由于芯片短缺和地緣政治緊張局勢(shì)，先進(jìn)封裝變得更加重要起來(lái)。2022年先進(jìn)封裝市場(chǎng)約占整個(gè)集成電路封裝市場(chǎng)的48%，而且市場(chǎng)份額還在穩(wěn)步提升，這主要是因?yàn)橄冗M(jìn)封裝被視為是后摩爾時(shí)代芯片性能提升的關(guān)鍵。我們發(fā)現(xiàn)，先進(jìn)封裝的格局正在悄然發(fā)生變化，或許對(duì)長(zhǎng)久以來(lái)形成的封裝價(jià)值鏈產(chǎn)生一定的風(fēng)險(xiǎn)。

先進(jìn)封裝發(fā)展的簡(jiǎn)史

自2000年以來(lái)，先進(jìn)封裝技術(shù)的演進(jìn)速度非?？?。先進(jìn)的封裝正在幫助滿足對(duì)運(yùn)行現(xiàn)在成為主流的新興應(yīng)用的半導(dǎo)體的需求，例如，5G、自動(dòng)駕駛汽車和其他物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以及虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。

先進(jìn)封裝技術(shù)的演進(jìn)歷程一覽

起始于1950年的Wire Bonding技術(shù)至今仍在使用，它是一種將印刷電路板（PCB）連接到芯片，包含集成電路的硅方塊的互連技術(shù)，使用焊球和細(xì)金屬線。它比封裝的芯片需要更少的空間，可以連接相對(duì)較遠(yuǎn)的點(diǎn)，但它在高溫、高濕和溫度循環(huán)的情況下可能會(huì)失效，而且每個(gè)鍵必須按順序形成，這增加了復(fù)雜性并會(huì)拖慢制造速度。Mckinsey & Company預(yù)計(jì)到2031年，焊線市場(chǎng)的價(jià)值約為160億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為2.9%。

封裝技術(shù)的第一次重大演變是在1995年，倒裝芯片（Flip chip）使用了一個(gè)面朝下的芯片，其整個(gè)表面區(qū)域通過(guò)焊接 "凸點(diǎn) "用于互連，將PCB與芯片粘合在一起。這導(dǎo)致了更小的外形尺寸，或硬件尺寸，以及更高的信號(hào)傳播速率，即信號(hào)從發(fā)射器到接收器的更快移動(dòng)。倒裝芯片封裝是目前最常見(jiàn)、成本最低的技術(shù)，主要用于CPU、智能手機(jī)和射頻系統(tǒng)封裝解決方案。倒裝芯片允許更小的裝配，可以處理更高的溫度，但它們必須安裝在非常平整的表面上，而且不容易更換。目前倒裝芯片市場(chǎng)約為270億美元，預(yù)計(jì)年復(fù)合增長(zhǎng)率為6.3%，到2030年應(yīng)達(dá)到450億美元。

2000年出現(xiàn)了晶圓級(jí)封裝（WLCSP），主要分為兩種類型：扇入式（Fan-in）和扇出式（Fan-out）。2010年堆疊式WLCSP得到了發(fā)展，它可以在同一封裝中實(shí)現(xiàn)多個(gè)集成電路，并被用于整合邏輯和存儲(chǔ)芯片的異質(zhì)結(jié)合，以及存儲(chǔ)芯片堆疊。在2.5D堆疊中，兩個(gè)或更多的芯片并排鋪設(shè)，用一個(gè)插板將一個(gè)芯片連接到另一個(gè)。如前文所述，目前最大的WLCSP制造商是臺(tái)積電。臺(tái)積電的CoWoS-S（基片上的芯片）在市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位。

2015年3D堆疊又開(kāi)始被發(fā)展，3D堆疊是多個(gè)芯片被正面朝下放在彼此的頂部，有或沒(méi)有插板。有兩種主要的3D堆疊類型。最常見(jiàn)的類型是帶有微凸點(diǎn)（μ-bumps）的TSV。較新的替代方法，即hybrid bonding，使用電介質(zhì)粘接和嵌入式金屬形成互連，它剛剛被存儲(chǔ)器廠商所探索。

