2024年中国先进封装行业研究报告

　　封装技术是半导体制造过程中的关键环节，旨在保护芯片免受物理和化学损害，同时确保芯片与其他电子元件的有效连接。随着技术的发展，封装技术可以分为传统封装和先进封装两大类，二者在工艺、应用和性能上各有特点。

　　传统封装技术在半导体行业中已有较长的发展历史，其主要特点是性价比高、产品通用性强、使用成本低和应用领域广泛。传统封装工艺通常先将晶圆切割成单个芯片，再进行封装。利用引线框架作为载体，采用引线键合互连的形式进行封装。常见的传统封装形式包括双列直插式封装（DIP）、小外形封装（SOP）、小外形晶体管封装（SOT）、晶体管封装（TO）和四边扁平封装（QFP）等。这些封装形式在大多数通用电子产品中广泛应用，适用于需要大批量生产且成本敏感的产品。

　　先进封装（Advanced Packaging）技术则是为了满足高性能、小尺寸、低功耗和高集成度的需求而发展起来的。随着移动设备、高性能计算和物联网等应用的兴起，电子设备对芯片性能和功率效率的要求不断提高。先进封装技术通过更紧密的集成，实现了电子设备性能的提升和尺寸的减小。

　　三维封装（3D Packaging）：这种技术将多个芯片垂直堆叠，通过垂直互连技术（如硅通孔，TSV）将芯片之间连接起来。三维封装可以显著提高芯片的集成度和性能，降低延迟和功耗，适用于高性能计算和存储等领域。

　　晶片级封装（Chip Scale Packaging, CSP）：这种技术直接在晶圆上完成封装工艺，然后再切割成单个芯片。CSP封装使得封装后的芯片尺寸与裸片尺寸非常接近，大大减小了封装尺寸，提高了封装密度，适用于移动设备和小型电子产品。

　　2.5D 和 3D 集成：2.5D 集成使用中介层（Interposer）将多个芯片平面集成在一起，3D 集成则进一步将芯片垂直堆叠。2.5D 和 3D 集成技术不仅提高了芯片的性能和效率，还使得系统设计更加灵活，适用于高性能计算、数据中心和高端消费电子产品。

　　先进封装技术的应用范围广泛，涵盖了移动设备、高性能计算、物联网等多个领域。例如，现代智能手机中大量使用了CSP和3D封装技术，以实现高性能、低功耗和小尺寸的目标；在高性能计算领域，2.5D和3D集成技术则被广泛应用于处理器和存储器的封装，显著提升了计算性能和数据传输效率。

　　全球半导体先进封装市场预计在2021年至2029年期间以7.65%的复合年增长率（CAGR）增长，到2029年预计将超过616.9亿美元，较2021年的346.2亿美元有所增长。驱动这个市场增长的关键因素是半导体集成电路（IC）设计的复杂性，以及越来越多的功能和特性被集成到消费电子设备中。

　　在汽车中集成半导体组件将推动全球半导体先进封装市场的增长。汽车电气化以及车辆自动化的需求增加正推动这个领域的半导体市场。例如，半导体IC被用于汽车的多个功能，如气囊控制、GPS、防抱死刹车系统、显示屏、信息娱乐系统、电动门窗、自动驾驶和碰撞检测技术等。此外，半导体封装技术预计将通过增加其操作功能、提高和维持性能，同时降低包装总成本，增加半导体产品的价值。这也创造了对各种消费电子产品高性能芯片的需求，从而增加了对用于智能手机和其他移动设备的3D和2.5D封装芯片的需求。

　　在中国，目前已安装了约142.5万个5G基站，全国范围内支持了超过5亿的5G用户，这使其成为全球最大的网络。这个地区5G的快速发展预计将推动对5G设备的需求，从而增加对半导体封装的需求。

　　（1）通孔插装型（Through-Hole Mounting）：这是半导体封装的最早阶段，主要用于早期的集成电路和半导体设备。在这个阶段，封装设备的引脚通过电路板的孔洞插入，并通过焊接固定。这种封装类型的主要优点是其结构简单和稳定，但它的尺寸大，无法适应小型化和高密度的趋势。

　　（2）表面贴装型（Surface-Mount Technology，SMT）：随着电子设备尺寸的缩小和功能的复杂化，表面贴装技术开始被广泛使用。这种封装方式将半导体设备直接贴装到电路板表面，不再需要穿过电路板的孔洞。这种封装方式使得设备尺寸可以更小，密度可以更高，且生产效率更高。

　　（3）球栅阵列型（Ball Grid Array，BGA）：在半导体行业继续发展的过程中，球栅阵列封装技术应运而生。这种封装方式在设备的底部形成一个球状的引脚阵列，可以提供更多的连接点，适应了更复杂的集成电路设计。BGA封装提供了更好的电热性能和信号完整性，被广泛应用在高性能的电子设备中。

　　（4）多芯片组装（Multi-Chip Packaging，MCP）：随着电子设备功能的不断增加，多芯片封装技术开始被采用。这种封装技术可以在一个封装内部集成多个半导体芯片，从而实现更高的功能集成度。这种封装方式可以减少设备间的连接长度，提高设备的性能和信号传输速度。

