在芯片集方法中，處理器被分解成多個較小的裸片（Chiplet），然后集成在一個封裝中，而不是集成在一個大型裸片中。先進封裝技術(shù)是實現(xiàn)小芯片系統(tǒng)的關(guān)鍵。與傳統(tǒng)封裝（PCB 上的引線鍵合單芯片）不同，先進方法包括2.5D 集成（使用中間硅中介層或橋接器在小芯片之間扇出連接）和3D 集成（其中芯片垂直堆疊）。值得注意的是，臺積電的CoWoS已成為 2.5D 封裝的代名詞：它使用帶有密集硅通孔 (TSV) 的硅中介層將多個芯片（邏輯芯片、內(nèi)存）連接為一個，突破了標準基板的密度限制。臺積電 SoIC（系統(tǒng)級集成電路芯片）代表用于高密度垂直堆疊的 3D 芯片上鍵合。競爭方法包括英特爾的 EMIB（嵌入式多芯片橋接器）。以及三星的 2.5D 平臺I-Cube（在中介層上集成芯片）和 3D 堆疊技術(shù)X-Cube；這些技術(shù)瞄準的是高性能計算芯片。
本質(zhì)上，Chiplet 和先進封裝密不可分——異構(gòu)集成如今已成為半導體領(lǐng)域的關(guān)鍵創(chuàng)新前沿。本報告深入探討了截至 2025 年的 Chiplet 和先進封裝市場格局，涵蓋產(chǎn)能與供應(yīng)、高帶寬存儲器的采用、主要參與者的市場份額、成本趨勢以及專家展望。
全球產(chǎn)能和區(qū)域擴張努力
亞太地區(qū)占據(jù)先進封裝生產(chǎn)的主導地位，其中中國臺灣和韓國為首。尤其是臺積電 (臺灣)，多年來一直大規(guī)模投資于先進封裝能力。2024 年，臺積電的 CoWoS 產(chǎn)量約為每月 45,000-50,000 個晶圓封裝，臺積電的CoWoS 生產(chǎn)線多年來一直處于銷售一空的狀態(tài)。主要是由Nvidia、AMD 和其他 AI 芯片制造商 供應(yīng)。為了緩解瓶頸，臺積電一直在迅速擴建位于臺灣竹南和新竹的工廠，甚至還計劃在臺灣嘉義等地建立新的先進封裝工廠。
在壓力下，臺積電也在地域上分散其封裝足跡。在美國，臺積電宣布計劃在其亞利桑那州園區(qū)建設(shè)先進封裝產(chǎn)能。韓國是另一個重要樞紐——除了三星的努力（如下所述）之外，內(nèi)存巨頭 SK Hynix和三星都在內(nèi)部進行 HBM 堆疊，并正在提升這些后端能力。。英特爾作為 IDM 和新興代工企業(yè)，正在積極進軍先進封裝領(lǐng)域。英特爾的 3D 封裝技術(shù) (Foveros) 和 2.5D 技術(shù) (EMIB) 均由其自主研發(fā)，用于自己的芯片，但英特爾現(xiàn)在也向代工客戶提供這些功能。該公司一直在大力擴建產(chǎn)能：在馬來西亞檳城，英特爾最大的先進封裝工廠（71 萬平方英尺的潔凈室）于 2023 年底竣工，英特爾還在美國擴大封裝業(yè)務(wù)，尤其是在新墨西哥州，它在那里擁有一個用于 Foveros/EMIB 的先進封裝中心 (Fab 9)，同時在俄亥俄州和亞利桑那州也建設(shè)了新的晶圓廠（確保未來為其代工客戶提供現(xiàn)場封裝）。英特爾正在大力推廣其封裝實力，甚至有報道稱，英偉達和AMD也已與英特爾合作進行測試，以備不時之需。三星也加入了先進封裝競賽，以補充其代工業(yè)務(wù)。三星的I-Cube（Interposer Cube）2.5D 技術(shù)和X-Cube 3D 堆疊旨在為高性能應(yīng)用集成邏輯和內(nèi)存。三星正計劃在中國（蘇州）增加新產(chǎn)能，以增強其內(nèi)存產(chǎn)品的封裝。展望未來，三星正在為 2025 年的 HBM4 做準備，并計劃為下一代內(nèi)存堆棧提供3D 封裝服務(wù)。
傳統(tǒng)的外包封裝和測試供應(yīng)商 ( OSAT ) 正在大力擴張以保持競爭力。全球最大的 OSAT日月光科技控股已通過其硅品精密工業(yè) (SPIL) 部門投資高端封裝，該部門實際上有資格與臺積電合作進行 CoWoS 封裝。與此同時，第二大 OSAT安靠科技于 2023 年底在越南開設(shè)了一家新的尖端封裝工廠，引起轟動。安靠越南工廠預(yù)計將進行高密度硅中介層組裝和測試——其他值得注意的 OSAT 舉措包括提供 2.5D 集成服務(wù)的長電科技（中國最大的 OSAT）和日月光的子公司硅品工業(yè)（SPIL）達成封裝某些定制 AI 芯片的交易（例如，博通 TPU 訂單的一部分）。
