文︱立厷
图︱网络
先进封装就像一个潘多拉魔盒，具有诱人的魅力，对于IDM（集成器件制造商）、代工厂和OSAT（外包半导体组装和测试）具有重要战略意义，因此便有了超过100亿美元的大笔投资。
在《2021年先进封装行业现状报告》中，市场研究公司Yole预测：2026年先进封装市场的收入将从2014年的基数翻一番以上。我们来看具体分析。
先进封装份额与日俱增
先进封装在整个半导体市场中的份额不断增加：到2026年，将占市场的近50％。期间先进封装平台，包括3D堆叠、ED（嵌入式片芯）和扇出的收入复合年增长率最高，分别为22％、25％和15％。
从技术趋势来看，异质集成是半导体创新的关键。先进封装可以提高半导体产品的价值，增加功能，保持并提高性能，同时降低成本。各种各样的多片芯封装（SiP，系统级封装）正在开发，以用于消费、性能和专业应用的高端和低端产品。
另外，半导体制造供应链正在经历不同的变化。IC基板和PCB制造商，如SEMCO、Unimicron、AT＆S和Shinko，正在进入先进封装领域；OSAT正在扩展其测试专业知识，而传统的纯测试玩家正在投资于组装／封装能力；台积电、英特尔和三星已成为新的先进封装技术的关键创新者。
按地理划分的2020年OSAT收入
Yole首席分析师兼封装、组装和基板总监Santosh Kumar断言：“先进封装市场2020年的价值300亿美元，2026年将达475亿美元，复合年增长率为7．4％。同时，传统封装市场将以4．3％的复合年增长率增长，到2026年将达到500亿美元。总封装市场的复合年增长率为6％，同年价值为954亿美元。
先进封装的吸引力是半导体行业经济复苏的一部分。尽管新冠疫情引发了全球经济衰退，但半导体市场在2020年表现强劲；尽管由于全球封锁、远程工作和教育、在线娱乐以及消费者购买行为的转变，行业需求全年不平衡，但2020年全球半导体收入同比增长6．8％，达到4400亿美元。展望未来，到2022年，该市场将增长15％以上，超过5000亿美元。
Yole封装团队首席分析师Avier Shoo强调：“由于先进封装市场的持续发展势头，其在整个半导体市场中的份额正在不断增加，到2026年将达到近50％的市场份额。”他补充道：“就300毫米等厚初制晶圆而言，传统封装仍占主导地位，占总市场的近72％。然而，先进封装在不断增加其晶圆份额，到2026年将增至35％，达到5000多万片。先进封装晶圆的价值几乎是传统封装的两倍，可以为制造商带来高利润率。2020年，倒装芯片约占先进封装市场的80％，到2026年将继续占据相当大的市场份额，超过71％。”
在不同先进封装平台中，各种应用的采用率将继续增加。在2020年至2026年期间，以移动电话为主的无线局域网（WLCSP）将以5％的复合年增长率增长。尽管规模较小（2020年约为5100万美元），但随着电信和基础设施、汽车和移动市场的需求驱动，嵌入式芯片市场预计在未来5年内将以22％的复合年增长率增长。
按平台划分的先进封装收入预测
供应链投资不断
通过对供应链的全面分析，Yole指出，OSAT目前主导着先进封装市场，在初制晶圆方面OSAT约占整个市场的70％。然而，在高端封装领域，包括2．5D／3D堆叠、高密度扇出，大型代工厂（如台积电）和IDM（如英特尔和三星）在高端市场发展迅速，占据了市场主导地位。这些玩家正在大量投资于先进封装技术。事实上，作为一种战略，它有助于将封装从基板转移到晶圆／硅平台。
Yole技术和市场分析师Stefan Chitoraga评论说：“台积电在2020年获得了约36亿美元的先进封装收入，2021年其先进封装业务的资本支出估计为28亿美元，专门针对SoIC、SoW和InFO变体以及CoWoS产品线。与此同时，英特尔对各种先进封装组合的投资，如Foveros、EMIB、Co EMIB，成为实施新领导层公布的IDM 2．0战略的关键。英特尔计划利用外部和内部制造资源，专注于设计导入和增加市场份额，增强其在客户和数据中心领域的领导地位。”
