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为了克服目前半导体行业的市场和技术限制，特别是为了超越摩尔定律（More Than Moore），以2.5D和3D封装为代表的先进封装已成为增长最快的领域之一。一些头部企业开发了新的先进封装技术，确定了新的解决方案，使越来越多的功能能够在同一封装中与许多器件集成在一起。可以说，先进封装行业兴奋之情满溢：研究、创新和商业化是当前行业的关键词。
高端性能封装市场增长最快
随着前端节点越来越小，设计成本变得越来越重要。高端性能封装及其2.5D和3D解决方案在减少与前端制造相关的成本影响方面变得至关重要，同时还有助于提高系统性能，并提供更低的延迟、更高的带宽和电源效率。除外，它也是维持小芯片（chiplet）和异构集成所需的后端解决方案。
Yole集团旗下Yole Intelligence的封装和组装技术和市场分析师Stefan Chitolaga认为，高端性能封装平台包括UHD扇出、模制中介层、嵌入式硅桥、硅中介层、3D堆栈存储器和3D SoC。高端性能封装市场预计将成为增长最快的先进封装平台，到2028年将达到160亿美元，高于2022年的22.1亿美元，2022-2028年复合年增长率为40%，将在5年内占先进封装收入的20%以上。
先进封装市场收入预测
“集成在高端封装中的带有芯片的电子元件将在高性能计算、云计算、网络、人工智能、自动驾驶、个人计算和游戏的终端系统中得到更多的实现。”他说。
代工厂和IDM是2.5D和3D封装解决方案的领导者，因为这些参与者受益于前端容量和大量资源，而OSAT（外包封测）服务提供商也在遵循这一趋势，要么提供创新的解决方案，要么成为最终封装和测试供应链的一部分。
晶圆对晶圆（W2W）和管芯对晶圆（D2W）混合键合方法是当前最热门的技术话题，因为它可以实现10μm及以下的精细间距，有助于实现逻辑或存储器管芯更密集的3D IC堆叠、分区SoC管芯和异质集成封装互连。
OSAT发力豪赌先进封测
2023年11月底，Amkor宣布投资约20亿美元，在亚利桑那州建造一座先进封装和测试设施，以实现有弹性的国内半导体供应链。建成后，它将是美国最大的外包先进封装设施。
在最近的国会听证中，美国商务部长Gina M.Raimondo强调，先进封装是美国政府重建美国半导体制造业的主要重点领域，而发展强大的先进制造能力是芯片计划成功的关键优先事项。
亚利桑那州参议员Mark Kelly表示：“作为美国最早的先进封装设施之一，这是在减少微芯片供应链对其他国家依赖方面迈出的一大步。我的首要任务之一是确保像Amkor这样的公司获得所需的支持，在亚利桑那州等地发展有弹性的供应链，让制造业回到美国。”
需要指出的是，Amkor是唯一一家总部位于美国的OSAT服务提供商，拥有先进封装技术能力和大批量制造经验。Amkor总裁兼首席执行官Giel Rutten表示：“美国半导体供应链的扩张正在进行中，作为美国最大的先进封装公司，我们很高兴能在增强美国先进封装能力方面发挥领导作用，并成为强大的美国半导体生态系统的一部分。”
新的制造地点将使Amkor在强大的前端晶圆厂、IDM和供应商生态系统中处于独特地位，目前或正在扩大在该地区的业务的供应商还包括台积电、英特尔、应用材料、ASML等。
台积电首席执行官魏哲家和苹果公司首席运营官Jeff Williams都对此举表示赞赏。多年来Amkor一直是台积电的战略OSAT合作伙伴，苹果所有产品中也广泛使用Amkor的芯片。
创新先进封装赋能“未来车”
过去几年里，增强的汽车体验发生了戏剧性变化，汽车相关半导体有所增长。根据Yole数据，2015年汽车半导体市场约为300亿美元，到2022年增长了一倍多，达到680亿美元。在自动驾驶、数字控制系统和车辆电气化需求推动下，预计未来几年汽车半导体市场将继续以百分之十几的复合年增长率增长，成为行业增长率最高的领域之一。
