先进封装“换道超车”，产业链协同正当时

6月9日，集微龙门阵第十九期直播 —“先进封装大潮下，半导体供应链如何变革？”以线上形式召开。据爱集微统计，本场活动全网在线累计观看人数：58851。

作者｜Mike    校对｜乐川

集微网消息，6月9日，集微龙门阵第十九期直播 —“先进封装大潮下，半导体供应链如何变革？”以线上形式召开。据爱集微统计，本场活动全网在线累计观看人数：58851。

本次活动邀请到的嘉宾包括均豪精密业务中心副总经理李洪明、苏州晶方半导体科技股份有限公司副总裁刘宏钧、甬矽电子（宁波）股份有限公司研发总监钟磊，活动主持为集微咨询咨询业务总监陈跃楠。

开场致辞中陈跃楠表示，随着后摩尔时代的到来，先进制程逐渐逼近物理极限，产业界开始将目光投向封装环节，先进封装技术成为产业热点，本次活动特邀封测产业链不同环节企业家与会，意在呈现多维度的技术与产业趋势洞察。

芯片技术新蓝海

随着集成电路先进制程不断接近物理极限和商业合理性“极限”，封装领域日益被视为有望在系统层面延续摩尔定律的技术“蓝海”，包括前道晶圆厂在内的各路巨头，纷纷在先进封装领域加大投入力度，摸索技术与商业可行性，也带动先进封装技术取得日新月异的发展。

那么，相较于传统技术，先进封装有哪些优势？对于半导体产业未来在应用、技术等方面又会有怎样的推动作用？

与会嘉宾，首先为观众梳理了先进封装的发展脉络。

知名设备厂商均豪精密工业股份有限公司副总经理李洪明谈到，早期封装大致是一个管壳内包含一颗单一功能的晶片，随着终端应用功能的不断提高，单一芯片业逐渐发展为系统级芯片（SoC），功能越来越强大。

不过对许多应用需求，SoC化不见得是最优实现方式，因为其设计颇为耗费工程资源与开发周期，也难以统筹各功能模块最优工艺和材料，如模拟、射频芯片，可能28乃至65纳米就已经是最佳节点。

李洪明表示，除了SoC以外，另一个解决方式就是把数颗芯片整合在一个封装内，也就是所谓系统级封装（SiP），SiP内的互连需求，催生了TSV等技术发展。总体看，以chiplet为代表的先进封装技术，有望使芯片设计如同搭积木，利用不同材料、工艺节点、功能的die形式“硬IP”整合为完整芯片，实现最大功效，如物联网可穿戴设备等领域，由于对产品功耗、成本和体积的严苛要求，2.5D封装等先进技术有广阔应用前景，此外，手机或车载解决方案、高性能计算等领域，同样适合于先进封装技术发挥价值。

李洪明特别提到，本次与会的晶方半导体，其微型化图像传感器模块，依托其晶圆级封装实力，将CMOS与DSP通过TSV实现了3D堆叠，就是充分发挥先进封装技术优势的一个非常好范例。

晶方副总裁刘宏钧则表示，先进封装与传统封装相比，首先在技术上随着互连方式的变化，工艺与前道环节有更多重叠，其次在产品形态上，TSV、微凸点、RDL等技术为裸片在垂直方向堆叠设计提供了可行手段，互联长度的缩短带来延时、功耗、集成度方面一系列直接价值，同时也赋予芯片设计的全新空间。

刘宏钧展望称，随着chiplet热潮兴起，先进封装技术未来十年还将会有一系列新的演化，未来产业前景广阔。

甬矽电子研发总监钟磊则为本次线上沙龙精心准备了演示文档，他指出，先进封装技术发展有这样两大驱动因素，一是前道环节先进制程迫近物理极限，发展放缓，二是高性能芯片研发量产所需成本指数级上升，迫使产业界寻找其他解决方案。

从技术趋势看，先进封装的关键尺寸（TSV直径、凸点节距等）正不断缩小，RDL层次结构日益复杂，die与die互连也从平面向3D，从有源异构向有/无源异质集成演进，并涌现出EMIB、FOVEROS、CoWoS等特色技术方案。

钟磊指出，目前chiplet是一个尤其热门的领域，为芯片设计带来架构和工艺上的更少约束，开发周期与成本有效压缩，不同功能die可分别以最优制程、最优厂商制造，大大缓解了大芯片制造中的良率挑战。

封测产业新机遇

嘉宾们谈到的chiplet（芯粒）正是当下先进封装领域最热门的概念，不同来源、不同功能die像乐高积木一样组合，对产业而言又能带来怎样的发展机遇？

围绕异构集成时代，先进封装发展的动力和未来趋势、潜力市场，几位嘉宾发表了各自的洞察。

李洪明先生表示，应用端需求，如可穿戴设备、车载系统、AI人工智能、高性能计算、物联网等，正带动整个芯片产业及至封装技术发展，推动对体积极小化、功能极大化的先进封装技术探索。

对先进封装技术发展，李洪明先生总结了三大趋势：

第一，封装尺寸缩小，芯片尺寸封装（CSP）将是必然的方向，这既有终端应用需求牵引，也是基于制造效率因素，晶圆级封装较之传统封装流程，在圆片上就基本完成测试封装，再进行划片，实际上简化了测试、切割、挑选的流程，符合成本效益。

第二，芯片功能密度提高，也就是一颗芯片所需要具备的功能不断增加，甚至可能将异质的被动元件也加以整合，如MEMS、光学传感、化学乃至生物芯片，从封装角度看，SiP的极致就是异质功能模块的结合。