甚至專注于內(nèi)存的公司也在投資封裝以確保 HBM 供應(yīng)。領(lǐng)先的 HBM 供應(yīng)商SK Hynix宣布在先進封裝研發(fā)和產(chǎn)能方面投資 10 億美元，稱其為未來 50 年的“未來重點” 。SK Hynix 還正在美國（印第安納州）建造一座大型 HBM 組裝廠，計劃于 2028 年開始生產(chǎn)。美光公司于 2025 年在新加坡破土動工，投資 70 億美元建造 HBM 封裝廠，目標是到 2027 年實現(xiàn)量產(chǎn)。這些項目得到政府激勵措施（例如美國《芯片法案》）的支持，將創(chuàng)造新的區(qū)域內(nèi)存芯片堆疊產(chǎn)能，并可能將其與邏輯電路集成。到 2020 年代后期，我們應(yīng)該會看到一個不再以臺灣為中心的封裝網(wǎng)絡(luò)，東南亞、美國甚至歐洲都擁有大量高端產(chǎn)能（英特爾還宣布將在波蘭建立一家新的封裝/測試工廠。
交貨時間和供應(yīng)限制：新的瓶頸
越來越明顯的是，先進封裝已成為半導體供應(yīng)鏈中的關(guān)鍵瓶頸。傳統(tǒng)上，前端晶圓廠的產(chǎn)能是制約因素，而如今，即使芯片制造完成，也可能需要排隊數(shù)周甚至數(shù)月才能完成封裝。
這導致封裝部件的交付周期延長，尤其是使用 HBM 的部件。
另一個挑戰(zhàn)是先進封裝產(chǎn)能在地理上集中，這帶來了風險。超過 80% 的尖端封裝（用于 AI/HPC 的 2.5D/3D）發(fā)生在亞洲（中歐臺灣、韓國和中國大陸的一些地區(qū)）。一次中斷可能會產(chǎn)生巨大影響。地緣政治動向也迫在眉睫：中美貿(mào)易緊張局勢導致對先進芯片技術(shù)的出口管制，2025年美國政府一度考慮對進口半導體征收關(guān)稅。如果廣泛實施，此類關(guān)稅可能會對全球芯片的典型流通造成不利影響，考慮到大幅擴大產(chǎn)能需要時間，預(yù)計至少到2025年交貨時間仍將很長。
HBM 的采用和 Chiplet 設(shè)計趨勢
小芯片的興起與HBM（高帶寬內(nèi)存）的采用齊頭并進，HBM 成為向這些計算引擎提供數(shù)據(jù)的首選解決方案。HBM 是一種專用的3D堆疊 DRAM，位于封裝內(nèi)，提供比傳統(tǒng)外部內(nèi)存高一個數(shù)量級的帶寬。
為了將 HBM 集成到設(shè)計中，芯片架構(gòu)師不得不采用異構(gòu)集成技術(shù)——本質(zhì)上是芯片集 (chiplet) 設(shè)計。與其采用效率低下的 GPU 芯片集搭配巨大的片上 SRAM，不如采用 GPU 芯片集 + HBM 芯片集，并將其集成在中介層上。
然而現(xiàn)在，人工智能的經(jīng)濟效益證明了 HBM 無處不在——吞吐量的提升超過了成本。
值得注意的是，雖然內(nèi)部小芯片設(shè)計占主導地位（每家公司都為其產(chǎn)品制造定制芯片），但人們對開放的小芯片生態(tài)系統(tǒng)很感興趣。就目前而言，“小芯片經(jīng)濟”主要集中在能夠投資整個多芯片系統(tǒng)設(shè)計的大公司內(nèi)部。
隨著 AI 模型對內(nèi)存帶寬的需求不斷增加，高帶寬內(nèi)存集成度將持續(xù)增長。HBM3E計劃于2025年實現(xiàn)更高的速度（每堆棧約1.2 TB）。進一步來看，HBM4 將于 2026-27 年問世，可能會增加 DRAM 層數(shù)（12 層或 16 層堆棧），甚至引入內(nèi)存邏輯（DRAM 層下方高級節(jié)點上的“基礎(chǔ)邏輯芯片”）。有趣的是，這意味著內(nèi)存供應(yīng)商自己將在 HBM 中使用 chiplet 概念- 本質(zhì)上是將 HBM 堆棧的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿?chiplet（基于 3-5 nm 技術(shù)），用于處理上述 DRAM 的電源管理、ECC 和 RAS 功能。