近期,英伟达正式发布新一代AI芯片H200,可用于处理人工智能所需要的海量数据需求。
高性能芯片自然需要更先进的芯片工艺来完成,因此英伟达也是积极抢占台积电的先进封装产能,同时苹果等大客户也在不断追加订单。
先进封装产能的供不应求,导致台积电积极扩充CoWoS先进封装产能,计划明年月产3.5万片晶圆,在原定翻倍目标的基础上再增加20%。
先进封装产能紧张,也刺激了先进封装产业链的快速增长。
那么,先进封装相比传统封装的优势在哪里呢?
芯片行业有个著名的摩尔定律:芯片上可以容纳的晶体管数目,在大约每经过18个月到24个月便会增加一倍,芯片性能大概每两年翻一倍,同时价格下降为之前的一半。
之前,芯片行业确实是沿着摩尔定律在不断进步,然而随着芯片性能越来越高,芯片的制造工艺越来越难,新技术的开发费用也越来越高。
根据行业数据显示,开发28nm芯片需要5130万美元的投入,16nm 芯片翻倍至1亿美元,7nm芯片则翻两倍至2.97亿美元,到了5nm芯片,开发芯片的费用将高达5.42亿美元。
除了先进制程研发费用越来越大,技术工艺也逐渐逼近物理极限,ASML在EUV光刻机之后也研发困难,越来越多的芯片厂商开始转变研发方向,由之前的“如何把芯片变得更小”转变为“如何把芯片封得更小”,先进封装逐渐成为行业发展重点。
通过先进封装技术,我们还可以使用相对低端的技术实现高端芯片的功能。比如,我们可以把传统SoC芯片经过Chiplet小型模块化芯片架构重新设计,然后再通过先进封装技术整合起来,在保持较高性能的同时,大幅度降低整个芯片的制造难度,有效提高了芯片良率、集成度,降低芯片的设计和制造成本,有效增加经济效益。
那么,先进封装的市场规模发展的如何呢?
行业数据显示,全球整体封装市场规模将由2021年的760亿美元增长至2026年的965亿美元。
其中,受人工智能等对高性能芯片的带动,到2026年全球先进封装市场占比有望突破50%。全球先进封装市场规模将从2021年的350 亿美元上升至2026年的482亿美元,预计2026年全球先进封装市场份额将超过50%。
相比先进封装产能的快速扩张,传统封装市场增长相对稳健,其市场规模仅仅增长不到15%,增长速度明显放缓。
因此,先进封装为整体封装市场规模的增长贡献较大增量,先进封装市场规模发展迅速。
我们国家作为封测产业的三大市场之一,先进封装市场份额也将会不断攀升。数据显示,2021年我国先进封装规模占全球规模的 15.7%;在《2022年中国集成电路封测行业发展白皮书》中,预计2023年我国先进封装占我国总封装市场的39%。国内封测企业投资集中于先进封装领域,带动产值快速提升。
那么,国内有哪些公司在先进封装方面优势最大呢?
根据2022年全球委外封测榜单,在年营收前三十榜单中,中国大陆上榜四家,其中长电科技、通富微电和华天科技稳居前十,甬矽电子作为新起之秀,营收排名达到22名。三家龙头厂商稳居行业营收前十,国内封测厂商在全球化竞争中已经占据重要地位。
而且,我国主要的头部封测厂包括甬矽电子、通富微电、华天科技、长电科技等厂商,先进封装的营收占比都超过50%,相比整体封装市场有更加明显的优势。
甬矽电子:国内新兴的先进封装提供厂商,先进封装产能占整体营收的100%,全部产品均为中高端先进封装形式,涵盖了通讯、消费电子、人工智能和物联网等终端应用场景。目前基金、券商和保险等机构资金重仓持股。
公司业务90%以上均面向国内,和华为、小米、oppo、荣耀等手机大厂合作密切。前4大客户包括唯捷创芯,唯捷的射频芯片主要供货华为,是华为智能手机领域的重要组成部分,助力Mate60系列的顺利发售。
公司封装产品主要包括高密度细间距凸点倒装产品(FC类产品)、系统级封装产品(SiP)、扁平无引脚封装产品(QFN/DFN)和微机电系统传感器(MEMS)四大类别,优势突出。
SIP产品是公司收入占比最大的业务,2022年实现营收12.25亿元,营收占比56.28%,毛利率为24.1%;QFN产品实现营收6.32亿元,占比为29.02%,毛利率为12.0%;FC产品毛利率水平较高,2022年实现营收2.92亿元,占比为13.42%,毛利率达31.5%。可以看出先进封装技术的应用获得了较高的毛利率。
目前,甬矽电子正在加速成长,成为国内独立封测厂商的第一梯队,通过掌握先进封装的加工能力,也为公司后续开展晶圆级封装、扇出式封装及2.5D/3D封装奠定了工艺基础,成功踏入先进封装最前沿,有望进入顶尖芯片设计企业供应链。
通富微电:公司是全球第五大,国内第二大封测厂商,2022年营收规模首次进入全球四强。现在已经掌握多个先进封装工艺,自建2.5D/3D产线全线通线,先进封测占营收比例接近75%。
公司主要客户有AMD、恩智浦、联发科、英飞凌、德州仪器、意法半导体、韦尔股份、兆易创新、卓胜微、艾为电子等知名半导体厂商。公司目前为AMD最大的封装测试供应商,占其订单总数的80%以上,在2022年已经开始为AMD大规模量产Chiplet产品。
此外,在2.5D和3D等先进封装技术方面均有提前布局,并成功实现了5nm的chiplet芯粒的制造。公司定增扩产计划,槟城产线和国内的半导体存储器封测产线产能即将释放。多年来营收持续保持增长的趋势。
华天科技:公司是全球第六大,国内第三大封测厂商,先进封测占营收比例约为70%。华天科技作为全球半导体封测的知名企业,主力产品包括晶圆级封装在内的多类封装产品。
目前,公司公司现已具备多种先进封装技术构成最先进封装技术平台:3D Matrix,全面拥抱chiplet时代。
长电科技:公司是全球第三大,大陆第一大半导体封测厂商。在2022 年全球委外封测榜单,长电科技市占率为10.71%,全球排名第三,仅次于台湾的日月光和美国安靠。
2022年继续保持了营收及利润的稳健增长。
目前先进封测占营收比例约为65%,2023年1月宣布其XDFOI Chiplet高密度多维异构集成系列工艺已按计划进入稳定量产阶段,能够为国际客户提供4nm节点芯片系统的服务。
整体来说,先进封装技术作为芯片行业新时代的关键技术,我们也要紧跟世界科技界的脚步,不断努力突破,掌握核心科技。