半导体先进封装深度报告：超越摩尔定律，先进封装大有可为热博聚

　　（报告出品方作者：中信证券，徐涛、王子源）
　　先进封装：后摩尔时代提升系统性能的重要路径
　　封装简介：为半导体产业链后段部分，面向小型化、集成化发展
　　封装为半导体产业核心一环，主要目的为保护芯片。半导体封装测试处于晶圆制造过程中的后段部分，在芯片制造完后，将晶圆进行封装测试，将通过测试的晶圆按需求及功能加工得到芯片，属于整个IC产业链中技术后段的环节，封装的四大目的为保护芯片、支撑芯片及外形、将芯片的电极和外界的电路连通、增强导热性能作用，实现规格标准化且便于将芯片的IO端口连接到部件级（系统级）的印制电路板（PCB）、玻璃基板等材料上，以实现电路连接，确保电路正常工作。
　　封装外壳材料通常可分为塑料、陶瓷、金属三种。封装的材料主要有塑料、陶瓷、金属封装三种，塑料封装的散热性最差，但塑料制作最容易、成本最低，通常使用在结构较简单、芯片内含有CMOS数目较少的集成电路；陶瓷封装的散热性较佳，但是陶瓷需要烧结成型，成本较高，通常使用在结构较复杂的芯片；而金属的散热性是最好的，但金属会导电，因此无法直接作为封装外壳，所以目前大多先使用陶瓷或塑胶封装，并将封装外壳上方的陶瓷或塑胶以金属外壳取代。
　　封装连接结构可分为内部封装以及外部封装，晶圆级封装跳脱于传统内部及外部封装之分。封装内部是指封装内部芯片与载体（引线框架或载板）之间的连接方式，最常见方式包括引线键合（WB，Wirebonding）、载带自动焊（TAB）、倒装封装（FC，FlipChip），载体是芯片裸晶和印刷电路板（PCB）传递电信号的管道，目前市场上应用最多的是引线键合（WB）及倒装封装（FC）。而外部封装为引线框架（或载板）与印刷电路板（PCB）之间的连接方式，是我们肉眼可见的封装外型，也是最常被提及的封装形式，例如QFP、QFN、BGA、LGA等。此外，部分晶圆级封装因为无需引线框架或导线载板，直接与PCB板连接，因此跳脱于传统内部及外部封装之分。
　　封装效果以封装效率、引脚数衡量、散热程度为三大衡量指标。封装效果的主要评价标准以封装效率、引脚数、散热性能为主。在满足封装基本要求的前提下，封装效果评价主要基于以下三点：1）封装效率。芯片面积封装面积，尽量接近1：1为宜，缩小体积为目前封装发展方向，晶圆级封装能够做到接近1：1的比例；2）引脚数。每单位（mm2）引脚数越多（IO越多），封装程度越高级，但是工艺难度也相应增加，引脚数多的封装通常用在高端的数字芯片封装中；3）散热程度。引脚数越多，所产生的热能越多；封装体积越小，散热效能越低，因此如何在封装效率、引脚数、散热程度取得平衡，成为封装评价关键的一点。
　　先进封装：摩尔定律放缓且成本提升，集成化封装为提升系统性能另一发展主轴
　　摩尔定律迭代速度放缓，从系统应用出发，整体性能提升依靠先进封装技术。在硅基半导体的技术演进上，每1824个月晶体管的数量每年翻倍，带来芯片性能提升一倍，或成本下降一半，这一规律称为“摩尔定律”。先进制程带来的成本优势和先发优势，使得半导体厂商一直致力于实现特征尺寸的缩小，而如今，随着延续摩尔定律所需新技术研发门槛提高、研发周期拉长，制程工艺迭代需花费更长时间，且成本提升明显。业界认为，系统异质整合是提升系统性能，降低成本的关键技术之一，需要依赖先进封装技术。以CPU为例，从CPU处理器的性能发展驱动力来看，近十余年，单核性能提升的效果边际降低，增加处理器核心数量尤为关键。由于单颗芯片面积越大，良率越低，相应成本越高，先进封装成为低成本增加核心数量的重要方式。以AMD的chiplets架构举例，可以设计成多晶粒架构，将处理器的多个处理核心制造在多个晶粒里，再封装整合成单一CPU，取代原本将所有核心在单一芯片统一制造的方式，可大大降低成本。再如苹果于2022年发布的M1Ultra芯片是由两颗M1Max芯片通过台积电InFOLSI技术封装在一起，实现了芯片性能的翻倍。先进封装技术能解决异质高密度的集成，运用封装技术继续提升整体性能。
　　封装朝小型化、多引脚、高集成目标持续演进。封装历史发展大概分为五阶段，目前市场主流封装形式仍以第三阶段为主流，BGA和CSP等主要封装形式进入大规模生产阶段。封装演变历史朝小型化、IO数量增加（多引脚）、集成化三向发展。以小型化为例，过去DIP封装后的体积是芯片的100倍大，发展至CSP仅芯片的1。2倍或更小；IO数量也从过去6个引脚增加到数千个以上。先进封装位于整个封装技术发展的第四阶段及第五阶段，IO数量多、芯片相对小、高度集成化为先进封装特色。