三星正积极投资于先进封装技术，以促进其代工业务，希望成为台积电强有力的替代者。
另一方面，OSAT也在大量投资于先进封装技术，以在利润丰厚的市场上竞争。2020年，OSAT的资本支出同比增长27％，约为60亿美元。尽管受到了新冠疫情的影响，这一战略还是为非常好的财政年度做出了贡献。
总体而言，封装／组装业务（传统上是OSAT和IDM的领域）发生了范式转变。采用不同商业模式的玩家，包括代工厂、基板／PCB供应商、EMS／DM（电子制造服务／设计制造），正在进入组装／封装业务。
先进封装技术占据中心地位
半导体行业已进入一个新时代，移动／消费和其他驱动因素，如大数据、人工智能、5G、高性能计算（HPC）、AR／VR／MR、云／边缘计算、物联网（包括工业物联网）、智能汽车、工业4．0，而超规模数据中心也在创造对系统或子系统的需求，这些系统或子系统需要高计算能力、高速度、更多带宽、低延迟、低功耗、更多功能、更多内存、系统级集成和各种传感器，同时保持低成本。
使用先进封装技术的异构集成是满足这些系统性能要求、提高半导体产品价值、增加功能以及在降低成本的同时保持／提高性能的关键。这给封装供应商带来了巨大的压力，每个客户都需要越来越多的定制。
先进封装的关键技术趋势是：基于芯片实现异构集成的方法；3D NAND、HBM中的WoW（晶圆堆叠晶圆）机会，12或16片芯堆叠，间距缩至35微米；针对数据中心和HPC中的计算，使用混合键合的3D SoC，采用逻辑－逻辑或存储器逻辑堆叠3D IC；支持AI、HPC和网络的大体积封装（约100×100mm2）；封装方面的各种创新支持移动双面模压BGA中的5G毫米波、低介电损耗材料、封装天线（AiP）等。；高密度扇出的开发和采用将加速移动、HPC和网络的发展；使用RDL插入器开发的后上芯（chip last）扇出；大封装全侧（all－side）模压WLCSP封装采用也在增加。
下面这张图很重要，不仅是因为它回溯了半导体封装的发展历史，更重要的是它给出了未来近30年的发展路线图。看来，2D／3D封装将在节点缩小方面发挥越来越重要的作用。
1970－2050年半导体封装路线图
在系统集成级别方面，有点像自动驾驶分级，从L0的半导体片芯／晶圆集成开始，L1级为SiP半导体封装，L2为设备／设备板封装，L3为终端设备封装；L1＋2级是半导体封装＋电路板，既有半导体封装，又有与PCB的集成。
系统集成级别
我们看到，整个封装平台包括各种各样的技术，五大类包括了无基板、有机基板、引线框基板、陶瓷基板和嵌入式片芯。下面还有三层细分封装工艺。
封装系列平台
那么先进封装平台又有哪些工艺呢？同样还是五大类，但工艺种类少了很多。
先进封装平台
从系统集成角度看，先进封装平台与系统集成级别关系密切，呈现出以下分布，除了晶圆级的一些工艺，还有基板／Strip级以及面板级封装工艺。
系统集成与先进封装
半导体与全球经济高度相关
根据世界银行的数据，2021年全球经济将增长5．6％，是80年来最强劲的衰退后速度；2022年将增长4．3％。这种复苏是不平衡的，主要反映了一些主要经济体的大幅反弹。
中国经济预计在2021年将以8．5％的速度增长，而美国经济和许多新兴市场和发展中经济体（EMDE）将以6．8％的速度增长，疫苗接种的障碍继续影响着经济活动。
随着全球经济从新冠疫情引发的全球衰退中反弹，伴随而来的强劲的全球贸易为EMDE复苏提供了契机。不过，全球前景仍面临重大下行风险，包括在EMDE债务水平较高的情况下可能出现新冠疫情和金融压力。决策者将需要平衡支持复苏的需要，同时维护价格稳定和财政可持续性，并继续努力推动促进增长的改革。