　　（5）立体结构型（3D Packaging）：这是目前最先进的封装技术，它采用立体结构将多个半导体芯片叠加在一起，形成一个三维的集成电路。这种封装方式可以大大提高集成电路的密度和性能，同时减少信号传输的延迟，但它的设计和制造过程相对复杂，需要更高的技术要求。

　　先进封装以内部封装工艺的先进性为评判标准，并以内部连接有无基板可分两大类。先进封装的划分点在于工艺以及封装技术的先进性，一般而言，内部封装为引线框架 (WB) 的封装不被归类为先进封装，而内部采用倒装(FC)、晶圆级(WL)等先进技术的封装则可以称为先进封装，先进封装以内部连接有无载体(基板)可一分为二进行划分：

　　（1）有载体(基板型)：内部封装需要依靠基板、引线框架或中介层(Interposer)，主要内部互连为倒装封装(FC)，可以分为单芯片或者多芯片封装，多芯片封装会在中介层(或基板)之上有多个芯片并排或者堆叠，形成2.5D/3D 结构，基板之下的外部封装包括BGA/LGA、CSP 等，封装由内外部封装结合而成，目前业界最具代表性且最广为使用的组合包括FCBGA(倒装 BGA)、Embedded SiP、2.5D/3D Integration。

　　（2）无载体(晶圆级)：不需要基板、引线框架或中介层(Interposer)，因此无内外部封装之分，以晶圆级封装为代表，运用重布线层(RDL)与凸块(Bumping)等作为I/O绕线手段，再使用倒放的方式与PCB 板直接连接，封装厚度比有载体变得更薄。晶圆级封装分为扇入型(Fan-in)跟扇出型(Fan-out)，而扇出型又可以延伸出3D FO封装，晶圆级封装为目前封装技术中最先进的技术类别。

　　先进封装以缩小尺寸、系统性集成、提高I/O数量、提高散热性能为发展主轴，可以包括单芯片和多芯片，倒装封装以及晶圆级封装被广为使用，再搭配互连技术(TSV, Bump等)的技术能力提升，推动封装的进步，内外部封装可以搭配组合成不同的高性能封装产品。

　　先进封装行业在全球半导体产业中正扮演着越来越重要的角色。随着人工智能（AI）和高性能计算需求的快速增长，先进封装市场的景气度显著高于整体封装行业。根据JWInsights和Yole的数据，全球先进封装市场规模有望从2022年的378亿美元上升至2026年的482亿美元，复合年增长率（CAGR）约为6.26%。

　　从全球封装市场的结构来看，先进封装的市场份额在2022年占据了47.2%。由于先进封装市场的增速超过了传统封装市场的增速，预计到2026年，先进封装的市场份额将提升至50.2%。这种增长主要得益于AI和高性能计算领域的旺盛需求，这些领域对高集成度、高性能和低功耗的芯片有着巨大的需求。

　　目前，先进封装技术仍然以倒装芯片封装（Flip-Chip）为主。根据JWInsights和Yole的数据，2022年Flip-Chip的市场规模达到了290.94亿美元，占比76.7%，是市场规模最大的先进封装工艺。除此之外，3D堆叠封装和嵌入式基板封装（ED）的增长速度也非常快。

　　3D堆叠封装是一种将多个芯片垂直堆叠，通过垂直互连技术（如硅通孔，TSV）实现芯片之间的连接的技术。2022年，3D堆叠封装的市场规模为38.33亿美元，预计到2026年将增长到73.67亿美元，2022年至2026年的CAGR为18%。这种封装技术主要受到高性能计算和AI领域需求的推动，能够显著提高芯片的性能和集成度，满足这些领域对高计算能力的要求。

　　嵌入式基板封装（ED）是一种将芯片嵌入到基板中的封装技术，在5G硬件和图像传感器（CIS）等应用场景中具有较大的增量空间。2022年，ED的市场规模为0.78亿美元，预计到2026年将增长到1.89亿美元，2022年至2026年的CAGR为25%。这种快速增长主要是由于5G硬件和CIS等新兴应用对更高性能和更小尺寸封装的需求增加。

　　此外，其他先进封装技术如扇出型封装（Fan-Out）和晶圆级封装（WLCSP）也在市场上占据重要位置。2022年，Fan-Out封装的市场规模为22.05亿美元，WLCSP的市场规模为26.98亿美元。这些封装技术在提高芯片性能和减少封装尺寸方面具有显著优势，广泛应用于智能手机和其他移动设备中。

　　中国的先进封装行业也在全球市场中扮演着重要角色。中国企业在先进封装技术研发和产业化方面取得了显著进展。例如，长电科技的XDFOI技术、通富微电的VISionS技术以及华天科技的3D Matrix技术，这些技术在高性能计算、存储和移动设备等领域应用广泛，提升了产品的竞争力。

　　总体来看，全球先进封装市场正在快速增长，中国在这一领域也取得了显著进步。随着AI、高性能计算和5G等新兴应用的快速发展，对先进封装技术的需求将继续增加。中国先进封装行业在技术创新、市场需求和政策支持的共同驱动下，将在全球市场中占据更重要的位置。

　　设计：在此阶段，设计工程师将根据产品规格和性能要求设计半导体产品。这可能涉及电路设计、物理设计以及封装设计。

　　制造：设计完成后，将进入制造阶段。这通常包括晶圆制造和晶圆切割。晶圆制造主要由半导体设备和材料供应商完。