先進封裝是否存在過剩風(fēng)險?
近兩個月,頭部企業(yè)在半導(dǎo)體先進封裝領(lǐng)域擴產(chǎn)與技術(shù)更新動作頻頻,而提升面向人工智能應(yīng)用芯片的封裝能力,是這系列舉措的主要目標(biāo)。
2024-08-20 09:50:54
來源:中國電子報、電子信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng) 姬曉婷??

8月15日,臺積電宣布,已與群創(chuàng)光電簽訂合約,以約合37.88億元人民幣購買群創(chuàng)光電位于臺南市新市區(qū)的廠房及附屬設(shè)施,其目的在于擴充其CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)先進封裝產(chǎn)能。

近兩個月,頭部企業(yè)在半導(dǎo)體先進封裝領(lǐng)域擴產(chǎn)與技術(shù)更新動作頻頻,而提升面向人工智能應(yīng)用芯片的封裝能力,是這系列舉措的主要目標(biāo)。

一面是持續(xù)、大量地以人工智能芯片作為目標(biāo)市場布局的先進封裝;一面是一直未找到“殺手級”應(yīng)用的人工智能技術(shù)。這不禁讓人懷疑:若是AI找不到合適的應(yīng)用承接,先進封裝是否將面臨過剩風(fēng)險?

產(chǎn)能持續(xù)擴張

8月9日,全球最大封裝測試代工廠日月光半導(dǎo)體從宏璟建設(shè)購入其K18廠房,該工廠將主要布局晶圓凸塊封裝和覆晶封裝制程生產(chǎn)線,以應(yīng)對未來先進封裝產(chǎn)能擴充的需求。這是日月光自去年12月以來的第三次擴產(chǎn)動作,且此次擴產(chǎn)規(guī)模最大,規(guī)劃的擴產(chǎn)面積約相當(dāng)于前兩次擴產(chǎn)面積之和的三倍。

在今年6月,日月光宣布在高雄市擴產(chǎn),以支撐先進封裝制程的終端測試需求、AI晶圓高效能運算和散熱需求。據(jù)了解,日月光近三個月以來的投資金額已經(jīng)達到約49億元,將用于購置設(shè)備、常務(wù)設(shè)施。

7月11日,日月光半導(dǎo)體子公司ISE Labs宣布于美國加利福尼亞州圣荷西開設(shè)第二個廠區(qū)。此次擴建的新廠區(qū)針對北美客戶的工程需求進行改建,服務(wù)對象涵蓋人工智能/機器學(xué)習(xí)、先進輔助駕駛系統(tǒng)、高性能計算等新興半導(dǎo)體應(yīng)用領(lǐng)域的解決方案開發(fā)商。

7月18日,臺積電董事長兼總裁魏哲家在2024年第二季度法說會上表示,CoWoS當(dāng)前產(chǎn)能嚴(yán)重供不應(yīng)求,正在努力擴產(chǎn),并希望在2025—2026年實現(xiàn)供需平衡。

圖為臺積電CoW工藝示意

近日,臺積電首次釋放CoW制程委托外部公司生產(chǎn)訂單,由日月光投控旗下矽品精密工業(yè)股份有限公司承接。這也體現(xiàn)了臺積電滿足市場需求的策略:通過與專業(yè)封測廠合作,補足公司產(chǎn)能缺口。

從全球來看,布局先進封裝的主要有三大類企業(yè):IDM、晶圓代工廠、封裝測試代工廠(OSAT)。

2023年全球半導(dǎo)體封裝主要參與廠商的資本支出占比

數(shù)據(jù)來源:Yole

從2023年全球先進封裝資本支出情況來看,臺積電、英特爾、三星和日月光分別以27%、26%、15%、10%的份額位居2023年全球先進封裝資本支出前4名,四家企業(yè)的資本支出綜合約占2023年全年全行業(yè)資本支出的78%。

封裝方式頻出新

近期,封裝技術(shù)方式再出新。

7月,三星電子 AVP 先進封裝部門稱正在開發(fā)面向 AI 半導(dǎo)體芯片的新型“3.3D”先進封裝技術(shù),目標(biāo) 2026 年二季度實現(xiàn)量產(chǎn)。這一3.3D封裝技術(shù)整合了三星電子多項先進異構(gòu)集成技術(shù),技術(shù)方案更類似于三星電子現(xiàn)有封裝技術(shù)的整合。

圖為三星電子3.3D封裝技術(shù)示意

這一設(shè)計在大部分位置采用銅RDL重布線層,代替了價格約為前者十倍的硅中介層。接近三星電子的消息源指出,該設(shè)計可在不犧牲芯片表現(xiàn)的前提下較完全采用硅中介層的方案降低22%生產(chǎn)成本。

8月5日,全球最大HBM(高帶寬存儲)供應(yīng)商SK海力士在官網(wǎng)發(fā)表文章稱,公司于今年3月量產(chǎn)的HBM3E產(chǎn)品,采用了MR-MUF(批量回流模制底部填充)技術(shù)。該技術(shù)于2021年研發(fā),去年升級為MR-MUF4,并將用于下半年的產(chǎn)品中。該技術(shù)具備翹曲控制特性,可實現(xiàn)無翹曲堆疊,且芯片厚度比傳統(tǒng)芯片薄40%,并通過新型保護材料提高了散熱性能。