受地区立法和消费者偏好的推动，主机厂正在向先进驾驶辅助系统（ADAS）和完全自主的方向发展，将增强的安全性和便利性作为基本车型的标配。虽然线键合仍然是汽车封装的主要互连，但ADAS模块越来越多地采用先进互连技术，如倒装芯片BGA、晶圆级扇出（WLFO）和倒装芯片CSP。
事实上，Amkor也是排名第一的汽车OSAT，它正在创新先进封装，以实现未来的汽车。伴随先进硅节点在ADAS处理器中快速增长，Amkor已在生产7nm芯片，5nm解决方案也有望在汽车应用中迅速采用。
为了满足对汽车数字控制中心的需求，Amkor不断开发先进信息娱乐和远程信息处理解决方案，提供无缝连接、直观界面和个性化体验，包括倒装芯片、系统级封装、MEMS和传感器，也包括支持可持续高效率需求的碳化硅功率器件和模块。
英伟达产品工程高级副总裁Gary Hicok表示：“随着行业向软件定义的汽车发展，汽车中的高级驾驶系统需要更大的处理能力，推动了对具有强大器件封装的高度复杂、先进技术平台的需求。拥有先进设计和封装能力的Amkor就是这样的汽车半导体封装技术提供商。”
创新互连技术是新的增长点
目前，D2W混合键合即将渗透到服务器、数据中心以及智能手机的先进芯片系统中，游戏才刚刚开始。后端设备制造商荷兰BE Semiconductor Industries（Besi）与合作伙伴应用材料（Applied Materials）一起进入了这个市场。
知名科技作家René Raaijmakers认为，人们对混合键合的期望很高，新的互连技术将为Besi未来几年提供新的增长点。Besi首席执行官Richard Blickman在资本市场日上也表示：“混合键合，这是所有人的目标。”
从技术角度讲，D2W混合键合需要精确地将一个裸露、原子级洁净、非常平坦的芯片层叠在经过同样处理的晶圆上，然后经过精确镜像、键合绝缘氧化硅和铜触点的关键操作。在超清洁环境中，通过正确的机械化学处理，即形成了一个集成电路三明治，其热性能和机械性能与单片芯片非常相似。
类似将两片晶圆键合在一起的工艺已经在业内使用了一段时间。几乎每部手机都包含一个由W2W混合键合工艺制成的图像传感器，索尼高端相机中惊人感光度的CMOS图像传感器也是这样制成的。
在混合键合生产线上，D2W混合键合的第一步是制备用于键合的芯片和晶圆，从用于清洁和施加等离子体活化的机器开始，用芯片填满300mm晶圆。第二步是用键合机准确地将IC放置在晶圆上。
D2W的融合和混合键合流程
据了解，清洁和键合生产线的总成本高达500万至600万欧元。应用材料和Besi各投了一半。由于与英特尔和台积电的历史关系，这家荷兰后端专家在D2W混合键合方面处于有利地位。
根据Blickman的说法，台积电在8年前要求Besi为其开发键合机。“我们处于一个独特的环境中，拥有合适的客户。我们从一开始就在挑选赢家，与应用材料公司的合作对理解洁净室环境的要求有很大帮助。”他说。
2023年台积电签下了一大笔混合键合线订单。Blickman透露，年底前，英特尔将为多台机器提供类似的订单。早在2021年，Besi就宣布英特尔和台积电都承诺购买50台混合键合机。此刻订单才真正起飞。
Besi表示，他们已经有能力每年生产180台混合键合机。如果产能得到满足，将意味着额外销售额将达到4亿欧元，每台机器的价格为2-25亿欧元。2021年，Besi的销售额保持在7.49亿欧元；该公司预计今年将销售价值6亿欧元的机器。
总之，随着半导体技术的不断发展，先进封装已经成为当前半导体产业的重要竞争领域之一。头部企业都在加大投入，积极布局，同时积极寻求与其他公司的合作，以提升自身竞争力。
先进封装领域的竞争帷幕已经拉开，比拼已经开始，竞争也将日益激烈。
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