2025年中国半导体先进封装行业研究：后摩尔时代，先进封装引领半导体创新趋势

后摩尔时代，先进封装引领半导体创新趋势 概览标签：半导体、先进封装 China Semiconductor Advanced Packaging Industry 中国の先進半導体パッケージング業界 1报告提供的任何内容（包括但不限于数据、文本、图表、图像等）均系头豹研究院独有的高度机密性文件（在报告中另行标明出处者除外）。未经头豹研究院事先书面许可，任何人不得以任何方式擅自复制、再造、传播、出版、引用、改编、汇编本报告内容，若有违反上述约定的行为发生，头豹研究院保留采取法律措施、追究相关人员责任的权利。头豹研究院开展的所有商业活动均使用“头豹研究院”或“头豹”的商号、商标，头豹研究院无任何前述名称之外的其他分支机构，也未授权或聘用其他任何第三方代表头豹研究院开展商业活动。 头豹研究院 研究背景 01全球不同类型厂商封装技术： 先进封装技术作为连接芯片设计与应用的关键环节，不仅能够显著提升芯片性能、降低功耗，还能够在一定程度上缓解高端芯片制造工艺受限的问题。中国政府高度重视半导体产业发展，出台了一系列政策措施支持自主创新和技术突破，以实现半导体产业链的自主可控。在此背景下，对中国半导体先进封装行业的研究显得尤为重要。 ◆全球先进封装市场参与者包括IDM类厂商、Foundry类厂商及OSAT类厂商。头部厂商在先进封装上普遍采用“大平台+技术分支”的架构，覆盖晶圆级、2.5D/3D封装等技术，形成覆盖全场景的封装解决方案。 02中国大陆厂商封装技术： ◆中国大陆头部OSAT厂商通过自主研发和兼并收购，已基本形成先进封装的产业化能力。中国大陆封测三大厂长电科技、通富微电和华天科技均采用平台化战略，覆盖从消费电子到AI芯片的全场景。 研究目标 ◆中国大陆腰部OSAT厂商聚焦传统封装技术，包括简单版本的凸块（Bumping）和晶圆级封装（WLP），以及QFN及BGA等，技术覆盖以线宽5μm以上、28nm及以上制程为主。 •梳理不同类型先进封装技术•探究不同类型半导体厂商的先进封装技术布局情况 ◆中国大陆晶圆代工厂（如中芯国际）的核心业务是晶圆制造，封测环节完全外包给专业OSAT厂商，这一模式符合行业专业化分工趋势，也契合中国大陆半导体产业“集中资源突破制造瓶颈”的战略选择。 本报告的关键问题 •先进封装技术类型，以及与传统封装的区别•全球IDM、Foundry、OSAT厂商对先进封装技术的布局情况•中国大陆OSAT厂商对先进封装技术的布局情况 03全球OSAT厂商竞争格局： ◆全球OSAT三大梯队厂商形成从“尖端垄断”到“细分渗透”的技术与市场梯度，第一梯队主导高端市场，第二梯队通过区域化和专精技术渗透细分领域，第三梯队则在基础市场依托代工与合作生存。 目录 ---------------------------05---------------------------06---------------------------07---------------------------08---------------------------09---------------------------11---------------------------13---------------------------14---------------------------15---------------------------16---------------------------18---------------------------21---------------------------23---------------------------24---------------------------25---------------------------26---------------------------27---------------------------28 ◆半导体封装行业综述 •封装技术发展历程 •内部封装vs.外部封装 •传统封装vs.先进封装 •先进封装的重要性 •终端应用对先进封装的需求 •中国半导体封装市场规模 •中国大陆厂商封装技术 •全球OSAT市场竞争格局 •长电科技 名词解释 ◆BGA(BallGridArray)：球栅阵列封装，是一种表面贴装型封装技术，使用焊球代替传统的引线进行连接，适用于I/O数目较多的集成电路。◆Bump(凸点)：在芯片或晶圆表面上形成的微小金属突起，用于实现芯片与封装基板或其他芯片之间的电气连接。◆CSP(ChipScalePackage)：芯片级封装，是一种尺寸接近于裸芯片大小的封装形式，旨在减小封装尺寸和提高性能。◆DIP(DualIn-linePackage)：双列直插式封装，是一种传统的封装形式，具有两排引脚，适合插入插座中使用。◆Fan-OutWLP(Fan-OutWaferLevelPackaging)：扇出型晶圆级封装，通过重新分布层(RDL)扩展I/O接口，允许更多外部连接而不需要额外的基板。◆FC(FlipChip)：倒装芯片，一种直接将芯片翻转并使用凸点与基板连接的技术，可以减少信号延迟和电感损失。◆LGA(LandGridArray)：触点阵列封装，类似于BGA，但使用平面接触点而非焊球进行连接。◆MCM(Multi-Chip Module)：多芯片模块，是将多个芯片集成在一个封装内以提高系统集成度和性能的一种封装技术。◆Moore(摩尔定律)：由英特尔创始人之一戈登·摩尔提出的预测，指出集成电路中的晶体管数量大约每18到24个月会增加一倍。◆QFN(QuadFlatNo-leadsPackage)：无引脚四方扁平封装，是一种表贴封装类型，特点是四周没有引脚伸出，体积小巧。