在半导体领域，美洲市场的销售额表现突出，2020年增长19．8％。中国仍然是最大的半导体市场，2020年在中国的销售额达到1517亿美元，增长了5．0％。2020年，亚太地区（5．3％）和日本（1．0％）的年销售额也有所增长，但欧洲的年销售额有所下降（－6．0％）
逻辑器件2020年销售额为1175亿美元，内存为1173亿美元，是销售额最大的半导体类别。与2019年相比，逻辑产品的年销售额增长了10．3％，而内存产品的销售额增长了10．2％。在内存领域，NAND闪存产品的年销售额非常突出，2020年增长23．1％，达到495亿美元。2020年，微型IC（包括微处理器）的销售额增长了4．8％，达到696亿美元。2020年，所有非内存产品的销售额合计增长了5．2％，总销售额达到历史最高水平。
全球半导体市场
伴随市场的不确定性，半导体并购不断加剧。在大型收购交易的推动下，2020年成为半导体并购协议创纪录的一年。与2019年相比，并购价值增长272％，达到约1180亿美元。而在过去5年的半导体并购总额中，半导体封装并购总额仅为约40亿美元。
2020年的半导体收购是由大型IC公司推动的，这些公司希望在新兴和高增长市场机会中提升自己的地位，如嵌入式机器学习和人工智能、自动驾驶汽车、电动汽车、云计算服务数据中心的扩展以及连接到物联网的传感器和系统。
主要整合驱动因素包括希望补充有机增长、收入和成本协同效应，以推动业务增长，同时考虑尖端研发成本、规模的重要性，增加互补性和市场占有率的愿望。
寡头垄断领先市场
半导体工业的未来驱动力是数字社会的发展。从遵循摩尔定律玩家的时间顺序来看，摩尔定律在过去几十年（自1965年以来）指导着全球半导体行业，通过节点扩展提高了性能和成本。
2002年（130nm）之后，该行业一直在广泛整合。规模的限制已经打乱了在这一领域中竞争的公司格局。目前，这里已是一个寡头垄断市场，只有少数重要玩家。
具有领先制造能力的玩家数量
在技术路线图方面，正在从纳米尺度转向微米尺度。业界正在研究功能路线图的重要性，先进封装是弥合芯片和PCB之间差距的关键。堆叠片芯?Bump间距（μm）、片芯到基板FC凸点间距（μm）和基板至板BGA球间距（μm）将可能让摩尔定律继续下去。
基于技术和行业预期的趋势
来看一下10家主要厂商的市场情况，包括2家IDM（英特尔、三星）、一家代工厂（TSMC）、全球前5家OSAT（ASE、SPIL、Amkor、PTI、JCET）以及Nepes和Chipbond，加工了约75％的先进封装晶圆。
2020年晶圆先进封装市场份额
这里还有2020年前26名OSAT收入的财务数据，前8位OSAT继续在资本支出和研发方面进行大量投资。投资巨大的顶级OSAT与其他同类厂商形成了很大差距。
2020年前26名OSAT财务概况（百万美元）
前8位OSAT中包括3家中国制造商、4家中国台湾制造商和1家美国制造商。
UTAC失去了去年的第8名。ChipMOS Technologies目前排名第八。如果没有差异化的技术或知识产权作为并购退出策略，则处于尾部的公司将面临更高的风险。不在前8名的球员需要迎头赶上。否则，它们将面临被收购或业务损失的风险。
基于公司总部位置，从2020年前26位OSAT的收入分配可以看出，在排名前25位的OSAT中，位于中国台湾的OSAT在2020年贡献了超过一半的收入，其次是中国大陆；美国位居第三，韩国的OSAT高于马来西亚。
OSAT收入分配
机会在哪里？
人们不禁要问，半导体封装的机会在哪里？它应该是由大趋势创造的半导体硬件需求来驱动，在未来不断增长的8种应用中，将会使用9种主要半导体器件，当然还要满足相应应用所需封装的不同工艺要求。
半导体封装的机会
随着终端消费市场要求智能手机及智能穿戴设备越来越小型化，以及5G、云端、人工智能等技术的深入发展，芯片需要有更高的I／O密度，同时降低封装厚度。芯片只有轻薄短小和更低功耗，才能为应用提供更好的的功能和效能。
