全球龍頭晶圓廠介紹：主導(dǎo)Chiplet技術(shù)路線

• 陳博 2023年11月3日 來(lái)源：中研網(wǎng) 799 48
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2019 年臺(tái)積電推出 SoIC 技術(shù)，包括 chip-on-wafer（COW）和 wafer-on-wafer（WOW）兩種方案。與 CoWoS 和 InFO 不同，前面兩種方案是在封 裝環(huán)節(jié)將完成晶圓級(jí)封裝的邏輯芯片、HBM、Interposer等進(jìn)行堆疊，因此成為 后道 3D 制造（Back End 3D Fabric）

1、臺(tái)積電

晶圓代工龍頭臺(tái)積電是 Chiplet 工藝的全球領(lǐng)軍者，也是當(dāng)前業(yè)內(nèi)主流算力 芯片廠商的主要供應(yīng)商，因此我們將做著重介紹。其于 2021 年將 2.5D/3D 先進(jìn) 封裝相關(guān)技術(shù)整合推出 3DFabric 平臺(tái)，由于 Chiplet 技術(shù)涉及芯片的堆疊，因此 臺(tái)積電將其命名為 3DFabric?技術(shù)，旗下?lián)碛?CoWoS、InFO、SoIC 三種封裝 工藝，代表當(dāng)前 Chiplet 技術(shù)的三種主流形式。Intel 和三星各自都有類(lèi)似的 2.5D/3D 封裝工藝，盡管命名不同，但結(jié)構(gòu)與臺(tái)積電方案類(lèi)似。 前段技術(shù) 3D SoIC 利用芯片間直接銅鍵合，具有更小間距;后段技術(shù) 2.5D 方面，CoWos 擴(kuò)展至三種不同轉(zhuǎn)接板技術(shù)，InFO 將封裝凸塊直接連接到再分配 層。

(1)CoWoS

2012 年臺(tái)積電與 Xilinx 共同開(kāi)發(fā)集成電路封裝解決方案 CoWoS，該封裝技 術(shù)已成為高性能和高功率設(shè)計(jì)的實(shí)際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。CoWoS-S 采用硅中介層，可以 為高性能計(jì)算應(yīng)用提供更高的性能和晶體管密度; CoWoS-R 采用 RDL 中介層， 利用 InFO 技術(shù)進(jìn)行互連，更強(qiáng)調(diào)小芯片間的互連; CoWoS-L 融合 CoWoS-S 和InFO 技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使用夾層與 LSI(局部硅互連)芯片進(jìn)行互連，使用 RDL 層進(jìn)行 電源和信號(hào)傳輸，提供了靈活的集成。英偉達(dá)、博通、谷歌、亞馬遜、NEC、 AMD、賽靈思、Habana 等公司已廣泛采用 CoWoS 技術(shù)。

(2)InFO

2017年臺(tái)積電宣布2.5D封裝技術(shù)InFO(Integrated Fanout technology) 集成扇出晶圓級(jí)封裝。臺(tái)積電的 InFO 技術(shù)使用 polyamide 代替 CoWoS 中的硅 中介層，降低了成本和封裝高度，促進(jìn)大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。InFO 具有高密度的 RDL，適用于移動(dòng)、高性能計(jì)算等需要高密度互連和性能的應(yīng)用。