　　先进封装以内部封装工艺的先进性为评判标准，并以内部连接有无基板可分两大类。先进封装的划分点在于工艺以及封装技术的先进性，一般而言，内部封装为引线框架（WB）的封装不被归类为先进封装，而内部采用倒装（FC）、晶圆级（WL）等先进技术的封装则可以称为先进封装，先进封装以内部连接有无载体（基板）可一分为二进行划分：1）有载体（基板型）：内部封装需要依靠基板、引线框架或中介层（Interposer），主要内部互连为倒装封装（FC），可以分为单芯片或者多芯片封装，多芯片封装会在中介层（或基板）之上有多个芯片并排或者堆叠，形成2。5D3D结构，基板之下的外部封装包括BGALGA、CSP等，封装由内外部封装结合而成，目前业界最具代表性且最广为使用的组合包括FCBGA（倒装BGA）、EmbeddedSiP、2。5D3DIntegration。2）无载体（晶圆级）：不需要基板、引线框架或中介层（Interposer），因此无内外部封装之分，以晶圆级封装为代表，运用重布线层（RDL）与凸块（Bumping）等作为IO绕线手段，再使用倒放的方式与PCB板直接连接，封装厚度比有载体变得更薄。晶圆级封装分为扇入型（Fanin）跟扇出型（Fanout），而扇出型又可以延伸出3DFO封装，晶圆级封装为目前封装技术中最先进的技术类别。先进封装以缩小尺寸、系统性集成、提高IO数量、提高散热性能为发展主轴，可以包括单芯片和多芯片，倒装封装以及晶圆级封装被广为使用，再搭配互连技术（TSV，Bump等）的技术能力提升，推动封装的进步，内外部封装可以搭配组合成不同的高性能封装产品。
　　下游应用：移动设备、多引脚、高性能产品为主要需求
　　晶圆级封装多用在小型移动设备，基板型多用在引脚多且无体积限制的产品，多芯片又可以被归类为SiP封装。先进封装可以由单芯片、多芯片、晶圆级、基板级组合而成，晶圆级和基板级的不同源自于制程上的差异，晶圆级封装用到芯片制造的工艺，需要淀积、光刻、去胶、刻蚀等流程，相较于基板级封装，晶圆级封装能够有更小的封装体积，因此多用在小型移动设备，而基板级多用在高引脚且无体积限制的产品。一般而言，多芯片封装都在封装内部自成一个子系统，因此多芯片又可以被归类为SiP（SysteminPackage，系统级封装），SiP封装关注在封装内的系统实现，不管先进性与否，只要是能自成系统的都可以称为SiP，而先进封装领域的SiP包括2。5D3DFO、Embedded、2。5D3DIntegration以及技术比较先进的异质异构封装（比如苹果手表S系列芯片）等。
　　1。单芯片基板型
　　FCBGA为FC与BGA合成，多用在高引脚数量和高性能ASIC（专用集成电路）。FCBGA顾名思义就是FC倒装技术与BGA技术结合的产物。这种封装使用焊球作为底部引脚来连接基板与PCB的同时，芯片通过FC技术与基板实现互连。该技术主要特点表现在以下三个方面：（1）优异的电性效能，同时可以减少组件互连间的损耗及电感，降低电磁干扰的问题，并承受较高的频率；（2）提高IO的密度，提高使用效率，有效缩小基板面积缩小30至60，IO可以支持6001200个以上；（3）散热性好，可提高芯片在高速运行时的稳定性。FCBGA大量应用在高引脚数量和高性能ASIC，大尺寸FCBGA能提供满足互联网、工作站处理器和高带宽系统通讯设备需求的封装解决方案，目前FCBGA常见应用包括CPU、图形加速芯片、服务器等，其改良版FCLGA可以支持数千个IO，最典型的应用就是英特尔CPU封装。
　　2。多芯片基板型
　　EmbeddedSiP适合低功耗及高温环境，多用在电源管理芯片。EmbeddedSiP封装是将Die嵌入在基板内，不同于常见的形式是放在基板之上，嵌入式的好处在于芯片之间连接距离变近，能够降低功耗损失，此外这种封装方式耐热性能也较好，电源管理能力出众，因此被大量应用在电源管理芯片、传感器、影像模组、微控制器等需要低功耗及高温环境运作的产品。
　　3。单芯片晶圆型
　　晶圆级封装（WLP）不需任何中介层，分扇出及扇入型两种，大量用在小型便携移动设备。晶圆级封装分为扇入型（Fanin）跟扇出型（Fanout），扇入的原理就是在原芯片尺寸内部将所需要的IO口排列完成，封装尺寸基本等于芯片尺寸，IO数量一般小于400，大量运用在小型便携产品，应用包括电源管理、高端射频芯片，FPGA等。而当芯片的尺寸不足以放下所有IO接口的时候，就需要扇出型封装，在芯片范围外利用RDL做连接，以获取更多的引脚数，在环氧树脂（EMC）中嵌入每个裸片时，每个裸片间的空隙有一个额外的IO连接点，这样IO数会更高，使互连密度最大化，属于人为扩大芯片的封装尺寸。扇出型封装多运用在高速，低功耗和高频率的小型移动设备。
　　扇出型封装制程主要有三种，大体与扇入型封装差不多，主要差别在于前期会将芯片取下重组晶圆。扇出型封装为扇入型封装的改良，其制程与扇入型封装基本一致，不同的是其并不是拿原始硅片去做，而是会将芯片切割下来后重组晶圆，原因是要制造扇出区的空间出来，扇出型封装有三种主要制造工艺，第一是芯片先装面朝下（moldfirstfacedown）、第二是芯片先装面朝上（moldfirstfaceup）和第三芯片后装（RDLfirst）。以moldfirstfacedown工艺流程为例，封装厂将晶圆厂的原始硅片进行芯片切割，最后通过芯片贴装系统，将芯片放置在临时载板上。环氧模塑料被塑封在芯片和载板上，形成重构晶圆，然后在重构晶圆内形成RDL。在RDL制造流程中，先在衬底上沉积一层铜种子层，再在该结构上涂布一层光刻胶，然后利用光刻设备将其图案化，最后电镀系统将铜金属化层沉积其中，形成最终的RDL。基本上封装工序与扇入型封装大同小异。
　　4。多芯片晶圆型