先進(jìn)封裝市場(chǎng)份額逐步增加

據(jù)Yole預(yù)測(cè)，先進(jìn)封裝市場(chǎng)在2022年價(jià)值443億美元，預(yù)計(jì)從2022年到2028年將以 10.6%的復(fù)合年增長(zhǎng)率 (CAGR) 增長(zhǎng)至786億美元。相比之下，傳統(tǒng)封裝市場(chǎng)預(yù)計(jì)從2022 年到2028年的復(fù)合年增長(zhǎng)率將放緩至3.2%，達(dá)到575億美元。總體而言，封裝市場(chǎng)預(yù)計(jì)將以6.9%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，達(dá)到1360億美元。

由此，可以看出先進(jìn)封裝在芯片中的重要性。2022年先進(jìn)封裝市場(chǎng)約占整個(gè)集成電路 (IC) 封裝市場(chǎng)的48%，并且由于各種大趨勢(shì)，其份額正在穩(wěn)步增加。在先進(jìn)封裝市場(chǎng)中，包括FCBGA和FCCSP在內(nèi)的倒裝芯片平臺(tái)在2022年占據(jù)了51%的市場(chǎng)份額。預(yù)計(jì)2022年至2028年收入復(fù)合年增長(zhǎng)率最高的細(xì)分市場(chǎng)是ED、2.5D/3D和倒裝芯片，增長(zhǎng)率分別為30%、19%和8.5%。

從市場(chǎng)來(lái)看，2022年，移動(dòng)和消費(fèi)市場(chǎng)仍然是先進(jìn)封裝的主要采用者，其大約占整個(gè)先進(jìn)封裝市場(chǎng)的70%，預(yù)計(jì)2022年至2028年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為7%，到2028年將占先進(jìn)封裝收入的61%。除此之外，電信和基礎(chǔ)設(shè)施部分增長(zhǎng)最快，收入增長(zhǎng)率約為17%，預(yù)計(jì)到 2028年將占先進(jìn)封裝市場(chǎng)的27%。汽車和運(yùn)輸將占市場(chǎng)的9%，而醫(yī)療、工業(yè)和航空航天/國(guó)防等其他領(lǐng)域?qū)⒄?%。

2022年TOP15先進(jìn)封裝玩家變化幾何？

下圖是Yole Intelligence統(tǒng)計(jì)的2022年TOP15先進(jìn)封裝廠商的排名情況。在先進(jìn)封裝市場(chǎng)中，前七大廠商占據(jù)著主導(dǎo)地位。日月光繼續(xù)主導(dǎo)市場(chǎng)，遙遙領(lǐng)先于其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。安靠緊隨其后。但如果對(duì)比前一年的排名情況，可以看出，晶圓代工廠臺(tái)積電和三星在先進(jìn)封裝領(lǐng)域的勢(shì)頭發(fā)展迅猛，英特爾一直處于第3的位置。先進(jìn)封裝已成為半導(dǎo)體創(chuàng)新、增強(qiáng)功能、性能和成本效益的關(guān)鍵，而先進(jìn)封裝市場(chǎng)悄然成為晶圓代工廠的地盤。

具體來(lái)看，2021年臺(tái)積電排在第五位，營(yíng)收為450億美元，2022年以531億美元的收入上升了1名，緊追第2名的英特爾。臺(tái)積電一直憑借其CoWoS生產(chǎn)和多樣化產(chǎn)品組合（包括3D SoIC、InFO_SoW和CoWoS變體）在高端先進(jìn)封裝領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。英特爾在2022年大力投資先進(jìn)封裝，但PC市場(chǎng)的疲軟等宏觀經(jīng)濟(jì)因素影響了其2023年的核心業(yè)務(wù)。所以，今年，臺(tái)積電在先進(jìn)封裝方面的投資目前來(lái)看是要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于英特爾的。

