2025年中国先进封装行业研究报告 进封装推动芯片高性能、小型化与集成化

资料来源：行行查研究中心www.hanghangcha.资料来源：行行查研究中心倒装封装技术、晶圆级封装技术、2.5D/3D封装技术、系统 ）：资料来源：SKhynix，《PrincipleofElectronicPackaging》，行行查研究中心www.hanghangcha.塑封料塑封料载体（引线框架、封装PCB等）主板（PCB印刷电路板）载体（引线框架、封装PCB等）主板（PCB印刷电路板）电子封装技术覆盖四个等级(Fabless)(Fabless)资料来源：行行查研究中心www.hanghangcha.随着引脚数量的不断增加以及PCB设计的日趋复杂，通孔插孔技术的局限提升芯片性能方式缩小单个晶体管特征尺寸，在同等芯片面积（Diesize）水平下，芯片轻薄化先进制程能够在算力和晶体管数目不变时，通过缩小单个晶体管资料来源：颀中科技招股书，《人工智能芯片先进封装技术》(田文超等)，SK海力士官网，行行查研究中心www.hanghangcha.比低低高中低低中高低低中中高高中高高高半导体封装由三要素决定：封装体的内部结构(一级封装)、外部结构和贴装方法(二级封装)半导体封装由三要素决定：封装体的内部结构(一级封装)、外部结构和贴装方法(二级封装)，目前最常用的类型是“凸点-球栅阵列(BGA)-表面贴装工艺”。半导体封装包括半导体芯片、装在芯片的载体（封装PCB、引线框架等）和封装所需的塑封料。直到上世纪末80年代，普遍采用的内部连接方式都是引线框架(WB)，即用金线将芯片焊盘连接到载体焊盘，而随着封装尺寸减小，封装内金属线所占的体积相对增加，为解决该问题，凸点(Bump)工艺应运而生。外部连接方式也已从引线框架改为锡球，因为引线框架和内部导线存在同样的缺点。过去采用的是“导线-引线框架-PCB通孔插装”，如今最常用的是“凸点-球栅阵列(BGA)-表面贴装工艺”。资料来源：集成芯片前沿技术科学基础专家组等《集成芯片与芯粒技术白皮书》，《MicroSystemBasedonSiPTechnology》(SunyLi编著)，行行查研究中心摩尔定律是1965年由英特尔创始人之一戈登·摩尔提出，即集成电路上摩尔定律是1965年由英特尔创始人之一戈登·摩尔提出，即集成电路上二维材料二维材料第二条路径第二条路径：新器件新材料高K材料晶圆级集成FeFET光电集成FeRAM大芯片3D集成2.5D集成碳纳米管高K材料晶圆级集成FeFET光电集成FeRAM大芯片3D集成2.5D集成碳纳米管《基于《基于SiP技术的微系统》提出了在XY平面上纵横交错，实现电路装领域，而TSV则主要在2.5D和3D封装中大放异彩。随着技术的2D/2.5D/3D密度提升，宽度和间2.5D/3D2D/2.5D/3D2D/2.5D/3D资料来源：集成芯片前沿技术科学基础专家组等《集成芯片与芯粒技术白皮书》，行行查研究中心www.hanghangcha.u尺寸微缩：作为集成电路发展的金科玉律，一直推动着芯片集成密度G-line光刻机ArFi光刻机光刻机ArF光刻机G-line光刻机ArFi光刻机光刻机ArF光刻机光刻机先进封装（集成芯片先进封装（集成芯片先进封装凭借多颗芯粒与基板的2.5D/3D精密集成，打破了仅依赖摩尔定律提升芯片性能的固有模式，有效突破了单芯片光刻面积的限制及成品率随面积增大而降低的难题。在我国短期内难以自主突破EUV光刻机和先进节点制造工艺的背景下，先进封装技术对我先进封装与尺寸微缩、新原理器件的研发芯片算力芯片集成度•芯片算力芯片集成度•52%/年25%/年25%/年1980198619921998StageVariableNon-chargechargeChargeConventionalNovelmaterials新兴逻辑器件新兴存储/计算器件组合1：组合1：PC处理器芯片组合2：服务器处理芯片组合3：超算处理芯片互连芯粒通信芯粒集成组合CPU芯粒存储芯粒GPU芯粒服务器应用超算应用桌面应用分解资料来源：毕克允《中国半导体封装业的发展》，行行查研究中心www.hanghangcha.(SAB)、扇出型集成电路封装(Fan-Out)、扇入型集成电路封装（Fan-in）。