　　2。5D3DFanout应用在高端移动设备终端。2。5D3DFanout由扇出型晶圆级封装发展而来，归属扇出型封装一类，其IO数可高达数千个，是目前最先进的封装技术，被大量运用在应用在移动设备终端，包括用于CPU、GPU、电源管理芯片、射频收发器芯片、基带处理器、高端网络系统等多种高端应用领域，晶圆代工厂进入2。5D3DFanout且引领整个行业。
　　5。SiP封装
　　SiP封装涵盖广，关注系统在封装内的实现，大量运用在5G应用场景。系统级封装（SiP，Systeminapackage）为MCM封装的演进，相较于MCM主要为芯片组成，SiP可以由无源器件、光电组件等不同功能的电子组件组进行排列组装，形成一个系统或者子系统，关注系统在封装内的实现。上述多芯片的封装皆可属于SiP封装，此外有些SiP封装因为工艺较先进，虽只是将有源和无源器件集成，但可以被归为先进封装，如苹果手表S系列芯片。SiP封装概念很广，只要是系统级封装都可以称之，包含2D3D结构，现在被大量应用在穿戴式装置（如智能手表、蓝牙耳机等）、5G毫米波（mmWave）天线封装模组（AiP）等应用。
　　市场空间：预计先进封装五年后超500亿美元，倒装封装为主要应用
　　2020年全球中国封测市场规模分别约660亿美元2510亿元，预计20202025年CAGR分别约5、10。根据Yole数据，全球封装市场规模稳步增长，2020年全球市场规模660亿美元，2025年将提升到850亿美元左右，对应CAGR达5。2。中国作为全球最大的芯片消费国，市场对于封测的需求也日益增加，据中国半导体行业协会，20202021年市场规模分别为25102763亿元，20132021年CAGR为12。2；据前瞻产业研究员预测，2026年有望提升至4419亿元，20212026年CAGR约9。9，增速远快于全球，原因一是中国半导体市场需求蓬勃，二是受益于国产替代的加速进行，三是国内封测厂积极扩厂使封装量产能力增加，而刺激国内封测收入激增。
　　Flipchip倒装封装牢牢占据先进封装行业收入顶点，3D堆叠嵌入式封装晶圆级扇出成长幅度最大。先进封测市场规模以互连技术划分，目前以倒装封装（Flipchip）最大，其次是晶圆级扇入型Fanin和晶圆级扇出型Fanout封装。基板类先进封装基本上都需要Flipchip倒装进行内部封装，因此Flipchip占据超过80的先进封装市场份额，许多没体积限制又需要高引脚的产品多采用这种方式；而晶圆级封装相对于整体先进封装市场规模还较小，主要是因为制程较领先且各厂商还在积极放量中，目前应用多在高端的小型体积封装。若从成长幅度来看，3D堆叠嵌入式封装晶圆级扇出型为发展最快速的前三大应用市场，Yole预测20192025CAGR分别为21。31816，此外TSV作为2。5D3D立体封装会大量使用到的互连技术，Yole预测20192025CAGR为29，增长幅度大幅领先其他技术。
　　竞争格局：IDMFoundry切入先进封装，OSAT头部集中
　　封测行业集中度高，中国大陆、中国台湾、美国占据全球近90份额。由于厂商需要长期的大额资本开支，全球委外封装业务（OSAT）有较为集中的特性。大量中小型封测厂商被并购，行业集中度提升。近几年行业发生最大的一起并购案，是全球最大的封测厂日月光收购的全球第四大封测厂的矽品，并购金额高达40亿美元。在行业龙头割据下，封测产业从地理位置上也呈现高度集中的态势，2020年中国台湾、中国大陆、美国市占率分别为522115，合计占据88的市场份额。
　　封测厂客户集中度高，营收波动较大。因为各委外封装厂均有自己擅长的主要封测领域，因此封测厂的客户比较集中，从营收来看，2021年大多数大型的封测厂前五大营收占比集中在40以上，也有许多高于60，因此多数公司营收会出现较依赖大型客户的情形，受大客户订单波动影响概率高，但相对的因为大客户的集中，销售费用、员工差旅费用、业务招待、应收账款催收等支出能有效降低，在成本及规模效应明显的封测行业，支出的控制也是竞争优势之一。
　　晶圆制造巨头触角伸向后端封装，打造从制造到封装的一体化工艺程序，OSAT在压力下集中度或将继续提升。随着智能手机的发展、5G普及、自动驾驶兴起、高性能运算需求大增，对于芯片要求小体积、高性能、多功能整合、低功耗设计，伴随着先进制程的物理瓶颈，除了传统委外封测代工厂（OSAT）外，晶圆代工厂以及IDM公司也都相继成立自己的封装厂，开发高端的封装技术，包括台积电、英特尔、三星等企业都已展开布局多年，比如台积电目前已有四座先进芯片封装厂，持续加码投资人民币716亿元于台湾苗栗兴建第五座封装厂；三星也有数座封装厂、晶圆代工厂将触角延伸至后端封测领域，可推断出未来十年先进封装将扮演半导体行业重要角色之一。先进封装的规模在整体封装市场比重不断上升，在后摩尔时代，封装行业变成兵家必争之地，未来将会演变成晶圆制造厂有自己从制造到封装的一体化工艺程序，而OSAT则是强者恒强，有望更加集中。
　　三大先进封装：SiP、晶圆级封装、2。5D3D封装
　　SiP：5G物联网需求增长，2025年有望达188亿美元，OSAT异质异构把控市场