這模糊了內(nèi)存和邏輯之間的界限，并且需要內(nèi)存供應(yīng)商和代工廠之間的緊密合作（事實上，據(jù)報道 SK Hynix 和 Micron 將把他們的 HBM4 基本芯片制造外包給臺積電的 3 nm，而三星計劃使用自己的 4 nm 作為其 HBM4 基本芯片）。所有這些都進一步束縛了生態(tài)系統(tǒng)——所有這些都進一步束縛了生態(tài)系統(tǒng)——到 HBM4 到來時，一個封裝可能需要三個不同的工藝節(jié)點（3 nm 上的 GPU、5 nm 上的 HBM 基本芯片、專用 DRAM 節(jié)點上的 DRAM 層）。這種異構(gòu)性必須通過先進的封裝來結(jié)合。掌握這種集成（并解決諸如在微小區(qū)域內(nèi)消耗千瓦的堆棧的散熱等挑戰(zhàn)）的公司將處于領(lǐng)先地位。
市場份額：先進封裝領(lǐng)域的代工廠與 OSAT
先進封裝市場無論在規(guī)模還是戰(zhàn)略重要性上都正在經(jīng)歷強勁增長。到 2024 年，先進封裝服務(wù)（包括倒裝芯片、扇出型、2.5D/3D 等）的收入將達到約400 億美元，約占整個半導體封裝市場的 57% 。
隨著這種轉(zhuǎn)變，封裝供應(yīng)商的競爭格局也在發(fā)生變化——代工廠商（如臺積電、三星、英特爾）現(xiàn)在是重要的封裝供應(yīng)商，而不僅僅是過去的 OSAT 公司。
臺積電是代工廠中最大的先進封裝供應(yīng)商。長期以來，臺積電一直以芯片制造而聞名，其集成服務(wù)（CoWoS、SoIC 及其扇出技術(shù) InFO）已發(fā)展成為價值數(shù)十億美元的業(yè)務(wù)線。
盡管如此，OSAT 公司仍然總體上處理大部分封裝，特別是對于不太先進的封裝和純粹的單位數(shù)量。日月光科技在與 SPIL 合并后，是迄今為止全球最大的封裝商。
2024 年，日月光的封裝和測試收入接近190 億美元，其中一半以上被視為先進封裝。日月光在高端領(lǐng)域的份額很重要，特別是因為它與臺積電合作進行 CoWoS 分包，并運營自己的扇出型生產(chǎn)線。第二大 OSAT 安靠 ( Amkor)的收入約為 70 億美元，并已轉(zhuǎn)向先進的 SiP（其在越南的新工廠就是這一雄心的證據(jù)）。中國大陸的長電科技和臺灣的力成科技(PTI) 是其他專注于先進節(jié)點的主要 OSAT（PTI 專門從事內(nèi)存堆疊，而長電科技為中國國產(chǎn)芯片引入了 2.5D 封裝）。
查看各個細分市場的份額很有用：在尖端的 2.5D/3D 細分市場（如基于中介層的集成），臺積電憑借 CoWoS 占據(jù)了最大份額。
在更主流的先進封裝（先進節(jié)點的倒裝芯片、扇出型晶圓級封裝等）中，OSAT 仍然占據(jù)非常強勢的地位。
而 ASE 等公司在消費和汽車芯片領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位?，F(xiàn)階段，三星和英特爾主要將其先進封裝用于自己或?qū)倏蛻舻漠a(chǎn)品，因此它們在商業(yè)市場的份額很小——但如果英特爾的代工業(yè)務(wù)增長，這種情況可能會改變（英特爾憑借經(jīng)驗自詡為“先進封裝的領(lǐng)先生產(chǎn)商”，已出貨 100 多種采用 2.5D/3D 封裝的產(chǎn)品，盡管大多數(shù)是內(nèi)部產(chǎn)品）。三星已經(jīng)為一些使用三星代工晶圓的客戶進行過封裝，但它尚未大規(guī)模出售封裝作為一項獨立服務(wù)。
一個重大動態(tài)是，代工廠和 OSAT 現(xiàn)在在曾經(jīng)界限分明的領(lǐng)域直接競爭。臺積電的成功實際上迫使 OSAT 向價值鏈上游移動（因此日月光投資于 CoWoS 能力）。相反，英特爾大力提供封裝服務(wù)可能會使其與 OSAT 展開競爭或合作。英特爾已表示愿意外包部分封裝業(yè)務(wù)——例如，它與日月光合作完成了 Ponte Vecchio 組裝的某些步驟。