臺(tái)積電近段時(shí)間來(lái)表示，由于AI芯片訂單的高需求，其先進(jìn)封裝需求遠(yuǎn)大于現(xiàn)有產(chǎn)能，臺(tái)積電被迫緊急增加產(chǎn)能，并希望擴(kuò)產(chǎn)速度越快越好。據(jù)報(bào)道臺(tái)積電承諾在2023年期間為 Nvidia處理額外的10,000個(gè)CoWoS晶圓。在AI應(yīng)用的推動(dòng)下，臺(tái)積電市值已重回5000億美元。臺(tái)積電還在上周新開(kāi)了一家3D Fabric封裝廠Fab6，這是臺(tái)積電首個(gè)一體式的先進(jìn)封裝測(cè)試工廠，該廠已準(zhǔn)備好量產(chǎn)臺(tái)積電SoIC封裝技術(shù)。

三星這兩年在先進(jìn)封裝上的押注也非常大，2022年三星以400億美元的收入位居第六名。三星為高帶寬存儲(chǔ)器（HBM）和3DS產(chǎn)品、扇出面板級(jí)封裝（FO）和硅中介層提供先進(jìn)封裝解決方案，從而實(shí)現(xiàn)高端性能產(chǎn)品。三星在去年12月專門成立了先進(jìn)封裝部門（AVP），并宣布其目標(biāo)是用先進(jìn)封裝技術(shù)超越半導(dǎo)體的極限。三星還從臺(tái)積電以及蘋果等公司挖來(lái)不少封裝技術(shù)領(lǐng)域的大牛。

自今年年初以來(lái)，三星一直在投資其Cheonan封裝生產(chǎn)線。另外據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，三星還在加緊布局FO，并計(jì)劃投資7500萬(wàn)美元在日本建立相關(guān)產(chǎn)線，并在尋求加強(qiáng)與日本芯片制造設(shè)備和材料供應(yīng)商的聯(lián)系，在FO領(lǐng)域，目前臺(tái)積電獨(dú)大，大約占據(jù)77%的市場(chǎng)份額，三星有意來(lái)分一杯羹。按照三星先前公布的計(jì)劃，其目標(biāo)是在2027年將先進(jìn)制程產(chǎn)能較2022年提升3倍以上。

大陸廠商方面，長(zhǎng)電科技2022年和2021年在先進(jìn)封裝的營(yíng)收相差無(wú)幾，被臺(tái)積電超越之后，排在第5。通富微電仍處于第七的位置，但是其這幾年的增速較快，2022年通富微電在先進(jìn)封裝的收入由239億美元增加到了310億美元，漲幅達(dá)22%，主要原因系通富微電憑借7nm、5nm、FCBGA、Chiplet等先進(jìn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，不斷強(qiáng)化與AMD等行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)的深度合作，鞏固和擴(kuò)大了先進(jìn)產(chǎn)品市占率。天水華天2022年受消費(fèi)市場(chǎng)需求的下降，收入由190億美元減少176億美元，位于第9名。

臺(tái)系封裝廠商也受到終端市場(chǎng)產(chǎn)品需求下滑的影響，不少臺(tái)系封裝廠商的營(yíng)收都有一定程度的下滑。

• 中國(guó)臺(tái)灣的力成科技（powertech）2022年收入下降了近30億美元，由2021年的第6掉到第8位。

  
  

• 第11位的京元電子原本是全球最大的專業(yè)純測(cè)試公司，近幾年來(lái)開(kāi)始向封裝領(lǐng)域投資，京元電子的收入減少的幅度不大。

  
  

• 第13名的臺(tái)灣的欣邦科技（Chipbond）是一家提供LCD驅(qū)動(dòng)器從晶圓碰撞到封裝后端組裝處理的全套交鑰匙服務(wù)的公司，收入由98.7億美元下降到78億美元。

• 第14的ChipMOS是臺(tái)灣的芯茂科技，2021年排在第11位，落后了3名，收入由99億美元下降到了76億美元。
  

  
  