◆QFP(QuadFlat Package)：四方扁平封装，是一种带有引脚的表面安装型封装，广泛应用于集成电路。◆RDL(RedistributionLayer)：重布线层，是在芯片表面上制造的一层或多层导电路径，用于改变标准芯片I/O端口的位置。◆SIP(SysteminPackage)：系统级封装，是指将多个功能组件集成在一个封装体内，形成一个完整的系统或子系统的封装技术。◆SOP(SmallOutlinePackage)：小外形封装，是一种比DIP更紧凑的表面贴装封装形式。◆TSV(ThroughSiliconVia)：硅通孔技术，用于在垂直方向上连接不同层次的电路，是3D封装的关键技术之一。◆Wafer(晶圆)：指制造半导体器件的基本材料——硅片，其上可制造大量的集成电路。◆WLP(Wafer Level Packaging)：晶圆级封装，在整个晶圆阶段完成封装工艺，之后再切割成单独的芯片，有助于降低封装成本和尺寸。◆2.5D/3D：指的是在封装技术中采用的三维堆叠方式，其中2.5D通常涉及中介层(interposer)用于连接不同的芯片或元件，而3D则直接在垂直方向上堆叠多个芯片。 Chapter1半导体封装行业综述 行业研究| 2025/03 半导体封装行业综述——定义与核心作用 •封装为半导体制造后道工艺中的核心环节，是指用特定材料、工艺技术对芯片进行安放、固定、密封，并将芯片上的接点连接到封装外壳上的工艺流程 ◼半导体制造工艺流程可分为前道工艺和后道工艺，前道工艺主要是晶圆制造环节，后道工艺主要是封装测试环节。其中，后道工艺中的封装（Package）是指通过一系列技术手段将经过测试的集成电路裸芯片（Die）与外部电路连接，并通过封装材料进行物理保护和环境隔离，最终形成可安装、可操作的独立电子器件的过程。 ◼封装的核心作用是将脆弱的晶圆切割后的裸芯片转化为具备机械强度、电气性能、散热能力及可靠性的终端产品，同时实现芯片与外部系统的兼容性与功能性接口。 半导体封装行业综述——封装技术发展历程 •半导体封装技术的发展大致可分为四个阶段，技术的发展演进主要围绕着提高集成度、改善电气性能、加强热管理、降低成本、实现系统级整合展开。目前全球封装技术正处于第四阶段（先进封装阶段） ◼半导体封装技术的发展大致可分为四个阶段，分别为：1）第一阶段（1970年前）：主要使用直插形封装，如双列直插封装（DIP），通过引脚与电路板连接；2）第二阶段（1970-1990年）：引入表面贴装技术，包括多种封装形式如SOP、SOJ、LCC、QFP和PGA，通过更短更细的引线或无引脚设计实现更高的集成度；3）第三阶段（1990-2000年）：采用面积阵列封装，如BGA、CSP和FC，通过焊球代替引线，提高密度和可靠性；4）第四阶段（2000年至今）：发展到三维堆叠和异构集成，如WLP、SIP、2.5D/3D封装，进一步提升集成度和性能。 ◼纵观半导体封装技术的演进思路，其核心目标是为了追求芯片小型化与高密度集成、提升电气性能、增强热管理能力、降低成本与提高生产效率。具体而言： ①小型化与高密度集成：从早期的通孔插装（DIP）到表面贴装（SOP、QFP等），再到面积阵列封装（BGA、CSP），以及最新的3D堆叠和异构集成，封装技术一直在追求更小的体积和更高的集成度。 ②提升电气性能：随着封装技术的进步，如何减少信号延迟、降低噪声干扰、提高带宽成为了重要的考量因素。例如，倒装芯片技术和3D堆叠通过缩短芯片之间的连接路径，有效降低了信号传输延迟，提升了整体电气性能。 ③增强热管理能力：随着芯片功耗和集成度的增加，散热问题变得越来越重要。现代封装技术，特别是那些涉及多层堆叠的技术，需要采用先进的材料和技术来确保有效的热传导和散热，以避免过热导致的性能下降或损坏。 ④降低成本与提高生产效率：在保持高性能的同时，降低制造成本是封装技术发展的重要方向之一。例如，晶圆级封装（WLP）和扇出型封装（Fan-Out WLP）减少了传统封装所需的步骤，提高了生产效率，并有助于降低总体成本。 半导体封装行业综述——内部封装vs.外部封装 •根据工艺层级划分，半导体封装工艺分为0级到3级共四个等级。其中，0级为晶圆切割，1级为芯片级封装，2级为电子装联，3级为系统级封装；而1级封装按技术实现方式，又可分为外部封装和内部封装 ◼半导体封装工艺分为0级到3级共四个等级，分别对应不同的封装阶段：0级封装：晶圆切割（将晶圆切割为裸芯片，完成电极和引线的初步处理）。1级封装：芯片级封装（将裸芯片封装在基板或引线框架内，实现密封保护和电气连接）。2级封装：电子装联（将封装好的芯片安装到电路板或模块上）。3级封装：系统级封装（将多个电路板或模块集成到最终的电子系统中）。 ◼在1级封装中，封装结构可分为内部封装以及外部封装。而部分晶圆级封装因为无需引线框架或导线载板，直接与PCB板连接，因此跳脱于传统内部及外部封装之分。 ◼内部封装是指封装内部芯片与载体（引线框架或载板）之间的连接方式，载体则是芯片裸晶和印刷电路板（PCB）传递信号的管道。最常见的方式包括引线键合（WB,Wire Bonding）、载带自动焊（TAB,TapeAutomatedBonding）及倒装封装（FC,FlipChip），目前市场上应用最多的是引线键合（WB）和倒装封装（FC）；外部封装是指载体（引线框架或载板）与PCB间的连接形式，是我们肉眼可见的封装外形，例如QFP（四边扁平封装）、QFN（无引脚四方扁平封装）、BGA（球栅阵列封装）及LGA（触点阵列封装）等。内部封装和外部封装可根据需求组合成不同类型的封装形式，如WBBGA、FCBGA等。 来源：《Principle of Electronic Packaging》，《Design Guidelines for Cypress Ball Grid Array (BGA) Packaged Devices》，头豹研究院 行业研究| 2025/03 半导体封装行业综述——传