摘要
本文分析了先進封裝市場的現狀和未來趨勢，指出先進封裝市場份額不斷增加，預計到2025年將佔據整個封裝市場的近一半。報告詳細分析了不同先進封裝平台的市場規模和增長預期，並指出2.5D/3D堆疊、嵌入式芯片和扇出型封裝將成為未來幾年增長最快的領域。此外，報告還探討了半導體供應鏈的變化，特別是代工廠、EMS/ODM廠商和基板/PCB供應商等廠商進入封裝領域對傳統OSAT廠商造成的影響。
關鍵要點
- 預計到2025年，先進封裝市場規模將達到422億美元，2019年至2025年的複合年增長率約為7%。
- 2.5D/3D堆疊、嵌入式芯片和扇出型封裝將是增長最快的先進封裝平台，複合年增長率分別為21%、18%和16%。
- 到2025年，扇出型封裝的市場規模預計將達到30.46億美元，而2019年為12.56億美元。
- 十大先進封裝廠商佔據了2019年約75%的市場份額，其中包括英特爾、三星、台積電、日月光、矽品、艾克爾、力成、長電、南茂和頎邦。
- 先進封裝技術對於彌合芯片和印刷電路板之間的規模差距至關重要。
- 代工廠、EMS/ODM廠商和基板/PCB供應商正在進入封裝市場，與傳統OSAT廠商競爭。
- 半導體供應鏈正在經歷變革，企業正在調整業務模式以適應不斷變化的商業環境。
參考資料：https://www.semiconductors.org/wp-content/uploads/2020/09/Santosh-Kumar_Yole_Advanced-Packaging-Current-Trends-and-Challenges.pdf
1. 先進封裝技術概述
- 定義: 先進封裝技術是指在傳統集成電路（IC）封裝技術基礎上，通過更複雜的結構設計和更精密的製造工藝來實現更高的性能、更小的尺寸和更低的功耗的技術。
- 主要技術:
- 系統級封裝（SiP）: 將多個功能模塊集成在一個封裝內，實現高集成度。
- 三維封裝（3D IC）: 通過垂直堆疊多層芯片，減少信號傳輸延遲，提高性能。
- 晶圓級封裝（WLP）: 直接在晶圓上進行封裝，縮小封裝尺寸，提升散熱性能。
2. 半導體製造技術概述
- 晶圓製造: 半導體器件的基礎是由矽或其他材料製成的晶圓，這些晶圓通過一系列化學處理和光刻技術來構建晶體管和其他器件。
- 光刻技術: 使用紫外線光源在光刻膠上形成圖案，這些圖案代表著電路的設計。
- 蚀刻技術: 移除不需要的材料，精確形成電路結構。
- 沉積技術: 通過化學或物理方法，在晶圓表面沉積各種薄膜材料，這些材料是半導體器件的關鍵組成部分。
3. 市場趨勢和應用
- 市場需求: 隨著物聯網（IoT）、人工智能（AI）、5G技術的快速發展，先進封裝技術和半導體製造技術的需求激增。
- 主要應用:
- 移動設備: 高性能、小尺寸、低功耗的需求推動了先進封裝技術的廣泛應用。
- 數據中心: 需要高性能和高密度的半導體芯片來處理大量數據。
- 汽車電子: 自動駕駛和電動車的發展需要高可靠性和高性能的半導體技術。
4. 技術挑戰和未來發展
- 技術挑戰:
- 熱管理: 隨著封裝密度的增加，熱量的有效散熱成為主要挑戰。
- 電氣性能: 需要在更小的封裝內保持或提高電氣性能。
- 未來發展方向:
- 異質集成: 把不同材料和技術集成在一個封裝內，實現更高的性能。
- 新材料應用: 如碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）等新材料的應用，提升功率器件的效率和可靠性。
摩爾定律
隨著摩爾定律逐漸失效，半導體封裝技術已從單純保護晶片發展到提升產品價值的關鍵因素。異質整合與多晶片封裝技術成為趨勢，系統單晶片（SoC）逐漸被系統級封裝（SiP）取代，而設計流程也面臨新的挑戰，需要整合從晶片、封裝到電路板的設計工具與流程，才能滿足複雜的設計需求。
重點
- 傳統的半導體封裝主要功能是保護晶片，而現在的先進封裝則是被電子產品設計公司用來創造價值和差異化。
- 隨著摩爾定律的終結，異質整合和多晶片封裝成為趨勢，SiP逐漸取代SoC。
- 晶片（Chiplet）是異質整合的關鍵，它是具有標準通訊介面的硬化IP，可以像積木一樣組合成SiP。
- 多晶片封裝技術從多晶片模組（MCM）發展到2.5D/3D-IC和系統級封裝（SiP）。
- 2.5D-IC技術可以大幅降低處理器與記憶體之間的延遲，同時減小尺寸和功耗。
- 先進的多晶片封裝設計需要專門的測試和驗證方法，例如晶片對位檢查和3D測試結構。
- EDA大廠Cadence有跟上先進封裝趨勢，提供完整的解決方案，包括設計、驗證、分析和封裝，以滿足異質整合和多晶片封裝設計的挑戰。
參考資料：https://www.cadence.com/content/dam/cadence-www/global/en_US/documents/tools/ic-package-design-analysis/imaps-dev-pack-20-eda-perspective.pdf