　　从单片集成到异质异构集成，SiP料将超过SoC成为电路集成化主要解决方案。芯片集成化是行业明确发展趋势，将电子系统各方面功能高度集成主要有两条技术路径，一是SoC技术（SystemonChip），实质为单片集成，通过芯片设计在制造环节将多个组件集成在一个芯片上，增加电路传递效能进而降低功耗，且节省体积，缺点是工艺统一、成本高昂，多应用在高单价且运算功能要求高的HPC、CPU、GPU等；二是SiP技术（SysteminPackage），实质可以实现异质异构集成，在封测端将多个芯片封装成一个系统，与SoC相比，SiP具有开发周期短、成本较低的优势，可以集成不同工艺芯片，降低成本，更加多样化。基于成本及应用考虑，SiP实现的异质异构集成，在应用层面比SoC更广阔。
　　2025年SiP封装规模有望达188亿美元，以倒装FlipchipSiP封装形式为主。SiP封装概念较广，只要是系统级封装都可以称之，包含2D3D结构，SiP封装在未来会飞快的增长。根据Yole数据，在先进封装领域，2019年SiP封装市场规模约为134亿美元，Yole预计2025将达188亿美元，对应CAGR达11，成长迅速，其中Flipchip技术占SiP封装市场规模的91，为最大的应用封装技术，其次为扇出型晶圆级封装，占比约8。5，最后为嵌入式封装，占比仅0。5。Yole预计2025年FlipchipSiP扇出型SiP嵌入式SiP市场规模分别为17113。643。15亿美元。
　　5G手机出货量增长、物联网万物互联应用增加，刺激SiP封装需求。消费电子以智能手机为主要市场，射频芯片（RF）是智能手机的核心芯片之一。StrategyAnalytics预测，全球5G手机出货量将在2024年来到8。55亿台，而伴随而来的就是大量的射频芯片需求；Yole预测2025年全球射频芯片的规模将会到254亿美元，相较于2020年167亿美元，CAGR高达8。7。除了智能手机及5G基站等射频类有SiP封装需求，物联网万物互联的应用场景也激发需求增加，包括家电、穿戴式设备、传感器、汽车、智能家居等应用都会采用。
　　SiP封装发展较成熟但仍具挑战，各家厂商群雄逐鹿。SiP封装于未来将有广阔市场空间，各大OSAT已布局多年，目前SiP在先进封装领域已经相对成熟，但在异质整合的应用上仍有部分困难点，以射频模组应用目前的两个挑战举例：（1）兼容的射频器件数量大幅度提升，导致系统连接变得更加复杂，各个功能芯片、被动元件、基板乃至注塑材料之间，会产生不同程度的干扰，假如同时将Sub6GHz与毫米波天线模组兼容进去，又会更复杂，因此平衡各个模组间的运行是第一大挑战；（2）多器件的高密度摆放、芯片堆叠会造成制造问题，比如芯片与基板的连接材料、塑封原材料都要求低损耗特性等功能，又增加困难度。SiP封装为各家封装厂商的投入重点，也在寻找各自方法解决封装难点。
　　异质异构SiP封装由OSAT把持，晶圆代工厂布局意图不大，国内厂商与国际技术同一水平。OSAT厂相对晶圆代工厂的SiP封装优势在于异质异构的先进封装，比如苹果手表S系列的高密度整合各种有源及无源组件，相似产品多应用在射频、基站、车用电子等领域的多种组件集成，晶圆代工厂对这块领域的布局意图不大，更多应用在高性能计算、高端传感等工艺最难的高密度产品，包括晶圆级封装、2。5D3D产品等，注重自身高端客户需求以及高毛利产品，因此对于封测厂（OSAT）来说，异质异构SiP封装是一个稳定的增量市场。从技术上来看，国内厂商异质异构SiP封装技术基本与国际保持同一水平。根据Yole数据，2020年OSAT占据60的SiP市场份额，而IDM和晶圆代工厂分别占据25和14。
　　晶圆级封装：2025年市场规模有望超55亿美元，对应5年CAGR近20
　　2025年晶圆级封装市场规模有望成长至55。37亿美元，对应20202025年CAGR达12。6。其中，扇出型晶圆级封装成长最快，对应20202025年CAGR达19。7。晶圆级封装为先进封装重点发展之一，因为封装后体积小，所以大量运用在移动设备领域，Fanin大量运用在手机、通信和汽车领域，引脚数相对较少的芯片类型，例如电源管理IC、射频组件、传感器等，Fanout大量运用在引脚数较多的高性能芯片，如高性能计算、应用处理器、CPUGPU、射频AiP等，考虑引脚数差别，Fanout的应用层级比Fanin更高。根据Yole数据，2020年晶圆级封装市场规模为30。64亿美元，Yole预计2025年成长至55。37亿美元，对应5年CAGR为12。6；其中，扇出型晶圆级增速最快，市场规模有望从2020年12。37亿美元成长至2025年30。46亿美元，对应20202025年CAGR为19。7，高于整体平均增速。
　　扇入型封装OSAT仍是市场主要玩家，扇出型封装Foundry有望成为市场主流。从市场玩家来看，目前扇入型封装由封测厂（OSAT）把持，未来料也将延续这个趋势；而扇出型封装因为IO数量更多且能随依照客户IO需求定制化，高弹性使得应用场景较广，所以竞争者较多，包含封测厂（OSAT）、晶圆代工厂（Foundry）、IDM公司都相继投入其中，Yole认为传统OSAT厂在扇出型封装将会受到较大冲击，预计到2024年，晶圆代工厂商将会占据71的市场，而OSAT的市场份额将会降至19。
