“后摩尔时代”先进制程乏力，先进封装作用突显，市场规模增长迅速

发布时间：2023-08-07　　来源：立鼎产业研究网　点击量： 490　

高性能的产品取决于制造端的先进制程与封测端的先进封装，在先进制程突破乏力的情况下，先进封装有望受下游终端青睐。“摩尔定律”在很长的一段引领着集成电路制程的发展与进步。“摩尔定律”认为集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。自1987年的1um制程至2015年的14nm制程，集成电路制程迭代一直符合“摩尔定律”的规律。但2015年以后，集成电路制程的发展进入了瓶颈，7nm、5nm、3nm制程的量产进度均落后于预期。随着台积电宣布2nm制程工艺实现突破，集成电路制程工艺已接近物理尺寸的极限，集成电路行业进入了“后摩尔时代”。

先进制程成本大幅增加。尽管晶体管的尺寸微缩使得通过增加晶体管数量提升性能的系统级芯片成为可能，然而生产这些先进制程芯片的成本大幅增加，根据市场调研机构ICInsights统计，28nm制程节点的芯片开发成本为5,130万美元，16nm节点的开发成本为1亿美元，7nm节点的开发成本需要2.97亿美元，5nm节点开发成本上升至5.4亿美元。受制于技术与开发成本的双重难关，通过先进封装技术提升芯片整体性能成为了集成电路行业技术发展趋势。

先进封装于传统封装的优势于作用

来源：公开资料

从历史上看，较为通行的封装技术分类的标准是按照芯片与基板的连接方式进行划分，已经经历了三代更新：通孔插装时代、表面贴装时代和面积阵列封装时代。目前，全球半导体封装行业并行的封装技术多，以QFN 和 BGA 等第三代成熟技术为主流，随着芯片在算速与算力上的需求步提升，封装技术正式进入第四代，即堆叠封装时代，集成化程度大大提高。

先进封装主要发展领域

来源：公开资料

先进封装技术的发展趋势可以分解为3 个分向量：1）功能多样化：封装对象从最初的单裸片向多裸片发展，一个封装下可能有多种不同功能的裸片；2）连接多样化：封装下的内部互连技术不断多样化，从凸块（Bumping）到嵌入式互连，连接的密度不断提升； 3）堆叠多样化：器件排列已经从平面逐渐走向立体，通过组合不同的互连方式构建丰富的堆叠拓扑。先进封装技术的发展延伸和拓展了封装的概念，从晶圆到系统均可用“封装”描述集成化的处理工艺。

先进封装主要发展方向

来源：公开资料

先进封装不依赖制造工艺突破，可以提升芯片整体性能，未来有望进一步提升市场份额。先进封装可提高产品集成度和功能多样化，满足终端应用对芯片轻薄、低功耗等高性能需求，同时大幅降低芯片成本，封测市场有望结构化偏向先进封装：根据市场调研机构Yole预测数据，2019年先进封装占全球封装市场的份额约为42.60%，2019年至2025年，全球先进封装市场规模将以6.6%的CAGR增长，并在2025年占整个封装市场的比重接近50%；而2019年至2025年全球传统封装CAGR仅为1.9%，低于先进封装。据Frost&Sullivan测算，2016-2020年中国大陆先进封装的CAGR为16.96%，规模从187.7亿增长至351.3亿；传统封装的CAGR为11.90%，规模从1376.6亿元增长至2158.2亿元。预计2021-2025年中国大陆先进封装CAGR为29.91%，规模从399亿元增长至1136.6亿元；传统封装的CAGR为1.66%，规模从2261.1亿增长为2415.3亿。

中国先进封装封装市场增长迅速

来源：Frost & Sullivan

全球先进封装占比提升

来源：Yole

系统级封装为先进封装的主要贡献者。根据 Yole 统计数据，2019 年全球系统级封装规模为 134 亿美元，占全球整个封测市场的份额为 23.76%，预测到 2025 年全球系统级封装规模将达到 188 亿美元，年均复合增长率为 5.81%。

系统级封装能够很好兼顾性能与空间，具有较高灵活性，可以以实现终端电子产品的轻薄短小、多功能、低功耗等特性要求，同时封装级别元件的集成相比于 Chiplet 和 SoC 有更高的灵活性。以 Apple Watch S4 为例，系统级封装技术使其封装面积从 94.6mm2 减小 37%至 59.94mm2 （根据 Yole）。因此系统级封装在消费电子、可穿戴设备等轻巧型产品中大量应用。

系统封测下游占比

来源：Yole

高密度细间距凸点倒装产品（FC）类产品在移动和消费市场发展空间较大。所谓“倒装”是相对于传统的金属线键合连接方式（WireBonding，WB）而言的。WB相比，FC封装技术的I/O数多；互连长度缩短，电性能得到改善；散热性好，芯片温度更低；封装尺寸与重量也有所减少。据Yole数据，到2026年，FC-CSP（倒装芯片级尺寸封装）细分市场将达到100亿美元以上。按收入细分，移动和消费市场占2019年先进封装总收入的85%，Yole预计到2025年复合年增长率为5.5%，占先进封装总收入的80%。而FC-CSP封装在移动和消费市场中占有一席之地，主要用于PC、服务器和汽车应用中使用的智能手机APU、RF组件和DRAM设备。

性价比是扁平无引脚封装产品（QFN/DFN）的一大优势。如果单纯比较价格，QFN相对于传统的DIP/SOP封装更高，但低于BGA类封装；从性价比角度，QFN具备更高的性价比。在低端性能芯片的红海市场，由于成本压力过大设计公司还会选择传统的DIP、SOP封装；但是在中端性能芯片的市场上，设计公司则往往会选择可造性强、成本合适的QFN封装，更高端性能的芯片维持BGA或CSP封装。从实际案例来看，大型芯片设计公司在市场推广的时候往往会QFN和BGA两套封装方案同时推出（在芯片可使用QFN和BGA两种封装条件下），而QFN价格比BGA更低。