芯片封装技术变革:从限制突破到利润池转移,谁能成为赢家?
2026/9/7 20:31:58 网站建设 项目流程

【芯片拼接:突破尺寸限制】

打开最新的AI加速器,会发现世界上最昂贵的芯片由多个“晶粒”(chiplet)小部件拼接而成,几个计算芯片并排,周围环绕大量内存。为什么不直接制造更大芯片呢?答案在于芯片印刷方式。

【芯片制造:光刻限制尺寸】

芯片制造利用光刻扫描仪将电路图案投射到晶圆上,每次曝光最大面积固定为26 × 33毫米,约合858平方毫米,这是芯片尺寸的物理极限,多年来英伟达旗舰级GPU尺寸一直受此限制。

【台积电:封装技术领先】

台积电已实现CoWoS封装量产,其曝光尺寸是普通封装的5.5倍,最多可容纳12个HBM堆叠,良率超98%。其路线图显示,封装尺寸将在2027年达到9.5倍,2028年达到14 - field。光刻胶限制单个芯片尺寸,业界通过多芯片封装突破此限制,这是封装技术发展方向。

【分割芯片:收益与优势】

分割芯片常见原因是良率,但存在误解。制造缺陷在晶圆上随机出现,大芯片更易有缺陷。假设缺陷密度为每平方厘米0.1个,800平方毫米大芯片合格率约45%,200平方毫米小芯片合格率约82%。将大芯片分割成四块,收益恰好收支平衡。真正优势是能在组装前测试组件,不合格芯片可提前剔除,合格的称已知良好芯片(KGD)。过去一个缺陷会使整个800平方毫米处理器报废,现在只损失一个200平方毫米组件。芯片设计师一直玩这种游戏,如H100预留容量应对缺陷,Cerebras将原理发挥到极致,Chiplet推广该原理并带来额外优势。

【芯片拆分:封装难题凸显】

将芯片拆分没让工程设计变容易,原本单片芯片内部的四项工作落到封装层,要实现信号连接、传输电流、散发散热、结合不同材料。芯片堆叠越多,散热问题越严重,比利时半导体研究机构imec模拟结果印证,三星展示的zHBM概念芯片面临散热问题,正尝试解决,三星和SK海力士的技术也在尝试解决集中散热问题,但都只是尝试,三星未给出zHBM上市时间表。

【瓶颈转移:封装成关键】

瓶颈不会消失,只会转移,落脚之处成为下一个设备市场。瓶颈源于光罩和良率计算,之后不断转移,带来行业购买设备和材料的问题。五十年来,封装是半导体价值链中利润微薄部分,如今物理原理改变这一情况,先进封装成为关键技术,台积电决定谁可销售人工智能芯片。

【后端分配:供需缺口显现】

后端成为全球人工智能计算分配机制,CoWoS分配是计算资源配给方式。英伟达占据台积电超一半CoWoS配额,2026年约63万片晶圆,2027年增至100万片左右,博通第二,联发科、AMD和超大规模数据中心运营商瓜分剩余配额。台积电表示供应紧张,2026年供需缺口在10%到20%之间,无法获得CoWoS配额就无法交付AI芯片。

【封装收入:台积电成焦点】

封装业务成为台积电首要收入来源,后端收入增长,先进封装产品在台积电销售额中占比将从2026年约9%增长到2030年16 - 18%,台积电以50%增长率巩固地位。

【资金流向:企业加大投入】

日月光两次上调2026年资本支出计划至105亿美元,70%用于尖端封装和测试。Amkor投入70亿美元在亚利桑那州,英特尔让客户预付EMIB - T基板费用,预付款达数十亿美元。

【供应制约:供应链决定收入】

半导体会议信息表明供应是制约因素,英伟达锁定供应,AMD增长得益于基板产能和架构。供应链决定收入,封装就是供应链。到2025年每月约51.8万片晶圆采用堆叠技术,占8%,预计2030年达每月约350万片,占38%,服务于此的公司经历行业产品组装方式重塑。

【先进封装:数据差异之谜】

针对同一市场的先进封装已公布估计值差异大,今年从不足200亿美元到超500亿美元不等,年增长率从11%到59%不等。原因是统计内容不同,关注层面不同,赢家也不同,真正重要数字是资本支出,而非营收。

【供应链拆解:各层级情况】

封装行业市场份额数据有效期约一年,拆解先进封装供应链可将芯片过程分为五个层级加设计层。材料方面,味之素ABF增厚膜应用广泛,日东纺T - 玻璃布控制翘曲,ABF基板由多家公司生产,Resonac提供切割芯片贴装膜,花王占基板清洗剂市场份额约60%。封装厂商方面,台积电3DFabric平台是参考架构和瓶颈,英特尔提供多种封装,三星提供服务和产品线,OSAT厂商各有特点。设备方面,不同设备来自不同公司。检测、计量和测试方面,各公司主导不同方式。设计和良率软件方面,不同公司用于不同方面。基板方面,玻璃芯基板解决树脂缺陷问题。

【利润变化:价值链挤压】

不同公司毛利率不同,如Amkor预计2025年毛利率14%,ASE合并毛利率21%,台积电企业毛利率约60%等。封装价值链利润池发生两次变化,第一次从OSAT向晶圆代工厂转移,第二次从封装商向工具、耗材和材料转移,价格上涨是客户转嫁成本造成的。OSAT层级分化,日月光和安靠模式不同,设备和耗材利润率高是因更换认证设备需重新建立良率学习过程。

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