人工智能系列专题报告（二）：CoWoS技术引领先进封装，国内OSAT有望受益

证券研究报告 行业研究 行业专题 电子 行业研究/行业专题 CoWoS技术引领先进封装，国内OSAT有望受益 ——人工智能系列专题报告（一） ◼ 核心观点 AI算力芯片需求攀升，先进封装有望加速成长。GPT的快速迭代使得参数与训练数据量均出现了大幅提升，因此算力成为了AIGC时代的核心基础设施。受益于AIGC的快速发展，算力需求有望持续加速增长。2021-2026年，智能算力规模年复合增长率有望达到52.3%。2024年，中国人工智能芯片市场规模预计将达到785亿元，未来或将保持较高增速。强大的AI芯片需要更加先进的制程工艺来实现，由于芯片集成度逐渐接近物理极限，先进封装技术有望成为延续摩尔定律、发展先进AI芯片的有效路径之一。我们认为，先进封装需求有望随着算力芯片的快速放量而迅速提升。 2.5D封装发展迅速，CoWoS有望引领先进封装。芯片封装由2D向3D发展的过程中，衍生出多种不同的封装技术。其中，2.5D封装是一种先进的异构芯片封装，可以实现从成本、性能到可靠性的完美平衡。英伟达的算力芯片采用的是台积电的CoWoS方案，这是一项2.5D多芯片封装技术，该方案具备提供更高的存储容量和带宽的优势，适用于处理存储密集型任务，如深度学习、5G网络、节能的数据中心等。CoWoS封装技术已经成为了众多国际算力芯片厂商的首选，是高端性能芯片封装的主流方案之一。我们认为，英伟达算力芯片的需求增长大幅提升了CoWos的封装需求，CoWos有望进一步带动先进封装加速发展。 台积电订单充沛CoWoS产能不足，国内封装大厂有望深度受益。CoWoS是台积电先进封装的独立商标，是其拿到英伟达订单的关键。采用CoWoS封装的产品主要分布于消费和服务器领域，包括英伟达、AMD等推出的算力芯片在内。近期台积电订单已满，预估到2024年供不应求的局面才能得到逐步缓解。我们认为，受于大模型百花齐放，算力需求快速攀升带动HPC增长，台积电产能不足可能会导致AI芯片大厂将目光转向其他OSAT，具备2.5D封装技术的国内封装大厂有望从中受益。 ◼ 投资建议 我们认为，AI算力芯片的需求增长有望推动先进封装加速发展，CoWoS在目前的先进封装中扮演较为重要的角色，订单充沛和产能不足有望使得国内封装大厂深度受益，建议关注具备先进封装技术的国内封装厂商： 长电科技：国内封测龙头，XDFOI™ Chiplet已稳定量产。公司的 XDFOI™ Chiplet 高密度多维异构集成系列工艺已按计划进入稳定量产阶段，同步实现国际客户4nm节点多芯片系统集成封装产品出货，是最大封装体面积约为1500mm²的系统级封装。 通富微电：携手AMD共同发展，深度布局先进封装。公司现已具备7nm、Chiplet先进封装技术规模量产能力。自建的2.5D/3D 产线全线通线，1+4 产品及4层/8层堆叠产品研发稳步推进。同时具备基于Chip Last工艺的Fan-out技术，实现5层RDL超大尺寸封装（65×65mm）。 甬矽电子：先进封装后起之秀，CoWoS已有相关储备。2022年公司完成了基于FC+WB Stacked die的Hybrid BGA混合封装技术开发及量产。公司已布局先进封装和汽车电子领域，包括Bumping、晶圆级封装、FC-BGA、汽车电子的QFP等新的产品线。 晶方科技：CIS封装龙头，拥有晶圆级TSV技术能力。公司投资了TSV技术，并开发了完整的晶圆级CSP封装工艺。拥有8英寸和12英寸TSV封装能力，已大规模商业化应用到CIS、 MEMS、射频等市场应用。 ◼ 风险提示 下游终端需求不及预期、国产替代不及预期、公司技术与产品进展不及预期等。 增持 (维持) 行业： 电子 日期： yxzqdatemark 分析师： 陈宇哲 E-mail： chenyuzhe@yongxingsec.com SAC编号： S1760523050001 近一年行业与沪深300比较 资料来源：Wind，甬兴证券研究所 相关报告： 《英伟达FY24Q4业绩亮眼，加速算力需求持续增长》 ——2024年02月24日 《英伟达发布新一代AI处理器，HBM有望进入增长快车道》 ——2023年11月21日 《半导体制裁持续升级，国产AI芯片有望受益》 ——2023年10月23日 -40%-28%-16%-4%8%20%03/2305/2307/2310/2312/2302/24电子沪深3002024年03月13日 行业专题 请务必阅读报告正文后各项声明 2 正文目录 1. AI算力芯片需求攀升，先进封装有望加速成长 ................................... 4 1.1. ChatGPT引领AIGC发展，算力芯片是关键 .................................... 4 1.2. AI算力芯片需求攀升，先进封装加速前进 ...................................... 6 2. 2.5D封装发展迅速，CoWoS有望引领先进封装 .................................. 9 2.1. CoWos技术是高端性能封装的主流方案 ........................................... 9 2.2. CoWoS是台积电拿到英伟达大单的关键 ........................................ 11 2.3. CoWoS的技术历程与未来展望 ........................................................ 14 3. 台积电订单充沛CoWoS产能不足，国内封装大厂有望深度受益 ... 19 3.1. 长电科技：国内封测龙头，XDFOI™ Chiplet已稳定量产 .......... 19 3.2. 