先進封裝設備，國產進程加速_風聞

在半導體行業步入“後摩爾時代” 的當下，芯片製程工藝的物理極限倒逼技術創新轉向封裝領域。先進封裝技術憑藉其突破傳統封裝的高密度集成、高性能優化及成本優勢，成為推動 AI、HPC、5G 等前沿領域發展的核心引擎。特別是隨着國產 AI 芯片在大模型訓練推理與終端應用中的加速滲透，對 CoWoS 等先進封裝技術的需求呈井噴式增長。

但先進封裝技術並非傳統封裝的簡單延續，而是在封裝密度、性能、功能等方面實現了顯著的提升。相比於傳統封裝，先進封裝對設備的要求越來越高。

01什麼是先進封裝技術？

半導體封裝作為半導體制造工藝的後道工序，有着極為關鍵的作用，它為芯片和印製線路板之間提供電互聯、機械支撐、機械和環境保護以及導熱通道。從廣義上來説，封裝工藝可分為0級到3級封裝等四個不同等級，一般主要涉及晶圓切割和芯片級封裝。0級封裝為晶圓（Wafer）切割，1級封裝為芯片（Die）級封裝，2級封裝負責將芯片安裝到模塊或電路卡上，3級封裝將附帶芯片和模塊的電路卡安裝到系統板上。

封裝技術最早是以雙列直插封裝DIP為主的直插型封裝。到了20世紀80年代，順應電子設備系統小型化和集成電路薄型化的要求，封裝技術迎來第一次重大變革，從通孔插裝進入到表面貼裝時代，衍生出了SOP（Small Out-line Pacakage，小外形封裝）、LCC（Leadless Chip Carrier，無引腳芯片載體）以及QFP（Quad Flat Package，扁平方形封裝）等。20世紀90年代前中期，封裝技術發生第二次重大變革，以BGA（Ball Grid Array Package，球柵陣列封裝）為代表的先進封裝技術開始湧現，封裝朝着高引腳數量、高集成的方向邁進。20世紀90年代中期至2000年後，隨着封裝尺寸進一步縮小以及工作頻率增加，CSP（Chip-Scale Package，芯片級封裝）、WLP（Wafer-Level Package，晶圓級封裝）、SIP（System In a Package，系統級封裝）、2.5D/3D封裝等開始出現，由此半導體封裝正式進入先進封裝時代。

傳統封裝主要是用引線框架承載芯片的封裝形式，而先進封裝引腳以面陣列引出，承載芯片大都採用高性能多層基板。隨着先進製程工藝逐漸逼近物理極限，越來越多廠商的研發方向由“如何把芯片變得更小”轉變為“如何把芯片封得更小”，先進封裝技術得到快速發展。先進封裝採用先進設計思路和集成工藝，對芯片進行封裝級重構，可有效提升系統高功能密度。它能在不單純依靠芯片製程工藝突破的情況下，通過晶圓級封裝和系統級封裝等方式，提高產品集成度和功能多樣化，滿足終端應用對芯片輕薄、低功耗、高性能的需求，同時大幅降低芯片成本。

隨着芯片封裝技術從2D向3D的轉型，湧現出多種創新封裝技術。在此背景下，CoWoS（Chip on Wafer on Substrate）技術作為新興的先進封裝方式，備受業界關注。它通過將芯片與晶圓直接結合，顯著提升了集成度和性能，為OSAT企業帶來了新的發展機遇。

02國產AI芯片拉動先進封裝需求

先進封裝相較於傳統封裝技術能更好地提升芯片性能和生產效率，其應用場景不斷擴展。目前各種不同類型先進封裝技術已廣泛應用於人工智能（AI）、高性能運算（HPC）、5G、AR/VR等領域，佔整體封測市場的比重也在不斷提升。

雖然芯片下游應用廣泛，但先進封裝由於其技術先進性與高昂的成本，目前主要優先應用於對性能要求高或對價格不敏感的高端領域，比如AI芯片。受大模型訓練和推理的影響，對於HBM（高帶寬存儲）等應用先進封裝的存儲需求快速攀升。高端手機以及正在陸續面世的AI手機、AIPC等AI終端對於使用先進封裝的高階芯片的需求量亦持續水漲船高。自動駕駛未來將向L4、L5等高階方向發展，對於算力的需求也將會持續提升，有望為先進封裝提供新的推動力。

在AI 芯片領域，先進封裝技術的應用極為關鍵。隨着人工智能技術的飛速發展，AI 芯片對於計算速度和算力的要求同步提升，這就使得高速信號傳輸、優化散熱性能、實現更小型化封裝、降低成本、提高可靠性以及實現芯片堆疊等成為封裝領域新的追求，而先進封裝技術恰好能夠滿足這些需求。例如，HBM通過使用先進封裝技術（如TSV硅通孔技術）垂直堆疊多個DRAM，將原本在PCB板上的DDR內存顆粒和GPU芯片同時集成到SiP封裝中，使內存更加靠近GPU，既可以節約芯片面積、降低功耗，還可以突破I/O管腳的數量限制進而突破內存帶寬的限制，是新一代內存解決方案。

