先进封装超越摩尔定律,晶圆厂和封测厂齐发力

科技电力不缺一 2024-12-17 07:32:33

芯片封装和测试是芯片制造的关键一环。芯片封装是用特定材料、工艺技术对芯片进行安放、固定、密封,保护芯片性能,并将芯片上的接点连接到封装外壳上,实现芯片内部功能的外部延伸。芯片封装完成后,芯片测试确保封装的芯片符合性能要求。通常认为,集成电路封装主要有电气特性的保持、芯片保护、应力缓和及尺寸调整配合四大功能。

后摩尔时代,先进封装获重视

先进制程的成本快速提升且接近物理极限,先进封装获重视。随着工艺制程进入10nm以下,芯片设计成本快速提高。根据International Business Strategies (IBS)的数据,16nm工艺的芯片设计成本为1.06亿美元,5nm增至5.42亿美元。同时,由于先进制程越来越接近物理极限,摩尔定律明显放缓,侧重封装技术的More than Moore路径越来越被重视。

台积电早已入局先进封装,近年约10%资本开支主要用于先进封装。台积电在追求先进制程的同时,早在2008年便成立集成互连与封装技术整合部门入局先进封装,目前已形成CoWoS、InFO、SoIC技术阵列。近年来,台积电每年资本开支中约10%投入先进封装、测试、光罩等。

先进封装技术引领未来

芯片封装和测试是芯片制造的关键一环。芯片封装是用特定材料、工艺技术对芯片进行安放、固定、密封,保护芯片性能,并将芯片上的接点连接到封装外壳上,实现芯片内部功能的外部延伸。芯片封装完成后,芯片测试确保封装的芯片符合性能要求。通常认为,集成电路封装主要有电气特性的保持、芯片保护、应力缓和及尺寸调整配合四大功能。

半导体产业垂直分工造就专业委外封装测试企业(OSAT)。半导体企业的经营模式分为IDM(垂直整合制造)和垂直分工两种主要模式。IDM模式企业内部完成芯片设计、制造、封测全环节,具备产业链整合优势。垂直分工模式芯片设计、制造、封测分别由芯片设计企业(Fabless)、晶圆代工厂(Foundry)、封测厂(OSAT)完成,形成产业链协同效应。

封测行业随半导体制造功能、性能、集成度需求提升不断迭代新型封装技术。迄今为止全球集成电路封装技术一共经历了五个发展阶段。当前,全球封装行业的主流技术处于以CSP、BGA为主的第三阶段,并向以系统级封装(SiP)、倒装焊封装(FC)、芯片上制作凸点(Bumping)为代表的第四阶段和第五阶段封装技术迈进。

全球半导体封装行业保持稳定增长,先进封装市场规模将于2027年首次超过传统封装。根据SemiconductorEngineering预测,全球半导体封装市场规模将由2020年650.4亿美元增长至2027年1186亿美元,复合增长率为6.6%。先进封装复合增长率超过传统封装,有望于2027年市场规模超过传统封装,达到616亿美元。

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