通富微电：携手AMD共同发展，深度布局先进封装 ................. 20 3.3. 甬矽电子：先进封装后起之秀，CoWoS已有相关储备 ............... 22 3.4. 晶方科技：CIS封装龙头，拥有晶圆级TSV技术能力 ................ 23 4. 风险提示 ................................................................................................. 25 图目录 图1: ChatGPT预训练自然语言大模型 ........................................................... 4 图2: ChatGPT功能介绍 ................................................................................... 4 图3: 2019-2023年6月中国、美国及其他国家大模型发布情况 ................... 5 图4: 2019-2026中国通用/智能算力情况 ......................................................... 6 图5: 2019-2024E中国人工智能芯片市场规模情况 ........................................ 6 图6: 先进封装平台-按系统集成级别分类 ...................................................... 7 图7: 2.5D封装技术示意 .................................................................................... 8 图8: 以2.5/3D为代表的高端封装技术平台 ................................................. 10 图9: 应用CoWoS封装技术的Nvidia P100加速卡 .................................... 10 图10: CoWoS-S封装技术架构 ....................................................................... 11 图11: 裸片与中介层连接 ................................................................................ 12 图12: 微凸块技术链连接方式 ........................................................................ 12 图13: 裸片与载板连接 .................................................................................... 12 图14: 切割晶圆制成芯片 ................................................................................ 13 图15: 加装环形框与盖板 ................................................................................ 13 图16: CoWoS-R封装技术示意 ....................................................................... 13 图17: CoWoS-L封装技术示意 ....................................................................... 14 图18: 台积电CoWoS封装发展历程 ............................................................. 15 图19: 台积电展示利用CoWoS所封装芯片 ................................................. 15 图20: 随着 CoWoS-S 技术的发展而集成的晶体管数量 ........................... 16 图21: 新旧TSV插入损耗比较 ...................................................................... 17 图22: HBM集成水平与能耗 .......................................................................... 17 图23: 热控制解决方案进展 ............................................................................ 17 图24: 从CPI ELK stress对比CoWoS与Flip-chip .................................... 18 图25: 从封装面积与I/O数对比封装技术 .................................................... 18 图26: 扇入型与扇出型晶圆级封装 ................................................................ 2