01 先進(jìn)封裝產(chǎn)業(yè)鏈定位

02 先進(jìn)封裝VS傳統(tǒng)封裝

先進(jìn)封裝和傳統(tǒng)封裝的最大不同，在于芯片與外部系統(tǒng)的電連接方式 ——傳統(tǒng)封裝靠細(xì)引線連接，像接 “電線” 一樣速度慢，而先進(jìn)封裝直接省去引線，改用傳輸更快的凸塊或中間層；先進(jìn)封裝有四個(gè)核心要素，分別是如下：

只要一款封裝具備這四個(gè)要素中的任意一個(gè)，就能被稱作先進(jìn)封裝，且各要素分工明確。

02-1、凸塊（Bump）

其實(shí)就是在芯片上做的金屬小凸起，核心作用是給芯片提供電氣互連的 “點(diǎn)” 接口 ——簡(jiǎn)單說(shuō)，就是幫芯片搭好和外部連接的 “接觸點(diǎn)”，讓電信號(hào)能順暢傳遞。

它在 FC、WLP 這些先進(jìn)封裝里用得特別廣。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，做凸塊的金屬材質(zhì)主要有金、銅、銅鎳金、錫這幾種，不同的金屬材質(zhì)，對(duì)應(yīng)適配不同芯片的封裝需求。

02-2、倒裝（FlipChip，簡(jiǎn)稱 FC）

本質(zhì)是把芯片 “翻個(gè)面” 扣在基板上 —— 它不用傳統(tǒng)的引線，而是靠焊球或凸塊把翻過(guò)來(lái)的芯片和外部系統(tǒng)連起來(lái)，這樣封裝能做得更緊湊。

具體流程很清晰：先在芯片的 I/O 觸點(diǎn)（I/O pad）上做出錫鉛小球，接著把芯片翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)加熱，讓融化的錫鉛球直接和陶瓷基板粘在一起，就能完成連接?，F(xiàn)在這種技術(shù)主要用在 CPU、GPU、芯片組上，像我們常用的 CPU、內(nèi)存條這類電子產(chǎn)品，大多都用了倒裝芯片技術(shù)。

和傳統(tǒng)的引線鍵合比，FC 有明顯優(yōu)勢(shì)：傳統(tǒng)是用細(xì)引線連芯片和外部，而 FC 的芯片結(jié)構(gòu)、I/O 端（就是那些錫球）都是朝下的；而且 FC 的 I/O 引出端能分布在整個(gè)芯片表面，不像傳統(tǒng)只在邊緣，所以它的封裝密度更高、處理速度也更快。更關(guān)鍵的是，它還能采用類似 SMT（表面貼裝技術(shù)，平時(shí)貼電子元件的常規(guī)手段）的方式加工，工藝上更靈活。

02-3、晶圓級(jí)封裝（WLP）

和傳統(tǒng)封裝流程相反：傳統(tǒng)是先切芯片再封裝，WLP 是芯片還在晶圓上時(shí)先整體封裝 —— 貼好保護(hù)層、連好電路后，再把晶圓切成單個(gè)芯片，像先給蛋糕胚裹糖霜再切塊。

WLP 分兩種：扇入型是把導(dǎo)線和錫球固定在晶圓頂部芯片區(qū)；扇出型是把芯片重排成模塑晶圓。二者核心區(qū)別是扇出型引腳更多、尺寸更大：批量生產(chǎn)時(shí)，扇入型因工藝簡(jiǎn)單更經(jīng)濟(jì)；需多引腳或復(fù)雜設(shè)計(jì)時(shí)，選扇出型更合適。

目前 WLP 廣泛用于存儲(chǔ)類（閃速存儲(chǔ)器、DRAM 等）、功能類（LCD 驅(qū)動(dòng)器、射頻器件等）、模擬類（穩(wěn)壓器、溫度傳感器等）器件。

02-4、再分布層技術(shù)（Redistribution layer，RDL）

RDL 是在晶圓表面沉積金屬層與介質(zhì)層，做出金屬布線，將芯片 IO 端口從原位置重排到更寬松的區(qū)域，形成面陣列。芯片 IO 通常在邊沿，適配傳統(tǒng)引線鍵合但不適合倒裝技術(shù)，RDL 由此解決接口匹配問(wèn)題。封裝中它能重新分配電路，連接基板引腳或組件，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜連接、提升性能并縮小封裝面積。