　　扇入型晶圆级封装制程节点多用在高于55nm的晶圆，五大封测厂实力相近。扇入型晶圆级封装因为体积受限，几乎都用在体积小且制程节点高于55nm的产品，比如TWS蓝牙耳机等。扇入型晶圆级封装主要结构为重布层（RDL）、金属球（多为锡球），因此各公司技术节点往往从RDL（重布层）的最小线宽（lw）、金属球直径以及金属球间距三个数据做为评判指标。从产业的技术实力来看，扇入型晶圆级封装目前以头部OSAT为引领，前五大公司重布层最小线宽都能达到1010um含以下，国内厂商长电科技和通富微电与国际厂商的技术实力为国际一线，华天科技为国内前列。
　　扇出型晶圆级封装使用变化多，台积电、三星领先业界。扇出型晶圆级封装因为使用较为弹性，应用广泛，相较于扇入型晶圆级封装，可以应用在制程节点较先进的芯片，因为此类芯片通常需要大量IO连接才能达到使用效能，所以成为解决方案；此外扇出封装可以实现2D3D的封装方式，因为使用方面多样化，吸引Foundry和IDM厂商进入。扇出型晶圆级封装的技术节点可以从RDL（重布层）最小线宽（lw）判断，晶圆级封装因为涉及前道封装延续，目前台积电、三星的扇出型封技术最为先进。
　　2。5D3D：2025年市场规模有望达118亿美元，晶圆代工厂优势明显，台积电英特尔引领市场
　　2。5D3D封装属于高密度先进封装（HDAP）与系统级封装（SiP）结合的子集，大量运用在集成度高的高端产品。2。5D封装及3D封装为SiP概念的子集，专注于多芯片的堆叠和并列技术，从应用方面来看，多应用在集成度较高的产品，包括传感器产品（MEMSCISSensor）、高性能计算产品（CPUGPUHPC）、网通设备等，从制造端看，2。5D3D封装可以由有中介层（interposer）的一般封装、以及无中介层的扇出型晶圆级实现。
　　预计2。5D3D封装2025年全球营收规模118。2亿美元，对应CAGR（20212025）达15。7，芯片互连方式为立体封装关键。2。近年来5D3D封装规模成长迅速。Yole预测，2。5D3D封装出货量从2021的30。8亿件增长至2025年的50。3亿件，对应CAGR达13。1；全球营收规模将从2021年的66。1亿美元增加至2025年的118。2亿美元，对应CAGR高达15。7，发展潜力惊人。2。5D3D封装专注于立体封装技术，因此芯片的互连成为其关键问题，各大厂商均是在解决立体结构的两个对象如何完成物理连接，才能够制造出体积小、集成度高、速度快、功耗小的封装产品。
　　使用中介层、中介层嵌入在基板内、使用微凸块（bump）的直接垂直堆叠、扇出型晶圆级封装为2。5D3D封装四大主要连接方式。在2。5D3D封装中，分为晶圆级和基板型，基板型又可划分成三种方法。第一种方法为使用中介层，常见的有TSV中介层，将硅中介层置于所有互连的裸晶die下面，再通过基板封装铺设走线，这种方法为三种方法中最方便的；第二种方法为将中介层嵌入在基板中，仅用于一个特定的die连接到另一个die，这种方法使用局部硅互连和重布层整合，执行效率比第一种中介层方法更为迅速，而且中介层嵌入后体积能缩小；第三个是die对die使用微凸块和TSV直接垂直堆叠，不需要中介层当媒介，也就3D堆叠技术，为三者中技术要求最高的一种，同时传输数度也最快。而晶圆级则是用扇出型封装实现，不需要基板（Substrate）做连接，而是用RDL（重布层）直接做互连媒介。
　　1。台积电
　　台积电3DFabric平台强力进击三维封装，前段封装占据绝对优势。台积电在2020年8月将旗下3DIC技术平台并命名为3DFabric，包括SoIC、InFO、CoWoS三大封装技术，台积电跨足前道封装（SoIC）和后道封装（CoWoS，InFO），前道封装是在晶圆上，将同质或异构小芯片都整合到一个类似SoC的芯片中，让芯片有更小的面积和更薄的外形，芯片就像普通的SoC一样，但嵌入了所需的异质整合功能，例如制作3DTSV连接通道，这种技术在设计阶段就要考虑并协同设计，由于本质是在做一颗SoC芯片，因此只有晶圆厂可以做，尤其是需要先进制程产品，台积电具绝对优势。后道封装为将前道封装完成的芯片搭配立体封装技术，像是台积电的CoWoS和InFO，而后道封装技术也是其他封测厂商积极跨入的领域，晶圆代工厂不会独占，成为行业竞争最激烈的一块领域。
　　1）CoWoS：2011年推出2012年量产，全称ChiponWaferonSubstrate，有CoWoSS、CoWoSR、CoWoSL三种，S为最常见的硅中介层、R为RDL（重布层）、L为LSI（嵌入式）。CoWoSS为最早开发的系列，芯片通过ChiponWafer（CoW）的封装制程连接至硅晶圆，再把CoW芯片与基板（Substrate）连接，整合成CoWoS。CoWoSR为扇出型晶圆级封装，使用重布层连接。CoWoSL也是扇出型晶圆级，为CoWoSS和InFO技术的结合，使用局部硅互连嵌入在重布层进行整合。CoWoS系列为台积电历史最悠久的技术，适用高速运算产品。