(3)SoIC

2019 年臺(tái)積電推出 SoIC 技術(shù)，包括 chip-on-wafer(COW)和 wafer-on-wafer(WOW)兩種方案。與 CoWoS 和 InFO 不同，前面兩種方案是在封 裝環(huán)節(jié)將完成晶圓級(jí)封裝的邏輯芯片、HBM、Interposer等進(jìn)行堆疊，因此成為 后道 3D 制造(Back End 3D Fabric)，而 SoIC 是在前道晶圓制造環(huán)節(jié)，就在邏 輯芯片上制造 TSV 通孔，并將邏輯芯片之間(或邏輯芯片的晶圓之間)進(jìn)行堆疊， 這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為前道 3D 制造(Front End 3D Fabric)，完成堆疊后的晶圓切割后 可再進(jìn)行類(lèi)似 InFO 和 CoWoS 的后道封裝。因此，SoIC 與 InFO/CoWoS 并非 并列、替代關(guān)系，而是將 InFO/CoWoS 所用到的單顆 SoC 替換成了經(jīng)過(guò) 3D 堆 疊的多顆 SoC。 SoIC 是臺(tái)積電異構(gòu)小芯片封裝的關(guān)鍵，具有高密度垂直堆疊性能，與 CoWoS 和 InFO 技術(shù)相比 SoIC 可以提供更高的封裝密度和更小的鍵合間隔。

2、 Intel

作為全球 CPU 設(shè)計(jì)龍頭廠商，Intel 同時(shí)亦是領(lǐng)先的 IDM 廠商。其主推的 Chiplet 工藝包括 EMIB 和 Foveros，分別類(lèi)似于臺(tái)積電的 InFO_LSI 和 SoIC。 EMIB 是 2.5D 硅中介層的替代方案，die-substrate 互連通過(guò)傳統(tǒng)覆晶芯片 方式，die-die 橋接的部分用一個(gè)很小的 Si 片實(shí)現(xiàn)，并將這部分嵌入在載板內(nèi)， 和硅中介層(interposer)相比，EMIB 硅片面積更微小、更靈活、更經(jīng)濟(jì);與 傳統(tǒng) 2.5D 封裝的相比，因?yàn)闆](méi)有 TSV，因此 EMIB 技術(shù)具有正常的封裝良率、無(wú) 需額外工藝和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

Foveros技術(shù)是高于EMIB技術(shù)的3D芯片堆疊技術(shù)，利用晶圓級(jí)封裝能力， 與 2D 的 EMIB 封裝方式相比，F(xiàn)overos 更適用于小尺寸產(chǎn)品或?qū)?nèi)存帶寬要求 更高的產(chǎn)品。與 TSMC 的 SoIC/CoWoS/InFO 的關(guān)系類(lèi)似，F(xiàn)overos 與 EMIB 亦 可以配合使用。

3、三星

三星基于“超越摩爾定律”方法的異構(gòu)集成技術(shù)，沿著水平集成和垂直集成 兩種方向，先后研發(fā)出三大先進(jìn)封裝技術(shù)：I-Cube、H-Cube 和 X-Cube。 I-Cube 和 H-Cube 是 2.5D 封裝方案。I-CUBE-S 類(lèi)似臺(tái)積電的 CoWoS-s， I-CUBE-E 類(lèi)似臺(tái)積電的 CoWoS-L。H-Cube 方案則拋棄了大面積的 ABF 基板， 采用面積較小的 ABF 基板或 FBGA 基板疊加大面積的 HDI 基板的方式。 X-Cube 則采用在 3D 空間堆疊邏輯裸片的方法，類(lèi)似臺(tái)積電的 SoIC 方案。 而在芯片之間的互連方式上，X-Cube 可以采用傳統(tǒng)的 u-bump，也可以使用更 高端的混合鍵合(Hybrid Bonding)，Hybrid Bonding 可以容納更高的 I/O 密 度。