RDL 在不同封裝中的作用：

WLP：核心技術(shù)，負(fù)責(zé) IO 端口的扇入或扇出。

2.5D 封裝：將電路網(wǎng)絡(luò)分配到不同位置，連接硅基板上下方的凸塊（Bump）。

3D 封裝：對(duì)準(zhǔn)上下堆疊的不同芯片 IO，完成電氣互聯(lián)。

02-5、硅通孔技術(shù)（Through Silicon Via，簡(jiǎn)稱 TSV）

本質(zhì)就是在芯片內(nèi)部做的 “垂直金屬線”—— 它能穿透硅片，直接把芯片頂部和底部連起來(lái)，核心作用是讓不同芯片層級(jí)之間的電信號(hào)能垂直傳遞，不用再繞到側(cè)面。類比來(lái)看，就像在大樓里裝了垂直電線，讓樓上樓下的電路直接連通，不用走樓道里的水平線路。

TSV 主要分兩種類型，關(guān)鍵區(qū)別在是否需要 “中介層”：

2.5D TSV：得靠中介層（Interposer）才能實(shí)現(xiàn)連接，相當(dāng)于需要一塊 “轉(zhuǎn)接板” 來(lái)搭橋。最典型的應(yīng)用就是臺(tái)積電的 CoWos 封裝技術(shù)，很多高端芯片都用這種方案。

3D TSV：不用中介層，芯片層級(jí)能直接垂直連接，更簡(jiǎn)潔。像 SK 海力士、三星做的 HBM（高帶寬內(nèi)存），就是 3D TSV 的典型應(yīng)用，能讓內(nèi)存和芯片的信號(hào)傳遞更快。

03 先進(jìn)封裝設(shè)備全解

傳統(tǒng)封裝和先進(jìn)封裝的設(shè)備有不少重合，減薄機(jī)、劃片機(jī)、固晶機(jī)、鍵合機(jī)、塑封機(jī)這些都是兩者的標(biāo)配。

但先進(jìn)封裝對(duì)這些設(shè)備的要求更高，比如要能研磨出更薄的晶圓，鍵合不再用傳統(tǒng)的引線框架，塑封機(jī)也轉(zhuǎn)向了壓塑的方式。

03-1、市場(chǎng)規(guī)模

2023 年，后道封裝設(shè)備在整個(gè)半導(dǎo)體設(shè)備的價(jià)值占比里約為 5%，其中固晶機(jī)、劃片機(jī)、鍵合機(jī)是這一領(lǐng)域的核心設(shè)備。

到 2025 年，全球半導(dǎo)體封裝設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模大概率能達(dá)到 417 億元；具體看設(shè)備占比，固晶機(jī)（也叫貼片機(jī)）占 30%，劃片機(jī)（也叫切片機(jī)）占 28%，鍵合機(jī)占 23%，這三類核心設(shè)備的占比加起來(lái)超過(guò)八成。

03-2、減薄機(jī)

AI 器件小型化推動(dòng)芯片封裝變薄、晶圓超薄化，對(duì)減薄機(jī)要求顯著提升。傳統(tǒng)工藝僅能處理 150μm 以上晶圓，而當(dāng)前先進(jìn)封裝（如存儲(chǔ)器 96 層疊封）需芯片厚度降至 100μm 以下甚至 30μm，這類芯片剛性差、易受損，還需滿足 TTV＜1μm、表面粗糙度 Rz＜0.01μm 的要求，加工難度大增。

市場(chǎng)方面，2024 年我國(guó)進(jìn)口研磨機(jī)金額 3.8 億美元，2017-2024 年 CAGR 13%；全球減薄設(shè)備由日本企業(yè)主導(dǎo)，CR3 達(dá) 84%，DISCO 份額最高。設(shè)備端，日本 DISCO、東京精密單臺(tái)減薄機(jī)約 1200 萬(wàn)人民幣且全自動(dòng)化；國(guó)內(nèi)廠商少（如鄭州第三研磨所、華海清科等），國(guó)產(chǎn)設(shè)備價(jià)格相當(dāng)，單臺(tái)年產(chǎn)能約 6 萬(wàn)片，具體與實(shí)際研磨量相關(guān)。

03-3、劃片機(jī)

劃片機(jī)主要分砂輪切、激光切，當(dāng)前砂輪切是主流。激光與刀輪切片機(jī)并非競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，反而能相互帶動(dòng)銷量 —— 兩者銷量均隨時(shí)間上升，激光切片機(jī)銷售額占比從最初 5% 升至 2024 年約 36%，主要彌補(bǔ)刀輪機(jī)薄弱領(lǐng)域。