從市場份額來看，Yole Research 估計，到 2023 年，先進封裝將占整個 IC 封裝市場的 44%（約占 860 億美元中的 380 億美元）。其中，臺積電是高端封裝收入最大的單一參與者，而如果包含所有先進格式，日月光則是總體收入最大的參與者。。安靠 (Amkor)同樣預(yù)計其新功能將帶來增長。我們還看到像富士康（以電子組裝而聞名）這樣的新進入者正在關(guān)注半導體封裝——該公司甚至在 2022 年收購了一家芯片封裝工廠。
總而言之，先進封裝領(lǐng)域代工廠與封測（OSAT）之間的界限正在變得模糊。目前，代工廠主導著頂級芯片（尤其是AI/HPC）的超復(fù)雜2.5D/3D集成，而這正是芯片市場（以及收入增長）的主要驅(qū)動力所在。
這些行業(yè)之間的競爭與合作，可能會決定未來產(chǎn)能的提升方式，以及先進封裝如何被更廣泛的芯片設(shè)計商所接受。
定價趨勢和成本驅(qū)動因素
先進的封裝和芯片集成帶來了巨大的優(yōu)勢，但也帶來了新的成本結(jié)構(gòu)。通常，與傳統(tǒng)的單芯片封裝相比，2.5D/3D封裝的單片器件成本會顯著上升。造成這種情況的因素如下：
昂貴的材料和基板，復(fù)雜的組裝工藝， 產(chǎn)量考慮，測試和良率恢復(fù)成本。電源/熱管理成本。
另一方面，先進節(jié)點的單晶體管成本飆升，先進封裝服務(wù)本身（代工廠/OSAT 的收費標準）的定價趨勢尚未公開，
展望未來，如果新技術(shù)投入生產(chǎn)，成本驅(qū)動因素可能會有所緩和
行業(yè)觀點和最新發(fā)展
行業(yè)專家經(jīng)常強調(diào)小芯片和封裝技術(shù)對半導體未來的重要性。NVIDIA 首席執(zhí)行官黃仁勛尤其直言不諱：他在2022年的GTC會議上宣稱“摩爾定律已死”，并暗示持續(xù)的擴展將來自“先進的晶圓上芯片上基板技術(shù)”（即 CoWoS），而不僅僅是晶體管的縮小。
臺積電領(lǐng)導層也經(jīng)常強調(diào)先進封裝。臺積電首席執(zhí)行官魏哲家和他的團隊指出，他們“全力以赴”投資先進封裝，以滿足巨大的云 AI 需求。
Yole 和 TrendForce 等分析公司將先進封裝稱為半導體價值鏈的“下一個戰(zhàn)場” 。
從分析師評論的角度來看，許多人認為小芯片的經(jīng)濟效益與技術(shù)本身一樣引人注目。他們預(yù)計先進封裝在其收入結(jié)構(gòu)中的占比將越來越大，并且他們正在相應(yīng)地投資于工具和人才。
日月光首席執(zhí)行官 Tien Wu 以封裝是摩爾定律的“最后一英里”而聞名——本質(zhì)上，集成將在晶體管縮放停止的地方重新開始，從而實現(xiàn)持續(xù)改進。
最后，值得一提的是政府和政策支持。美國、歐洲、日本等國都已啟動舉措，加強國內(nèi)封裝能力，并將其視為戰(zhàn)略差距。印度是另一個值得關(guān)注的參與者——作為其半導體使命的一部分，印度正試圖建立 OSAT 設(shè)施
許多國家的目標是至少擁有國內(nèi)關(guān)鍵芯片（尤其是國防或關(guān)鍵行業(yè)芯片）先進封裝的能力。
總而言之，到2025年， Chiplet和先進封裝將成為半導體行業(yè)的中心舞臺。這項技術(shù)已證明其在推動人工智能計算繁榮方面的價值，雖然短期供應(yīng)限制和高成本持續(xù)存在，但異構(gòu)集成在幾乎所有計算領(lǐng)域——從云端人工智能到邊緣設(shè)備甚至消費電子產(chǎn)品——的廣泛應(yīng)用趨勢顯然是朝著更廣泛地采用異構(gòu)集成的方向發(fā)展。正如一位行業(yè)首席執(zhí)行官所說，“我們正在進入Chiplet時代” ——掌握先進封裝將是決定誰在這個半導體新時代領(lǐng)先、誰落后的關(guān)鍵。
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