4、長(zhǎng)電科技

長(zhǎng)電科技成立于 1972 年，是全球領(lǐng)先的集成電路制造和技術(shù)服務(wù)企業(yè)。主 營(yíng)業(yè)務(wù)包括集成電路的系統(tǒng)集成、設(shè)計(jì)仿真、技術(shù)開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品認(rèn)證、晶圓中測(cè)、 晶圓級(jí)中道封裝測(cè)試、系統(tǒng)級(jí)封裝測(cè)試、芯片成品測(cè)試。公司全面覆蓋主流中高 低封測(cè)技術(shù)，并覆蓋 WLP、2.5D/3D、SIP、高性能倒裝芯片、引線互聯(lián)等先進(jìn) 技術(shù);業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)領(lǐng)域、通信領(lǐng)域、高性能計(jì)算領(lǐng)域、存儲(chǔ)領(lǐng)域的覆蓋。長(zhǎng) 電旗下生產(chǎn)基地全球布局，擁有主營(yíng)先進(jìn)封裝的星科金朋、長(zhǎng)電韓國(guó)、長(zhǎng)電先進(jìn)、 長(zhǎng)電江陰，和主營(yíng)傳統(tǒng)封裝的滁州、宿遷多個(gè)廠區(qū)。

長(zhǎng)電科技在中國(guó)、韓國(guó)和新加坡?lián)碛袃纱笱邪l(fā)中心和六大集成電路成品生產(chǎn) 基地，星科金朋、長(zhǎng)電先進(jìn)、長(zhǎng)電韓國(guó)主營(yíng)先進(jìn)封裝業(yè)務(wù)，而長(zhǎng)電本部江陰廠、 宿遷廠和滁州廠主營(yíng)傳統(tǒng)封裝業(yè)務(wù)。各生產(chǎn)基地分工明確、各具技術(shù)特色和競(jìng)爭(zhēng) 優(yōu)勢(shì)。 2022 年半導(dǎo)體封測(cè)行業(yè)景氣下行，但公司加快高性能封測(cè)領(lǐng)域的研發(fā)和客 戶(hù)產(chǎn)品導(dǎo)入，強(qiáng)化高附加值市場(chǎng)的開(kāi)拓，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)比重，實(shí)現(xiàn)收入和 凈利潤(rùn)逆勢(shì)增長(zhǎng)。2022 年全年，公司實(shí)現(xiàn)營(yíng)收 337.62 億元，同比增長(zhǎng) 10.69%; 實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn) 32.31 億元，同比增長(zhǎng) 9.20%，創(chuàng)歷年新高。 2023 年 Q1，受半導(dǎo)體周期性下行影響，公司業(yè)績(jī)短期承壓，實(shí)現(xiàn)歸母凈利 潤(rùn) 1.10 億元，同比下滑 87.24%，實(shí)現(xiàn)營(yíng)收 58.60 億元，同比下滑 27.99%。

利潤(rùn)率和費(fèi)用率方面，公司在過(guò)去數(shù)年間通過(guò)業(yè)務(wù)規(guī)模增長(zhǎng)、運(yùn)營(yíng)管理精進(jìn)， 實(shí)現(xiàn)了較好的降費(fèi)增效和盈利釋放。2017-2022 年，公司毛利率從 11.71%提升 至 17.04%，期間費(fèi)用率從 13.55%下降至 7.47%，2019 年實(shí)現(xiàn)扭虧為盈，2022 年實(shí)現(xiàn)凈利率 9.57%。2023 年 Q1，受行業(yè)景氣度影響公司毛利率短期下滑至 11.84%，凈利率同步下滑至 1.88%。

從下游市場(chǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)看，公司下游市場(chǎng)以通信和消費(fèi)電子為主。2022 年全年， 公司收入結(jié)構(gòu)中通訊電子占比 39.3%、消費(fèi)電子占比 29.3%、運(yùn)算電子占比 17.4%、工業(yè)及醫(yī)療電子占比 9.6%、汽車(chē)電子占比 4.4%。運(yùn)算電子和汽車(chē)電子 兩大成長(zhǎng)性賽道將是公司重點(diǎn)發(fā)力方向。

欲了解更多中國(guó)半導(dǎo)體材料行業(yè)的未來(lái)發(fā)展前景，可以點(diǎn)擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報(bào)告《2023-2028年中國(guó)半導(dǎo)體材料行業(yè)市場(chǎng)深度全景調(diào)研及投資前景分析報(bào)告》。

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