不過此前國內主要採用英偉達的芯片，而隨着年初國產開源大模型的火熱，帶動大模型一體機爆火，國產AI芯片需求迎來一波爆發。隨着國產AI芯片的不斷更新，對於先進封裝的需求也越來越高。

不僅市場需求和空間在不斷上揚，先進封裝本身的經濟效益也節節攀升。以英偉達的H100芯片為例，據業內人士透露，這顆超高算力的GPU芯片總價約為3000美元，其中晶圓製造成本只佔200美元，而先進封裝的成本則達到723美元，大約是晶圓製造的3.6倍。

隨着先進製程的提升越來越困難，先進封裝已成為角逐半導體和AI產業的關鍵，先進封裝市場空間將會呈現井噴式發展。

03國產設備突飛猛進

傳統的封裝所採用的設備難度相對較低，目前在已基本實現了國產化。然而，先進封裝由於其工藝難度較大，國產化的進程一直較為緩慢。並且在過去，由於市場對先進封裝的需求較為低迷，使得先進封裝設備的國產化發展一直難以取得明顯的進展。

但如今情況發生了改變，隨着國產AI 芯片越來越多地採用 CoWoS 等先進封裝技術，這極大地推動了鍵合設備、電鍍設備、光刻設備等先進封裝設備的需求增長。同時由於國產半導體設備廠商近年來在前道製程進展迅速，而前道工藝和先進封裝採用的技術類似，也為先進封裝設備的開發奠定了堅實的基礎。國內半導體產業在封測環節具備較強的全球競爭力，也為設備國產化提供了有力的支撐。國內頭部封測企業積極進行技術升級，加速導入國產設備，從而進一步降低了對進口設備的依賴程度。

目前已經取得了一些關鍵進展：

華卓精科針對HBM芯片製造的關鍵環節，獨立研發了一系列高端設備，包括混合鍵合設備（UP-UMA HB300）、熔融鍵合設備（UP-UMA FB300）、芯粒鍵合設備（UP-D2W-HB）、激光剝離設備（UP-LLR-300）和激光退火設備（UP-DLA-300），打破了國產HBM芯片的發展瓶頸，為我國存儲產業的自主化發展提供了強大的動力。

普萊信智能作為國內唯一具備CoWoS級TCB設備自主研發和生產能力的企業，其技術突破徹底改寫了國產設備“跟隨者”的角色：其與客户聯合開發的Loong系列TCB設備，採用自研“超精密高温納米運動平台”和“多光譜視覺定位系統”，實現在450度高温，升温速率150度，降温速率50度，±1μm的芯片貼裝精度，支持130×130mm超大芯片鍵合，較國際同行同級別設備效率提升25%；Loong系列兼容晶圓級（12英寸）、板級（620×620mm）封裝，支持HBM堆疊等全流程工藝；本次工藝測試的完成，標誌着國產TCB設備正式邁入一個全新的階段。

北方華創的首款12英寸電鍍設備（ECP）——Ausip T830，專為硅通孔（TSV）銅填充設計，主要應用於2.5D/3D先進封裝領域。電鍍作為物理氣相沉積（PVD）的後道工藝，其設備與PVD設備協同工作，廣泛應用於邏輯、存儲、功率器件、先進封裝等芯片製造工藝。在工藝流程中，PVD設備首先在槽/孔內形成籽晶層，隨後電鍍設備將槽/孔填充至無空隙。

盛美上海認為，CoWoS、Fan-Out等先進封裝技術將迎來快速增長期。因此，該公司對電鍍設備在先進封裝領域的應用前景持樂觀態度。產品方面，盛美上海面板級水平電鍍設備取代了垂直式電鍍設備，針對半導體制造過程中面板級封裝環節提出了創新性的解決方案，確保面板具有良好的均勻性和精度，避免了電鍍液之間的交叉污染，提升芯片質量和電鍍效率的同時降低了成本。

在先進封裝領域，混合鍵合設備的主要作用是將芯片或晶圓以極細的間距直接連接在一起，實現高性能、低功耗的芯片集成。根據晶圓的目標種類可分為芯片對晶圓（C2W）還是晶圓對晶圓（W2W）兩種技術路線。青禾晶元最近也發佈了全球首台獨立研發C2W&W2W雙模混合鍵合設備：SAB 82CWW系列，可應用於存儲器、Micro-LED顯示、CMOS圖像傳感器、光電集成等多個領域。

華封科技去年也發佈了A系列新機——AvantGo A2（仙女座），這是一台擁有1.5um超高精度的晶圓級貼片設備，同時具備業界領先的超快產出速度（UPH高達3.5K）。

有業內人士表示，先進封裝目前已經是整個半導體領域創新最多、投資最集中的細分領域。無論是晶圓代工廠、EDA公司、IC設計公司還是封裝廠和設備廠，都在積極地投資和擁抱先進封裝。這些創新對封裝設備商提出了越來越多的靈活性需求，而封裝設備公司就是通過技術創新來滿足這些需求，從而推動整個半導體領域繼續向前發展。

隨着中國CoWoS產能的爆發，國產設備有望佔據一席之地。