市場(chǎng)上，2024 年我國(guó)進(jìn)口劃片機(jī)金額 2.2 億美元，2017-2024 年 CAGR 2%；全球市場(chǎng)由日本企業(yè)主導(dǎo)，2022 年 CR3 約 85%，DISCO 份額最高。

設(shè)備端，DISCO 刀輪切片機(jī)單臺(tái)約 1500 萬(wàn)人民幣，激光切片機(jī)約 1000 萬(wàn)人民幣（因體積小、精度要求低更便宜）；單臺(tái)刀輪切片機(jī)每月切割 12 寸晶圓產(chǎn)能約 1 萬(wàn)片。

03-4、鍵合機(jī)

封裝形式演變推動(dòng)鍵合技術(shù)追求更小互聯(lián)距離與更快傳輸速度，技術(shù)從引線框架發(fā)展至倒裝（FC）、混合鍵合等，混合鍵合精度提升至 10k+/mm2、0.5-0.1um，能量 / Bit 縮至 0.05pJ/Bit。

2024 年全球晶圓鍵合設(shè)備市場(chǎng)約 3.2 億美元，2018-2024 年 CAGR 4%；消費(fèi)市場(chǎng)集中在中、日、歐美等，2024 年亞太占 60%，歐美各 15%。市場(chǎng)集中度高，2022 年 EVG、SUSS CR2 約 70%（EVG 占 59%、SUSS 占 12%）；國(guó)外臨時(shí)鍵合機(jī)單臺(tái) 2000 萬(wàn)、解鍵合機(jī) 1000 萬(wàn)、混合鍵合機(jī) 3000 萬(wàn)人民幣。

03-5、電鍍機(jī)

電鍍機(jī)是將電鍍液中金屬離子鍍到晶圓表面形成金屬互連的設(shè)備，芯片工藝升級(jí)后互連線從鋁轉(zhuǎn)銅，鍍銅設(shè)備廣泛應(yīng)用，雖也鍍錫、鎳等，但銅沉積仍主導(dǎo)，且銅能降功耗成本、提芯片性能。

傳統(tǒng)封裝中電鍍機(jī)主要給封裝特定部位鍍金屬，先進(jìn)封裝的凸塊、RDL、TSV 等需鍍銅，設(shè)備受益；前道需在晶圓鍍致密無(wú)缺陷的銅，后道硅通孔等工藝也用電鍍鍍銅、鎳等。

目前，2023 年全球晶圓電鍍?cè)O(shè)備市場(chǎng)規(guī)模約 31 億元，2020-2025 年 CAGR 約 8%；據(jù) Gartner，2020 年該市場(chǎng)以國(guó)外企業(yè)為主，美系 LAM 和 AMAT 合計(jì)占 96%（LAM80%、AMAT16%），盛美上海僅占 1.5%，且前道市場(chǎng)由 LAM 壟斷，后道主要是 AMAT、LAM 等國(guó)外企業(yè)，國(guó)內(nèi)盛美半導(dǎo)體較領(lǐng)先。

03-6、薄膜沉積設(shè)備：

PVD&CVD 等薄膜沉積設(shè)備用于先進(jìn)封裝的 UBM、RDL（使用次數(shù)隨層數(shù)變化）、TSV（電鍍前需沉積種子層）制作，預(yù)計(jì) 2025 年中國(guó)大陸該設(shè)備市場(chǎng)空間達(dá) 800 億元，2022 年 PVD 設(shè)備 AMAT 占 86%、我國(guó)北方華創(chuàng)占 5%，CVD 設(shè)備 AMAT 占 28%、Lam 占 24%，我國(guó)拓荊科技等正推進(jìn)國(guó)產(chǎn)突破。

03-7、刻蝕機(jī)：

先進(jìn)封裝中 TSV 需刻蝕打孔、RDL 需刻蝕去除多余 UBM，刻蝕設(shè)備應(yīng)用廣泛；預(yù)計(jì) 2025 年中國(guó)大陸刻蝕設(shè)備市場(chǎng)空間超 760 億元，全球龍頭為 LAM（2023 年占 46.7%）、TEL（26.6%）、AMAT（17.0%），國(guó)內(nèi)中微公司（CCP 領(lǐng)先，占 1.4%）和北方華創(chuàng)（ICP 領(lǐng)先，占 0.9%）表現(xiàn)突出。

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