公开课64期笔记 | 华天科技：新兴应用下，Memory封装技术选择与发展逻辑

集微网消息，伴随智能手机、可穿戴设备、汽车电子等应用对存储提出更高要求，封装作为将半导体器件转变成最终功能产品的最后一项制造工艺，也随着存储芯片产品的发展而不断迭代。

华天科技作为全球半导体封测知名企业，为客户提供封装设计、封装仿真、引线框封装、基板封装、晶圆级封装、晶圆测试及功能测试、物流配送等一站式服务，在封测领域沉淀了丰富经验。

4月27日，集微网举办了第64期“集微公开课”活动，特邀华天科技（南京）有限公司Memory事业部总经理兼Memory研发总监周健威，以“Memory封装技术趋势分析”为主题，结合存储产品市场趋势变化与大家细致讲解数据中心、消费电子等应用领域中DRAM、NAND等多种存储产品的封装技术选择与迭代，其中还包括3D Stack、HBM等多种新型封装技术的实践指导。

Memory市场增长点

作为半导体市场占比最大类目，存储芯片产品长期占据整个半导体市场约1/3-1/4份额，其中DRAM和NAND产品则以超90%的市场占比，以三星、美光、SK海力士为主要玩家，形成了相对稳定的市场格局和产品形态。

近年来，受新兴应用的带动，存储市场容量在不断扩大。周健威介绍，尽管去年存储芯片产品价格一路下跌，2022年全球存储市场规模较2021年下滑了约15%，但存储市场容量依然在稳步增长，其中NAND Flash市场容量规模增长了6%，达到610B GB；DRAM市场容量规模增长了4%，达到194B GB。

目前，在存储芯片应用领域，智能手机等移动终端、PC和数据中心是主流方向，自动驾驶、云计算带动下的存储应用则为新兴方向。

周健威分析指出，目前手机、PC市场需求已经趋于饱和，服务器市场需求一直在稳步提升，汽车市场需求增速则达到最快。其中，自动驾驶对车规存储的需求，5G、云计算带动下的服务器存储应用，固态硬盘对机械硬盘的替代应用，ChatGPT大模型应用对海量内存芯片的需求，是业内关注的重点。

周健威介绍，以高端显卡显存为例，为支撑对海量数据进行处理/训练的需求，OpenAI已使用了约2.5万个英伟达的GPU(A100/H100)，其中每A100/H100有6颗HBM芯片，同时还要搭配相应的16通道4800MHz DDR5 DIMM。受ChatGPT爆火带动，近期HBM3规格DRAM价格上涨了5倍。HBM-PIM存算一体技术也成为了未来的主要发展方向。

HBM封装是使用3D-TSV技术把多个DRAM芯片堆叠起来的封装技术，凭借高带宽、高性能、低功耗等技术优势，在高端显卡显存领域广泛应用，因其硅通孔数量在数千个，技术难度高。周健威提到，HBM封装市场原本很小，不过受人工智能市场影响，HBM市场规模预计到2025年翻一番，其增长非常惊人。

存储封装技术选择与市场增长逻辑

周健威介绍，应用端产品因尺寸、性能、形态等方面的差异，其采用的封装形式大多不同。其中，移动终端DRAM (LPDDR/eMCP类)市场，以WB-FBGA为主；Server/PC用标准型DDR，以Window FBGA、FC封装为主；嵌入式NAND产品中eMMC类根据接口标准不同以eMMC、UFS为主，eMCP类以eMCP、ePoP、uMCP封装为主；SSD产品主要为标准型SSD，封装多采用WB-FBGA。

以DDR系列产品为例，周健威介绍道：Window FBGA封装，因线长较短信号传输好且成本较低，在此前被三星、SK海力士和美光等主流厂商广泛采用，但伴随内存条产品发展到DDR4，三星、SK海力士很多产品开始转向采用FC封装，其传输路径更短电性能表现更好。值得一提，尽管FC封装成本比Window FBGA略高，得益于规模效应，两者成本基本持平。此外，现在高端产品如DDR5，考虑到性能要求、信号损失等多方面因素，目前则多采用TSV硅通孔堆叠封装，通过硅通孔把多芯片的I/O连接，同时实现多芯片堆叠来扩容并达到更小的信号损失。

周健威介绍，伴随产品轻量化、小型化发展，封装形式在向高集中度小型化发展。在此背景下，更短更多传输路径、更高性能产品趋势下，ePOP等先进封装相继出现；频率提升的技术趋势，促使封装从WB向FC封装切换；高频和大容量产品趋势下，3D TSV先进封装的应用也在逐渐推广；高带宽、大容量的技术趋势下，HBM封装市场则开始出现显著增长。

对于业内普遍关注的先进技术，周健威认为，目前伴随HBM3的应用，Hybrid Bonding技术在多芯片堆叠上的优势值得关注。此外，NVM新型非易失性存储器新产品包括MRAM和RRAM等的开发，有其难点，业内解决方案仍然有待观察。

针对DRAM、NAND Flash、MCP等领域不同产品，华天科技提供不同的封测服务。

对此，周健威介绍道，华天在质量把控、系统化生产和技术能力上处于行业领先，其中，Memory业务在10年前就已开启，现在已具备丰富的量产经验，产量、良率管控方面在国内首屈一指，且覆盖了常见的产品种类。如Memory 封装+OS 量产良率可以做到99.95%以上，单芯片的NAND Flash搭配一个主控的结构，良率已能做到99.97%以上。

（校对/赵碧莹）