　　2）InFO：2016年推出，全称为IntegratedFanOut，包括InFOoS、InFOPoP等。InFOoS为扇出型晶圆级封装，与CoWoSL相似，使用局部硅互连将多个InFOdie连接在一起，并且嵌入在重布层内，InFO系列封装适用小芯片的消费性产品封装。InFOPoP为全球第一个3D扇出晶圆级封装，上方通常为DRAM互连至基板，再通过凸块与下方扇出型晶圆级封装的处理器进行连接，形成立体结构，适用移动装置。
　　3）SoIC：2019年推出，2021年量产，全称为SystemofIntegratedchips，包含CoW（ChiponWafer）WoW（WaferonWafer）两种方案，为目前全球最领先的3DIC内部堆叠互连技术之一，CoW为单芯片去做互连，WoW直接用整块晶圆去做互连，SoIC主要实现多个die堆叠的3D构造块，在垂直堆叠的芯片之间的每平方毫米空间能够实现约10，000个互连，此外超越了过去的中介层或芯片堆叠的实现方式，允许在不使用任何微凸点的情况下堆叠硅芯片，直接将硅的金属层对准并键合到硅芯片上（类似Intel的HybridBonding），能对10纳米以下的制程进行晶圆级的接合技术，适合高频宽、高效率的逻辑与存储的堆叠，且不但能用于主动器件之间的堆叠，还能实现主动器件到被动器件的堆叠。相较于传统3DIC，SoIC的Bumpbond密度增加16倍，Bumpbond间距缩小0。23倍，为目前最先进的堆叠互连技术之一。
　　2。英特尔
　　英特尔2。5D3D应用时间晚于台积电，产品定位以封装自家产品为主。英特尔也在积极布局2。5D3D封装领域，其封装产品量产时间晚于台积电，其2。5DEMIB技术可以对标台积电的CoWoS技术，3DFoveros技术可以对标台积电的InFO技术，根据英特尔目前的计划，其封装技术将用在自家系列的产品上，因此预计对于市场造成的冲击影响较小。
　　1）EMIB：2017年发布，全称为EmbeddedMultiDieInterconnectBridge，属于2。5D技术（横向），使用嵌入在封装基板内、用来连接裸晶的硅桥（SiliconBridge），与台积电CoWoSL有异曲同工之妙，但台积电使用的是扇出型晶圆级制程RDL（重布层），而英特尔使用的是基板，EMIB的好处是提供高带宽、低功耗的连接，坏处是不利裸晶多且互连要求高的产品，于2019年已经开始量产，目前已出货超过200万个以EMIB封装的芯片。
　　2）Foveros：2018年推出，对标台积电的InFO，属于3D技术（纵向），最下边是封装基底，基底之上安放一个底层芯片（BottomChip），起到主动中介层（ActiveInterposer）的作用，底层芯片之上就可以放置各种不同的芯片或模块，两者用面对面的方式连接（FacetoFacebonding），而在底层芯片里有TSV3D硅穿孔，负责连通上下的焊料凸起（SolderBump），让上层芯片和模块与系统其他部分连通，最后再将底层芯片与基板连接，完成内部封装。
　　3）ODI：2019年推出，全称为OmniDirectionalInterconnect技术，为封装中小芯片之间的全方位互连，存在于基板与芯片之间，可以通过远大于传统封装技术的密度来进行埋线和布置连接针脚，从而在保证芯片在供电时实现更高的互联带宽，藉由ODI，顶部的芯片可以像EMIB一样，与其他小芯片进行水平通信，还可以像Foveros一样，通过TSV与下方的底部裸片进行垂直通信，ODI有发展出两种类型。ODI直接从封装基板向顶部裸片供电，比传统硅通孔更大、电阻更低。
　　3。三星
　　三星2。5D3D技术发布时间晚于台积电和英特尔，应用产品仍较少。三星2019年成立SAFE专注于先进封装技术开发，目前旗下有2。5D的Icube对标台积电CoWoS和英特尔EMIB、3DXcube对标台积电InFO和英特尔Foveros。自2016年被台积电抢走苹果处理器订单后，三星开始在先进封装领域大力布局，目前对应的产品推出时间都晚于台积电和英特尔，处于落后状态，应用产品仍少。但在3DIC方面，三星具有优势，因为三星同时拥有存储器DRAM和处理器的制造技术，而台积电并没有先进DRAM技术，因此在3D异质整合上三星或具优势。
　　1）ICube：2018年推出，全称为InterposerCube，属于2。5D封装技术，对标台积电CoWoS和英特尔EMIB，有需要基板的硅中介层、及使用扇出型晶圆级做重布线层两种方案，分别可以对应CoWoSS和CoWoSR，目前量产较少，百度AI昆仑芯片即是采用ICube封装代表产品。
　　2）XCube：2020年推出，全称为eXtendedCube，属于3D封装技术，对标台积电InFO和英特尔Foveros，应用TSV硅穿孔实现堆叠，目前能够做到将SRAM层堆叠在逻辑层之上，制程为EUV工艺，XCube已经在自家的7nm和5nm制程上面通过了验证。
　　4。日月光
