
本周DeepSeek发布了新一代大模型DeepSeek-V3.1,官方表示使用的UE8M0FP8Scale参数是针对即将发布的下一代国产芯片设计。
此外据路透,英伟达已要求部分零部件供应商暂停生产专为中国市场定制的H20芯片。此前有报道因安全等问题要求本土科技企业停止采购H20芯片。
在国家支持科技自立的大背景下,算力和半导体自主可控和对供应链本土化趋势持续加强。
根据Marvell指引,2025-2028年全球AI算力资本开支仍将保持20%的年均增速
AI需求爆发驱动算力和半导体国产化提速,有望全面带动产业链材料、设备以及封装测试等各细分环节。
先进封装技术是算力芯片发展的重要趋势,也是是解决芯片封装小型化和实现高密度集成这两大难题的关键途径。
在之前的文章中,我们梳理了国产算力芯片核心赛道全梳理、半导体九大核心设备、算力AI数据中心全解析、算力核心赛道:ASIC芯片全解析
本文重点解析算力先进封装产业链核心赛道。
封装是芯片制造的关键环节。
每一代封装技术演进的本质是为了实现更高密度的集成、减小面积浪费以及提高元器件反应速度。
传统封装由于自身局限难以满足算力芯片的高标准,在此背景下先进封装技术应运而生。
先进封装技术通过将多个芯片或芯片模块进行高密度集成,在不突破制程极限的前提下,实现芯片性能的提升和小型化。
先进与传统封装的区别
传统封装主要采用引线键合工艺实现芯片与外部系统的电连接;先进封装省略了引线方式,采取传输速度更快的凸块中间层等实现电连接。
传统封装形态上主要是2D平面结构,芯片之间缺乏高速互联的硬件支持;先进封装能够支持多芯异构集成,具有2.5D/3D结构,且芯片之间能实现高速互联。
芯片封装发展历程:1970年前的直插型封装--表面贴装技术的引入--面积阵列封装通过焊球代替引线--三维堆叠和易构集成的先进封装技术。
当前先进封装主要包括倒装(Flip Chip)、凸块(Bumping)、晶圆级封装(WLP)、系统级封装(SIP)、2.5D 封装(interposer,RDL等)、3D封装(TSV)等封装技术。
其中,2.5D和3D封装是AI芯片核心方案。
2.5D封装:介于2D和3D封装之间的技术,将处理器、存储等若干芯片并列排布在中介层上,利用RDL、硅桥、硅通孔(TSV)等技术实现更高密度的互联。采用台积电CoWoS封装形式的英伟达GPU芯片是2.5D封装技术的典型代表,已经实现大规模量产。
3D封装:将多个芯片垂直堆叠,通过硅通孔(TSV)实现芯片之间的电气连接。这种封装方式能够进一步提高芯片的集成度和性能,但技术难度也相对较高,目前可用于DDR、HBM等存储芯片封装中。
硅通孔(TSV):完全穿过硅中介层或芯片实现垂直电气连接,是实现 2.5D/3D 封装的关键技术。
此外,SIP通过微型化集成在可穿戴设备/XR占据优势;FOPLP加速布局以更低成本和更大灵活性满足5G与消费电子需求;混合键合技术为下一代高密度集成关键。
当前GPU、CPU超算和基站的封装中需要用到CoWoS技术;无线芯片和基带芯片的封装需要用到Fan-out技术,而HBM或者3D NAND则需要用到热压键合或混合键合技术。
先进封装产业链包括上游原材料及设备、中游封装和测试以及下游应用。
上游原材料和设备:主要封装材料有基板、引线框架等,以及光刻机、蚀刻机等封装设备。半导体九大核心设备全解析、半导体八大核心材料解析
中游封装和测试:芯片的先进封装和测试,采用倒装芯片、晶圆级封装、系统级封装等先进技术。测试服务包括对封装后的芯片进行电性测试、老化测试等,确保芯片的质量和可靠性。
下游应用领域:覆盖AI高算力芯片、消费电子、汽车电子、半导体器件和通信等多个领域。
先进封装相对传统的变化主要在于对减薄/抛光要求提高和新增RDL、Bumping、TSV环节,主要包括电镀液、临时键合胶、PSPI等。
电镀液:电镀工艺在先进封装中广泛应用,电镀液是核心原材料,用于TSV、RDL、Bumping及混合键合等工艺中的金属化薄膜沉积。国内主要布局厂商包括强力新材,艾森股份,天承科技,上海新阳等。
临时键合胶:特殊胶粘材料,用于将超薄晶圆临时固定在刚性载片上。国内厂商飞凯材料打破3M垄断,鼎龙股份已突破临时键合胶耐高温、低挥发份等关键技术。
PSPI光刻胶:作为先进封装的核心耗材,主要应用于再布线(RDL)工艺,能够显著简化光刻工艺流程,有望全面取代传统光刻胶。强力新材、波米科技、艾森股份、飞凯材料等在该领域有所布局。
环氧塑封料:应用最广泛的包封材料,为芯片提供防护导热和支撑等核心功能。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、壹石通在Low-α球硅与球铝领域有所布局。
封装基板:先进封装的关键材料,为芯片提供电连接、保护支撑、散热等功效。ABF基板适合高密度布线和高传输速率的集成电路,用于高性能计算芯片封装,国内兴森科技、深南电路等厂商在该领域加速布局。玻璃基板有望成为下一代先进封装基板的关键材料,沃格光电是全球少数同时掌握TGV技术的厂家之一。
在先进封装技术领域,核心设备是实现高性能和小型化封装的关键要素。
COW倒装固晶、CMP(化学机械抛光)、电镀、临时键合与解键合、量检测、光刻和刻蚀等环节构成先进封装的核心工艺流程。
AI芯片和HBM 内存制造需求攀升,推动先进封装设备市场快速增长。
而先进封装装备技术快速升级,以及前道工艺后移,进一步推动刻蚀/薄膜沉积/电镀等设备需求增量。
前道设备:(如光K机、刻蚀机、薄膜沉积设备等)与先进封装设备在核心技术上存在重叠,可直接应用于先进封装领域,降低研发门槛。