四川大决策投顾 摘要:随着摩尔定律显著放缓,制程微缩带来的性能提升日益减弱且成本激增,通过先进封装技术提升系统级集成度成为更经济高效的路径。与传统封装相比,先进封装(如2.5D/3D集成)能大幅提高芯片间互连密度与速度,降低功耗。半导体制造厂商均需依赖此类技术突破芯片性能瓶颈,进而为封测厂商带来新的增长机遇。
1.先进封装是“超越摩尔”思路下提升芯片性能的重要路径
传统封装技术迭代的核心逻辑是持续提升封装效率、封装密度以及引脚(I/O)数量,以满足终端对更小尺寸、更低成本与更高性能的综合需求。自 2000 年后,在经历了从 PC+互联网时代、智能手机时代再到 AI/高性能计算时代的跨越后,封装需求发生根本转变——从单芯片的封装优化,转向以多芯片协同为核心的系统集成方案。智能手机时代,先进封装不仅要求更小的封装体积、更低的功耗,还要求芯片之间实现更高速的互联、更强的异构协同。
目前业界常以是否采用引线来区分传统封装与先进封装。按封装技术分,先进封装发展出了 FC(倒装芯片)、2.5D/3D 封装、SiP(系统级封装)、WLCSP(晶圆级芯片级封装)、FO(Fan-out,扇出型封装)等技术。其中 FC 包括 FCBGA 和 FCCSP;FO 和WLCSP 都是晶圆级封装;2.5D/3D 封装中包括 CIS、HBM、EMIB(内嵌硅桥的封装)及包含有缘/无缘硅中介层(Interposer)的封装等,台积电的 CoWoS 封装是最典型的 2.5D 封装。相对高端先进封装方案主要集中在 2.5D/3D 封装和晶圆级封装。
多样化的先进封装技术在匹配适配场景下可充分发挥优势,包括且不限于性能高、成本低、面积小、周期短等,下游应用空间广阔。先进封装不断拓展应用边界。从应用场景来说,先进封装已经覆盖了包括人工智能、智能驾驶、AR/VR、HPC(高性能计算)、IoT(物联网)、5G、手机通信、区块链等领域。从芯片类型来说,匹配合适的工艺技术后,先进封装可应用于 CPU/GPU、APU、DPU、MCU、ASIC、FPGA、存储、传感器、模拟、光电子等多种芯片产品。据《中国集成电路封测产业白皮书》,未来部分封装技术在特定领域将会有进一步的渗透和发展,比如 FO 封装在手机、汽车、网络等领域会有较大的增量空间;2.5D/3D封装在 AI、HPC、数据中心、CIS、MEMS 传感器等领域会有较大的增量空间。
2.人工智能、数据中心有望引领先进封装市场持续成长
随着摩尔定律的放缓,先进制程的推进的成本越来越高,先进封装能以更加具有性价比的方式提高芯片集成度,提高芯片互联速度,实现更加高的带宽,已经得到了越来越广泛的应用。在高端消费电子、人工智能、服务器、汽车等领域,先进封装已经渗透进各个行业的终端应用中。
传统封装在数量上占主导地位,预计长期占比约在 95%。据 YOLE 资料,2022 年全球封装需求量为 11049 亿颗,其中传统封装 10441 亿颗,占 94.5%;先进封装 608 亿颗,占5.5%。预计2028年全球封装需求量为16078亿颗,其中传统封装15211亿颗,占94.6%;先进封装 867 亿颗,占 5.4%。2022-2028 年,预计全球封装总量 CAGR 为 6.5%,其中传统封装 6.5%,先进封装 6.1%。传统封装因其成本优势,在数量上仍占据主导地位,预期长期占比约在 95%。
先进封装价值量高,市场规模有望实现高增长。据 YOLE 资料,2022 年封装市场规模约 950 亿美元,其中传统封装 507 亿美元,占 53.4%;先进封装 443 亿美元,占 45.2%。预计 2028 年全球封装市场规模约 1433 亿美元,其中传统封装 647 亿美元,占 45.2%;先进封装 786 亿美元,占 54.8%。2022-2028 年,预计全球封装市场规模 CAGR 为 7.1%,其中传统封装 4.1%,先进封装 10.0%。传统封装与先进封装单价差别较大。2022 年传统封装单价 0.049 美元,先进封装 0.729 美元;预计 2028 年传统封装单价 0.043 美元,先进封装 0.907 美元。传统封装发展成熟,价格较为稳定;先进封装因技术发展等因素,价格仍存在上行动力。2022-2028 年,先进封装数量 CAGR 预计约在 6.1%,但其单价有望走高,最终实现市场规模 CAGR 达到 10%。
3.先进封装玩家众多,国产厂商加速突破
先进封装布局方面,全球领先企业以 “大技术平台”+“高端先进技术突破”引领时代潮流。以台积电、三星和日月光为例:
台积电(Foundry):打造 3D Fabric 技术平台,包含前端 SoIC(系统级集成芯片,3D 垂直堆叠),后端 CoWoS 和 InFO(集成扇出型封装,2.5D 封装)。
三星(IDM):推出 HIT 技术平台,整合 2.5D、3D 封装技术及异构集成方案,包括 I-Cube(2.5D 封装,并行放置多个芯片)、H-Cube(2.5D 封装,支持逻辑、存储与其他芯片混合封装)、X-Cube(3D 封装,垂直堆叠)。
日月光(OSAT):推出 VIPack 先进封装平台,以 3D 异质整合为关键技术的先进互联技术解决方案,包含基于高密度 RDL 封装、基于硅通孔(TSV)的 2.5D/3D IC以及光电共封装。
中国大陆头部先进封装厂商已形成产业化能力,以平台化策略切入丰富的应用场景,厚积薄发,高端先进封装服务亟待突破放量。2025 年大陆高端封测产线进入投产与良率提升的关键期。通富微电、华天科技、盛合晶微、长电科技、物元半导体扩建先进封装产线,技术向 2.5D/3D 堆叠、多芯片集成及大尺寸晶圆级封装演进。盛合晶微投资超百亿元建设三维多芯片集成封装项目,目标月产 8 万片金属 Bump 及 1.6 万片三维封装;长电科技同样投资百亿推进晶圆级微系统集成项目,一期规划年产 60 亿颗高端封装芯片。此外,通富微电、华天科技、甬矽电子和物元半导体等厂商也正加速布局先进封装产能,推动本土先进封装向高端突破。
4.先进封装行业投资逻辑梳理
随着摩尔定律显著放缓,制程微缩带来的性能提升日益减弱且成本激增,通过先进封装技术提升系统级集成度成为更经济高效的路径。与传统封装相比,先进封装(如2.5D/3D集成)能大幅提高芯片间互连密度与速度,降低功耗。半导体制造厂商均需依赖此类技术突破芯片性能瓶颈,进而为封测厂商带来新的增长机遇。
相关个股:长电科技、通富微电、华天科技、甬矽电子等。
风险提示:AI 产业发展不及预期、设备/材料配套不及预期、高端产线产能释放不及预期,国际形势变化的不确定性风险。
参考资料来源:
1.2024-3-5财通证券——“后摩尔时代”,国产材料助力先进封装新机遇
2.2024-12-17财信证券——先进封装持续演进,玻璃基板迎发展机遇
3.2025-8-14财信证券——AI 时代关键基座,重视自主可控趋势下的投资机会
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