍应该是指单个晶圆封装,可容纳的计算或存储芯片达成更高性能水平。TGkesmc

趋势展望与合作主题

我们很难在一篇文章里对先进封装的所有子类做技术及市场趋势介绍,所以立足点多少有些偏向更受市场关注的2.5D/3D先进封装。从去年开始大部分市场研究机构的报告提到的2.5D/3D封装发展技术趋势,至少都包括了:TGkesmc

(1)更大的interposer(中介层)面积——就像前文提到CoWoS技术方案扩展更大的reticle size(掩模尺寸);TGkesmc

(2)混合键合的应用持续扩大,除了如AMD、Intel都开始基于混合键和来堆叠片上SRAM,现在更受关注的是HBM混合键合:也就是逻辑die与DRAM堆叠100%的铜对铜(Cu-Cu)互连,尤其是HBM4对混合键合的全面导入;TGkesmc

(3)面板级封装(panel-level packaging)也在今年的好几份市场研究报告中被提及。这个技术方向未来会不会对更传统但也更成熟的晶圆级封装造成替换或形成平分秋色的局面,目前我们无法做明确判断——Yole在今年的报告中认为该技术方向正吸引更多参与者投入,具备发展潜力。TGkesmc

只不过市场对面板级封装的关注,主要就是因为方形面板相比圆形载板晶圆有着更高的面积利用率,能实现更高效、更大吞吐的封装;这也从侧面表明了市场对AI芯片先进封装的产能预期现阶段还是很高。TGkesmc

(4)另外,在更远的未来,玻璃芯基板/玻璃interposer和CPO(共封装光学)这两个更具热度的方向也总被研究报告提上日程。相对来说CPO可能更近未来一些:《国际电子商情》即将发布的“2026年电子行业十大市场及应用趋势”,就将CPO技术做了单独罗列,即光电转换引擎以chiplet的形式与交换芯片或AI芯片/GPU封装在一起——随着NVIDIA、博通等市场参与者的推进,这类技术很快就会在AI数据中心普及——当然3D CPO仍旧有些遥远。TGkesmc

玻璃芯基板及更加激进的玻璃interposer实则都还没有明确的量产和商用时间线,但它们的确是先进封装技术之中,相较于传统硅更进一步实现精细、可靠走线的技术路线。TGkesmc

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在AI与HPC应用市场之外,实则还有一些属于先进封装技术的成长推动力,如5G、6G及配套通信技术的演进,电动汽车智能化趋势造就感知与计算的融合,及其在安全性、可靠性、能耗、热管理、成本效益等方面更高的需求,还有前文提到依旧占据先进封装技术市场70%份额的消费电子——即便其成长率不会像AI、HPC那么高,基数依旧是庞大的。TGkesmc

Yole在报告中说,行业当前正处在先进封装新周期的开端。而这轮周期向前推进的要素之一依旧在“合作”上,即便半导体产业链正不可避免地走向区域化。比如台积电、日月光与Amkor的合作,Intel与Amkor的合作;区域化的联盟构建也表现出创新共享在现在这个阶段的必要性。如CPO这类更具未来向的技术就更需要市场参与者乃至跨行业的合作了:包括跨越材料、装备方面的阻碍。TGkesmc

在AI、HPC正为市场大量注入活力的当下,先进封装技术作为其中的物理基础,显然正站在风口上。而在半导体供应链走向更具韧性、更为区域化的同时,垂直整合的生态系统也正在先进封装领域建立——合作是这个产业亘古不变的主题。TGkesmc

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