• 第15的臺(tái)灣的矽格股份（Sigurd）收入變動(dòng)不大。

  
  

• 第10位的新加坡OSAT廠商UTAC收入也有所下降，2021年其排第9。UTAC成立于1997年，從內(nèi)存測(cè)試和DRAM交鑰匙測(cè)試和封裝服務(wù)做起。2005年收購(gòu)Ultra Tera  (UTAC Taiwan) 以在臺(tái)灣建立業(yè)務(wù)并增加存儲(chǔ)設(shè)備測(cè)試和組裝服務(wù)；2006年收購(gòu)NS Electronics Bangkok (UTAC Thailand) 進(jìn)軍模擬封裝市場(chǎng)；2014年收購(gòu)松下在新加坡、馬來(lái)西亞和印度尼西亞的3家工廠，進(jìn)軍汽車和工業(yè)終端市場(chǎng)。

值得一提的是，2021年還排在第16位的泰國(guó)的華納微電子（HANA Microelectronic），2022年輾轉(zhuǎn)已經(jīng)來(lái)到了第12位，營(yíng)收由55.6億美元增長(zhǎng)到79.8億美元。

寫在最后

無(wú)論是晶圓代工廠的進(jìn)擊，還是獨(dú)立測(cè)試廠擴(kuò)充封裝業(yè)務(wù)。來(lái)自不同領(lǐng)域的參與者紛紛進(jìn)入先進(jìn)封裝，逐漸蠶食OSAT的市場(chǎng)，封裝界迎來(lái)了范式轉(zhuǎn)變。先進(jìn)封裝已經(jīng)不僅僅是傳統(tǒng)OSAT的地盤，不過(guò)OSAT仍然占據(jù)了65.1%大部分的市場(chǎng)份額。所以，盡管代工廠和IDM正在開(kāi)發(fā)先進(jìn)的封裝能力，但他們可能只使用先進(jìn)的封裝來(lái)吸引需要最先進(jìn)技術(shù)的高端客戶，因此，不會(huì)擾亂整個(gè)OSAT業(yè)務(wù)?？紤]到運(yùn)營(yíng)利潤(rùn)率與前端制造業(yè)的顯著差異，它們預(yù)計(jì)不會(huì)擴(kuò)展稱為核心業(yè)務(wù)，不過(guò)它們可能會(huì)跨入利潤(rùn)更高的先進(jìn)2.5D或3D封裝領(lǐng)域。

但是，在更高價(jià)值的先進(jìn)封裝技術(shù)領(lǐng)域，后來(lái)者可能很難追上如臺(tái)積電、英特爾這樣的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者，因?yàn)檫@需要巨大的技術(shù)投資來(lái)保證客戶的數(shù)量。盡管追趕者可能擁有先進(jìn)封裝技術(shù)的研發(fā)水平，但是生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)也很重要。

不過(guò)這些晶圓廠商可能會(huì)尋求與其他封測(cè)廠的合作，來(lái)穩(wěn)定產(chǎn)量，據(jù)悉，臺(tái)積電就將部分封裝產(chǎn)能交給了一些其他封測(cè)廠來(lái)做，因?yàn)樗麄兠媾R著迅速擴(kuò)大的需求。所以小型封測(cè)廠商仍然有湯喝。

對(duì)于封裝廠商而言，要想在先進(jìn)封裝技術(shù)中贏得更多的市場(chǎng)，需要在發(fā)展的初始階段最好就獲得錨定Fabless客戶，與這些客戶在早期的聯(lián)合開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)顯得至關(guān)重要。一個(gè)代表的例子是臺(tái)積電在2016年與主要客戶緊密合作，發(fā)布了創(chuàng)新的集成扇出（InFO）晶圓級(jí)系統(tǒng)。而且一旦客戶選擇了一個(gè)先進(jìn)的封裝供應(yīng)商，它很可能在未來(lái)的項(xiàng)目中也會(huì)承諾使用該供應(yīng)商，通富微電和AMD是一個(gè)鮮明的例子。