SK海力士副社長李圭濟在文章中表示:“最近,混合鍵合等新一代封裝技術(shù)受到廣泛關(guān)注,該技術(shù)能在產(chǎn)品厚度不變的情況下,通過增加芯片堆疊層數(shù)來提升產(chǎn)品性能和容量。盡管頂層與底層芯片間距變窄導(dǎo)致的散熱問題依然存在,但這項技術(shù)有望成為滿足客戶日益多樣化性能需求的一種解決方案。”

今年6月,玻璃基板將用于芯片封裝以提升晶體管密度的消息引發(fā)業(yè)界關(guān)注。我國頭部芯片封測企業(yè)也紛紛給出了企業(yè)關(guān)于玻璃基板研發(fā)布局的回應(yīng)。

華天科技表示,公司有玻璃基板封裝研發(fā)布局;通富微電表示,公司具有玻璃基板封裝相關(guān)技術(shù)儲備,具備使用TGV玻璃基板進行封裝的技術(shù)能力;晶方科技表示,結(jié)合傳感器需求及自身工藝積累,公司具有多樣化的玻璃加工技術(shù),包括制作微結(jié)構(gòu)、光學(xué)結(jié)構(gòu)、鍍膜、通孔、盲孔等,且公司自主開發(fā)的玻璃基板,在Fanout(扇出)等封裝工藝上已有多年量產(chǎn)經(jīng)驗。

7月,三星透露稱,已經(jīng)委托其三星電機部門啟動玻璃基板研發(fā)工作,三星計劃借助其不同業(yè)務(wù)部門(包括顯示器業(yè)務(wù))的成果,來促進未來在玻璃基板領(lǐng)域的合作。該公司預(yù)計,將在2026年實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn),并計劃在2024年9月完成試生產(chǎn)線的建設(shè)。

同月,AMD表示計劃在超高性能系統(tǒng)級封裝(SiP)產(chǎn)品中引入玻璃基板,時間預(yù)計在2025-2026年。芯片封裝用玻璃基板技術(shù)由英特爾率先布局,英特爾預(yù)計將于2026—2030年實現(xiàn)量產(chǎn)。

產(chǎn)能有過剩風(fēng)險?

上述企業(yè)為何產(chǎn)能持續(xù)擴張、技術(shù)拓展再加碼?AI仍是影響它們決策的最大變量。

不論是臺積電的CoWoS、三星宣稱的3.3D封裝,還是日月光最新宣布擴建的新廠房,都將面向人工智能的高性能計算芯片作為布局先進封裝的優(yōu)先目標(biāo)。

8月6日,SK海力士宣布其美國先進封裝廠將從美國政府獲得至多4.5億美元的直接補貼和5億美元貸款。而SK海力士在美國印第安納州西拉斐特投資38.7億美元建造的存儲器先進封裝生產(chǎn)基地,也將AI作為首要目標(biāo)市場。

但需要大量且持續(xù)投資的生成式人工智能技術(shù)尚未找到有效且穩(wěn)定的營收來源,緊鑼密鼓上馬的先進封裝,真的不會由于可能存在的AI泡沫破裂而成為過剩產(chǎn)能嗎?

目前,關(guān)于AI芯片未來的市場場景,許多業(yè)界人士仍表現(xiàn)出積極態(tài)度。

國內(nèi)半導(dǎo)體封裝測試公司華天科技(昆山)電子有限公司研發(fā)總監(jiān)、研究院院長馬書英在接受《中國電子報》記者采訪時表示,不論是用于高性能計算的算力市場,例如國外的ChatGPT、國內(nèi)的Kimi,還是無人駕駛等汽車領(lǐng)域相關(guān)需求,都需要AI芯片,這些應(yīng)用都將提升對新型封裝的需求。

在馬書英看來,布局先進封裝需要很大的人才和投資成本。因此,有能力布局先進封裝的企業(yè)十分有限。對于國內(nèi)市場而言,先進封裝產(chǎn)能更為稀缺,短期之內(nèi)不存在過剩風(fēng)險。

市場研究機構(gòu)Gartner副總裁盛陵海認(rèn)為,先進封裝涉及的技術(shù)紛繁復(fù)雜,其產(chǎn)能需要分國內(nèi)國際兩個市場來看:海外產(chǎn)能,更多地瞄準(zhǔn)針對人工智能的高性能計算和HBM等領(lǐng)域,其技術(shù)相對領(lǐng)先,客戶需求也立足全球高端;國內(nèi)布局的先進封裝產(chǎn)能,同樣涵蓋AI芯片、存儲等領(lǐng)域,但相較于海外而言相對落后,產(chǎn)能相較于海外而言也更為緊缺。

至于未來布局的先進封裝產(chǎn)能是否會過剩,盛陵海認(rèn)為,若是各大封裝企業(yè)持續(xù)、廣泛投資先進封裝技術(shù),并形成較大產(chǎn)能,則此類產(chǎn)能的均價也會下滑。若AI芯片相關(guān)市場缺乏足夠承載能力,則產(chǎn)能也會相應(yīng)地轉(zhuǎn)移到其他應(yīng)用市場。

但盛陵海補充道:在AI真正帶來井噴式投資回報之前,終將有大批量的AI應(yīng)用企業(yè)退出。但就目前來看,針對AI的投入不會結(jié)束,以英偉達為代表的算力基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商將持續(xù)受益,也就意味著為AI芯片布局的先進封裝持續(xù)有下游市場接盤。

“畢竟沒有人能證明AI沒用?!笔⒘旰Uf道。

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