　　日月光2。5D封装技术先驱，3DIC封装持续开发测试阶段。日月光为全球最大封测厂，技术最领先及产品面最广，为2。5D3D封装技术先驱之一，研发时间超过十多年，推出了世界上第一个配备高带宽存储器（HBM）的2。5DIC封装的批量生产。目前公司2。5D封装实现方式为TSV中介层连接以及用扇出型晶圆级封装的重布线连接，2。5D技术基本上与台积电CoWoS、英特尔EMIB、三星ICube为同一层级技术实现。3D封装主要透过扇出型封装堆叠完成，对标台积电InFOPoP。日月光2015年就开始量产2。5D封装，超威、辉达等均为第一批客户，目前正在积极开发3DIC堆叠技术，日月光为OSAT中技术最顶尖的厂商之一。
　　5。长电科技
　　长电与日月光实力相近，封装可区分三大类。长电科技的2。5D3D封装可以依结构分为三大类，封装等级、晶圆级等级、硅互连等级。封装等级为需要基板和引线框架的封装，系列包含堆叠芯片封装StackedDie（SD）、层叠封装PoP、封装内封装PiP；晶圆级等级为晶圆级封装，运用RDL重布线进行互连；但硅互连尚未实现。长电持续朝向类似台积电SoIC的3DIC发展，不需中介层也不需载版。长电科技的所提供的技术与日月光相近。
　　OSAT在2。5D3D封装优势不大，但仍具发展空间。从上面的技术实现来看，2。5D3D封装晶圆制造厂领先，封测厂优势不大，前段涉及晶圆制造部分封测厂无法完成，中后段面临晶圆代工厂与IDM的压力。但台积电、英特尔、三星目前的发展定位均聚焦于自身客户的产品封装，因此封测厂在规模日益增加的2。5D3D封装市场仍是有巨大发展空间，国内厂商目前2。5D3D封装仍有待精进，最具代表性厂商的为长电科技。
　　国内先进封装：长电科技为首，逐步走向市场前沿
　　市场规模：2020年规模超900亿元，国产替代加速
　　全球前十大芯片买家中，国内厂商占五席，未来将带动先进封装产能向国内转移。根据集微咨询统计，2020年中国先进封装营收规模903亿元，占整体封装营收比重36。根据Yole统计，2020年全球先进封装市场规模304亿美元，占整体封装比重45，我国与全球水平仍存在一定差距。根据Gartner，2021年全球芯片十大买家里，中国企业占5家，包括联想、步步高、小米、华为、鸿海，合计占全球总购买量的15。4，金额高达901亿美元。我们认为，国内终端厂商芯片需求量大，未来仍有望持续增长；在国内芯片设计、产能、制造工艺逐渐成熟的趋势下，先进封装有望紧跟国产替代浪潮，市场潜力巨大。
　　重点公司：聚焦四大封测厂商，龙头长电科技技术领先
　　对标行业龙头，国内四大封测厂后发优势显著。近年来，国内封测企业通过外延式扩张获得了良好的产业竞争力，大陆封装企业依托下游市场的带动，在营收增速方面显着优于海内外同类企业。从毛利率水平看，由于封测行业技术水平演进不显著影响毛利率，因此封测行业龙头企业的毛利率稳定在16左右，与毛利水平分化明显的晶圆代工业相比，技术不是绝对壁垒，后发企业同样有机会分享蛋糕。长电科技、通富微电、华天科技前三家国内头部封测厂毛利率水平都比较稳定。长电科技随着客户关系的稳定、经营的持续优化，毛利率水平逐步回升，2020202122Q1分别为15。5、18。4、18。9，目前毛利率已提升至国内三大封测厂首位。晶方科技作为国内细分领域封测厂商代表，虽然营收体量低于三大封测厂，但增速较快，得益于在CMOS影像传感器晶圆级封装的优势，毛利率水平约50，远高于行业平均水准。
　　1。长电科技
　　先进技术覆盖广，与中芯国际关系紧密，为国内先进封装领先厂商。国内第一大和全球第三大的封测厂，2021年公司先进封装产品销量占比44，营收占比超60，公司预计营收占比将持续提升。公司先进封装技术包括FC、TSV、SiP、2。5D3D、晶圆级等产品，为国内先进封装最突出的厂商，产品聚焦5G通信类、高性能计算、消费类、物联网、汽车电子和工业等重要领域。长电科技在SiP方面大力布局，旗下多个厂均有相关业务，2。5D3D封装亦为世界一流的水准，产品覆盖与日月光旗鼓相当。2022年公司推动技术开发5年规划，面向5G6G射频高密度，超大规模高密度QFN封装，2。5D3Dchiplet，高密度多叠加存储技术等先进技术开展前瞻性研发，公司计划2022年Capex为60亿元，其中70投资先进封装，并重点聚焦5G、汽车电子、大数据存储等热门封装领域。此外，长电科技与中芯国际合作紧密，中芯国际为长电科技股东之一，在需要前道工艺辅助的2。5D3D封装技术，双方有望在半导体产品的制造和封测环节协同合作，增强长电科技较其他OSAT厂的差异化竞争优势，进而提升其市场地位，我们持续看好长电科技在国内先进封测的领先优势。
　　2。通富微电
　　通富微电以CPU、GPU高端封测为主，倒装封装为主要应用技术。通富微电是国内第二大和全球第五大的封测厂，公司的六大生产基地有四个面向先进封装，目前先进封装营收占比已超70。通富微电的封装主要应用于CPUGPU，2015年并购AMD苏州和滨城封测厂获得高脚数FC（倒装）技术，包括FCBGA、FCPGA、FCLGA、MCM，目前公司已具备Chiplet封装的大规模生产能力，并能够支持71416纳米节点，正向5nm进阶，已实现5nm产品的工艺能力和认证。此外SiP方面公司也有布局，2018年，SiPNBIoT制造的产品成功招标进入中国电信等运营商模组解决方案，公司2。5D封装以扇出晶圆级封装及倒装芯片为主，国产化CPU已具备初段自主可控能力，通富微电CPUGPU专用封测能力行业领先，有望优先受益。