第三，互连密度提高，不同功能die的整合，也对I/O提出更高需求，无论是扇出还是RDL，线宽间距等关键尺寸也需要不断缩小，2.5D/3D堆叠的TSV互连，密度也将不断增加。

除此之外，李洪明谈到，时下热门的chiplet概念中，有一项关键技术即不同die之间的互连标准化，UCIe、OpenHBI、BoW等若能发展为通用标准，将有助于异构集成的进一步产业化。

钟磊则指出，chiplet代表的异构集成潮流，在高性能计算和人工智能领域应用前景广阔，主要是由于相关应用场景对运算处理或体积功耗的市场需求驱动，先进制程芯片研制难度攀升也带来技术上另辟蹊径的需求，先进封装是未来多样化算力需求与技术可用性之间的极佳平衡点，同时，高性能计算等领域对成本相对更为宽容，也适合于较传统封装更昂贵的先进封装技术早期落地应用。

刘宏钧认为，大算力芯片会是chiplet规模应用最具确定性的市场，数字经济发展对算力要求越来越高，未来甚至可能出现以最先进制程、最大光刻曝光面积，都无法完成版图中的所有晶体管制备，只能用先进封装技术实现算力die的拼接。

此外，除了做“大”，芯片做“小”也是先进封装的用武之地，刘宏钧指出，以移动设备为例，为了跟上用户需求，存储和电池体积刚性增长，逻辑、射频等功能元器件集成度必须进一步提高，先进封装异构集成将是必由之路。

刘宏钧还提示，新冠疫情带来生物传感的爆发式增长，现场检测、生物识别等需求会催生出非常多样而奇妙的产品，也需要先进封装技术完成微流控等各类芯片异构集成。

不过刘宏钧也强调，发展先进封装技术，产业链也面临挑战，封测企业与设备厂商必须密切协同，共生共赢，人才资源不足的现象，也亟待高校、企业乃至行业机构能够携手破解。

产业链协同成共识

先进封装技术的演进，在前道制造与后道封装之间，催生出一个逐渐清晰的“中道”工艺体系与商业生态，这将不可避免将对产业链带来深远影响，甚至引发产业生态的重构，对不同环节厂商而言带来了各异的机遇与挑战，与会嘉宾尽管站位不同，但均强调了产业链协同的关键意义。

作为设备厂商代表，李洪明先生表示，先进封装的确在推动整个供应链重构，均豪精密也把握趋势，积极投身先进封装解决方案研发，例如检测RDL线路缺陷所需的设备，以及晶圆级封装所需的玻璃载板AOI检测仪。

随着先进封装技术发展，RDL不但关键尺寸不断微缩，绝缘层、再布线层结构也日益复杂，均豪的检测设备可提供有效解决方案，并正在向3D结构检测演进；对于玻璃载板这样的耗材，如果能够实现重复使用，封测厂效益会有很大提升，均豪AOI检测仪能够实现对玻璃载板缺陷检查，最大化提升利用率，此外在制程设备上，均豪还推出了面向晶圆减薄工序的高精度平面研磨设备，采用创新技术，可大幅节约生产成本、提升制程品质和良率。

先进封装发展非常需要整个产业链的协同配合，均豪也正以越来越大的研发投入，以期为行业发展贡献一份心力。

当下，人工智能技术在晶圆制造过程中的应用备受关注，在封测领域，李洪明先生也十分看好其应用潜力，AI/ML在工艺过程控制反馈上有望扮演重要角色，例如芯片缺陷检测，传统AOI光学检测设备对人工复判还有相当大依赖，造成人工负担较重，不同检验员主观判断不一致，也会造成很多问题，而在引入人工智能算法后，可由AI取代人工复判，根据均豪的实践，可以节省92%人工复判劳动量。

李洪明展望称，未来先进封装厂商工艺复杂度与产品精细度将数倍于今天，如何充分运用人工智能监控分析工艺过程，将是先进封装技术持续发展的一个关键因素，也将会是君豪持续投入的领域。

作为封测厂商代表，钟磊则指出，当前前道晶圆制造厂在先进封装领域发力势头更猛，封测企业在这样的形势下，可以采用循序渐进的思路发展先进封装能力，例如从扇出、多芯片扇出延伸到chiplet，走出一条切实可行的技术路线。

同为封测企业代表的刘宏钧表示，晶方半导体与设备材料厂商有相当密切的合作，也已取得一系列成果。展望未来，先进封装需要工程师或工艺设计人员能够将前后道结构与材料上的know-how实现贯通，对工艺整合、工程能力和工具配套提出极高挑战，需要封测企业与配套厂商进一步协同应对，海外厂商上下游几十年的业务合作与人员流动、信息交流，使设备厂商往往能快人一步捕捉趋势，在先进封装领域提前布局，而国内由于设备企业较为分散，使封测厂商工程整合、工艺贯通少了一些助力，反过来下游环节缺少世界级龙头企业，也会使国内的资源整合缺少推动力。

不过刘宏钧也指出，国内产业界干事创业的巨大热情，使其对产业链整合充满信心，先进封装领域，国内终将探索出一条适合自身特点的发展道路。

结语

本期集微龙门阵活动，为当下围绕先进封装的讨论，带来了不一样的视角，与站在芯片设计角度的高蹈愿景不同，更接近先进封装业务前沿的设备、封测厂商，对先进封装的机遇洞察更为审慎，对挑战的认识更为真切，产业链上企业日拱一卒的实干与团结，方能将瑰丽愿景逐步化作现实。