封装形式主要以通孔插装型封装为主，典型的封装形式有晶体管封装(TO)、陶瓷双(CSP)等。具体典型的封装形式有塑料焊球阵(SiP)、三维立体封装(3D)、芯片上制作凸点引线扁平封装(PQFP)、小外形表面封装(SOP)、无资料来源：行行查研究中心www.hanghangcha.电子产品封装材料电子产品封装材料封装类型封装设备封装设备测试环节新兴应用领域测试环节资料来源：Pancholi,A.《3-DimensionalIntegratedCircuits》，芯源微招股说明书，行行查研究中心www.hanghangcha.后道封装设备：后道封装设备：测试设备:测试机、探针台、分选机 晶圆级封装：光刻、涂胶显影、刻蚀、薄膜、电镀、抛光、清洗、检测等溅射设备涂胶机光刻机清洗机溅射设备涂胶机光刻机去胶机电镀设备去胶机电镀设备显影机刻蚀机清洗机回熔焊接设备检测仪器涂覆设备清洗机回熔焊接设备检测仪器资料来源：Yole，各公司公告，行行查研究中心www.hanghangcha.设备精度的要求较低，这为国产前道设备厂商提供了技术降维布局的机会。华海清科(μm）主要供应商：华海清科、资料来源：华海诚科招股书，盛美上海招股书，行行查研究中心www.hanghangcha.•玻璃基板：凭借介电损耗低、热膨胀系数优异等性能优势，玻璃基板有望成为下一代先进封装基板的关键材料，逐步替代传统ABF载板和硅中介层。预计全球玻璃基板市场将以超过4%的复合年增长率持续扩张。•环氧塑封料：作为当前应用最广泛的包封材料，环氧塑封料为芯片提供防护、导热和支撑等核心功能。随着2.5D/3D封装技术的发展，对环氧塑封料的流动性、均匀性和散热性提出了更高要求。目前，全球97%的集成电路封装采用环氧塑封料，市场规模已达150亿元以上。•PSPI光刻胶：作为先进封装的核心耗材，PSPI光刻胶主要应用于再布线（RDL）工艺，不仅提供优异的电气、机械和热性能，还能实现高分辨率图案化，显著简化光刻工艺流程，未来有望全面取代传统光刻胶。•电镀液：电镀工艺在先进封装中应用广泛，电镀液是其核心原材料，用于TSV、RDL、Bumping及混合键合等工艺中的金属化薄膜沉积。据QYResearch数据，2023年全球半导体电镀化学品市场规模达6.89亿美元，预计到2030年将增长至10.48亿美元。金/铜凸点SiO₂Metal金/铜凸点SiO₂MetalpadDieEMC环氧塑封材料TSV工艺用电镀材料底部填充胶锡球晶圆研磨保护胶带应力缓冲PI材料晶圆切割胶带切割胶带划片切口die背面研磨减薄临时键合胶正面保护临时载板•玻璃基板：沃格光电的TGV载板已通过多家知名客户的验证，并开始小批量生产；•光刻材料中：艾森股份的g/i线负性光刻胶已批量供应，鼎龙股份封装PI预计2024年完成验证；•电镀液：上海新阳、艾森股份已实现供应并推出新品；•抛光材料：安集科技的TSV和HB工艺用抛光液、清洗液成为客户首选，鼎龙股份抛光垫产品已获订单或进入验证；•保护材料：华海诚科布局环氧塑封料和底填胶，联瑞新材突破电子级球型硅微粉技术垄断。芯片环氧塑封料FC底填胶芯片基板芯片环氧塑封料FC底填胶芯片基板资料来源：姬晓婷.芯片封装迎来材料革命？[N].中国电子报,2024-07-23(007)，Yole，味之素官网，elecfans，行行查研究中心www.hanghangcha.集成电路底部填充胶集成电路底部填充胶焊锡凸块阻焊膜}介电材料基板材料镀通孔焊锡凸块阻焊膜}介电材料基板材料镀通孔焊料球焊料球环氧树脂问世ABF基板初步应用个人电脑风行，CPU需求增长，有机基板迎来发展2004FC封装技术初步应用2018需求迎来增长。来自5G基站和HPC的巨大需求拉动了FCBGA和FCCSP封装基板的需求2020供不应求。特殊背景下对电子产品需求的增长，以及5G、6G、AI等技术的发展，推动了2.5D/3D等封装技术发展，先进封装基板需求进一步增长。2021-2022行业迎来扩产资料来源：和美精艺招股说明书，Prismark，臻鼎科技集团官网，行行查研究中心www.hanghangcha.ICIC封装基板金手指芯片透视图(与IC封装基板封装成型并与PCB装联后)IC封装基板与晶片连接后60资料来源：TECHCET，IDTechEx，RapidDirect，行行查研究中心www.hanghangcha.