　　3。华天科技
　　华天科技以传统封装为基，CIS封装为突破口，进击先进封装。华天科技为国内第三大，全球第六大的封测厂，公司技术包括DIP、SOT、QFP、QFN、BGALGA、FC、SiP、FanOut等低到高端系列。公司目前由传统封装贡献大半营收，同时积极向先进封装拓展。产线布局来看，旗下华天西安厂区以SiP封装为主轴，华天昆山及华天南京聚焦其他先进封装，包括2。5D3D封装、晶圆级封装等。产能来看，华天科技2021年晶圆级电路封装产量143。51万片，发展空间仍大。公司于2021年1月非公开发行募集资金，计划投入50亿元进行产能扩充及研发测试，大部分的资金将布局先进封装，其中11。5亿元用于高密度SiP产能扩产，达产后年产量15亿只，另有9。8亿元加码TSVFC技术产业化，规划年产能为晶圆级封测产品33。60万片、FC产品4。8亿只。公司以2。5DTSV技术封装的CIS为突破口进军先进封装，以定增募投项目加速产能提升，未来有望持续完善技术及产品布局。
　　4。晶方科技
　　晶方科技聚焦传感器封装，营收近九成是晶圆级，差异化竞争策略下净利率领先行业。晶方科技主营业务为传感器领域的封装测试业务，相较前三家产商定位具有差异化，产品主要包括影像传感器芯片、生物身份识别芯片、微机电系统芯片（MEMS）、环境光感应芯片、射频芯片等。公司先进封装技术围绕TSV技术开展实现WLCSP封装，相关技术包括适用于指纹的ETIM（EdgeTrenchInterconnectModule），用于用动传感的HCSP密封芯片尺寸封装技术，公司专注于传感器领域持续提升竞争力，在细分领域市场地位突出。2013年建成全球首条12寸晶圆级封装产线，公司2020年募资投入12寸TSV及异质集成智能传感器模块项目，持续扩产高端封测产能。公司晶圆级产品营收占比88，领先行业，同时差异化竞争之下，公司20192021年毛利率分别为39。0、49。2、52。3，远超行业不足20的水平。我们预计随高端封测新产能逐步释放，公司营收及盈利水平有望再升。
　　5。环旭电子
　　环旭电子为SiP微小化业务与传统ODMEMS并进的电子零部件龙头，积累SiP从封测到系统端的组装整体解决方案能力。我们测算其2021年SiP业务营收占比超60。公司是全球最大半导体封测公司日月光半导体的控股孙公司，目前已成长为全球电子设计制造领导厂商，在SiP模块领域居行业领先地位，公司早在2013年就开始致力于可穿戴产品相关SiP模组的微小化、高度集成化开发，近年来借助日月光的制程能力积累SiP从设计到制造的组装整体解决方案的经验。公司深度绑定A客户，已导入其智能手表、智能手机、TWS耳机、AirTags等产品，短期看A客户智能手机出货量成长性以及5G毫米波机型出货量占比提升，以及智能手表TWS耳机下游持续放量高速增长；同时，公司积极拓展非A端客户，夯实中长期发展根基，目前SiP模组产品已应用于安卓端智能手机、手环、手表等产品，出货量持续成长。公司未来有望主导非A端SiP设计及制程，赋予公司更高的产业链地位与盈利水平。
　　长电科技国内领先，有望以龙头之姿引领国内先进封装行业。国内四大封测厂目前的先进技术涵盖FC、SiP、晶圆级封装、2。5D3D，其中晶圆级封装、2。5D3D的技术与国际一线厂商相比仍然不足，长电科技为国内先进技术涵盖范围最广的厂商，同时也具国际一线实力；通富微电主打CPUGPU的先进封装；华天科技晶圆级产品以晶圆级CIS为主并涵括射频SiP；晶方科技以晶圆级2。5D3D传感器为发展主轴。整体而言，中国的先进封装仍在快速发展期，长电科技领先，通富微电、华天科技及晶方科技次之。在国产替代加速阶段，封测厂先进封装发展潜力巨大，行业龙头有望引领国内先进封装行业。
　　设备供应链：与晶圆制造有所重叠，设备有望部分实现国产替代
　　先进封装设备类似前道晶圆制造设备，供应商受益先进封测产业增长。随着先进封装的发展，Bumping（凸块）、Flip（倒装）、TSV和RDL（重布线）等新的连接形式所需要用到的设备也越先进。以长球凸点为例，主要的工艺流程为预清洗、UBM、淀积、光刻、焊料电镀、去胶、刻蚀、清洗、检测等，因此所需要的设备包括清洗机、PVD设备、光刻机、刻蚀机、电镀设备、清洗机等，材料需要包括光刻胶、显影剂、刻蚀液、清洗液等。先进封装的设备材料与前端制造开始有所重叠，而不再只是传统封装所需要的减薄机、划片机、贴片机、引线键合机、激光打标机，设备材料变得更为先进，刺激设备厂商应先进封装需求而增长。
　　国产设备有望部分实现国产替代。国内先进封装市场的机器设备可以做到部分的国产替代，设备包括刻蚀机、光刻机、PVDCVD、涂胶显影设备、固晶焊线设备、清洗设备、测试机等，国内厂商已经打进国内先进封装厂产线。
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　　精选报告来源：【未来智库】。