产业链上游：电镀液是半导体制造过程中核心材料之一低高导电性优异，适用于高密度凸增强耐磨性和抗腐蚀性，适用提高凸点的抗氧化性和焊接性，低高导电性优异，适用于高密度凸增强耐磨性和抗腐蚀性，适用提高凸点的抗氧化性和焊接性，适用于长期可靠性要求高的应用增强焊点机械强度，适用于承••••••纯度要求高，金属杂质和颗粒物含量控制达到资料来源：超能网，行行查研究中心www.hanghangcha.金属框架金属框架芯片级TIM材料环氧塑封料环氧塑封料中低端正在突破中低端正在突破未国产化未国产化微凸块(微凸块(uBUMP)PSPIPSPI/PSPBO/BCB一级底部填充胶一级底部填充胶μBumps二级底部填充胶二级底部填充胶锡球/电镀凸点锡球/电镀凸点PackageSubstrate粘结剂粘结剂AD胶焊球焊球积层胶膜材料积层胶膜材料CircuitCircuitBoard埋容三级底部填充胶三级底部填充胶资料来源：《先进封装设备行业白皮书》，合明科技官网，KLA，行行查研究中心www.hanghangcha.类型工艺原理技术优势典型应用芯片翻转加热后，利用熔融的锡铅球与陶瓷机板相结合，替无引脚，缩小封装尺寸增加I/O引脚数量；更高的电学性能、散热供专业解决方案，提升芯片集成度与信号传输速度。华天科技eSiFO等技术也不断创新，推动行业发展。先对晶圆进行封装测试，再切割得到单个成品芯片，封装后的芯片尺寸与裸片一致，包括先封装后切割，明显降低封测后扇出型封装提高引脚数量，互联(台积电)、eWLB(日月光)、eSiFO三维层面的多芯片堆叠封装工其中2.5D封装是将不同芯片通封装是直接实现硅片或者芯片多芯片集成，封装性能和带宽显关键工艺相关量检测需求对于3D堆叠，需要精确地测量晶圆之间的垂直距离以及每个组件的位置精度，资料来源：CBNDATA，行行查研究中心www.hanghangcha. 台积电作为先进封装技术的领军者，台积电作为先进封装技术的领军者，5D封装技术代表，细分为Co三星在先进封装领域同样布局深远，提供了2.5D封装I-三星在半导体业务部门内3D等先进封装技术领域的实力。英特尔推出了嵌入式多芯片互连辑芯片封装（Foveros）术通过灵活桥接多个芯片，实现了芯片间的高效互连式，大幅提升了芯片的集成度和整体性能，为高性能计算领域提供了更加坚实可靠的技术支持。资料来源：《先进封装关键工艺设备面临的机遇和挑战》，行行查研究中心www.hanghangcha.产业链中游：倒装封装技术具有更高的信号传输速率 更短的互联距离一芯，。连接不再依赖于传统的引线，而是通过焊点直接接触，减少了信号传输时的电阻、 更高的散热效率一片，。更高的散热效率，因为倒装芯片不采用塑封封装，使得芯片背面可以进行有效的冷 更高的可靠性一。免引线键合过程中出现的引线断裂、弯曲、错位等问题，通过环氧填充确保了封装的资料来源：SkHynix，AdvancedPackaging，集成电路技术，《基于先进封装的铜柱凸块技术》，行行查研究中心www.hanghangcha.产业链中游：倒装封装技术具有更高的信号传输速率凸块种类主要特点应用领域凸块结构主要由铜焊盘和锡帽构成，一般是铜柱图包括图像传感器、电源管理芯片、具有良好的电性能和热性能，兼具窄节距的优点，包括通用处理器、图像处理器、存主要应用于显示驱动芯片、传感器、高资料来源：艾邦半导体官网，行行查研究中心www.hanghangcha.PackagingPackaging片侧面未涂覆额外的封装材料，封装后的晶圆形式进行批量生产，降低了制造成本。协同设计提升效率协同设计提升效率降低了设计成本。在切割前对芯片进行功能测试，省去了后续单独测试步骤，简化了流程，大大降低了测试成本，提升了生产效率和良率。密度高成本低密度高成本低均成本。Packaging资料来源：semiengineering，semanticscholar，海力士，行行查研究中心www.hanghangcha.）：）：模塑材料模塑材料类型对比不足资料来源：艾邦半导体官网，Yole，行行查研究中心www.hanghangcha.