深度報道先進封裝裝備 AI等技術驅動先進封裝加速發展

Mondo 科技 更新 2024-02-20

(精選報告**:幻影影視行業)。

ai先進封裝行業加速發展,HBM CoUdos 成為重要的增長點。

整體來看,全球先進封裝市場穩步增長,滲透率穩步提公升。 根據Yole Development資料顯示,2021年全球先進封裝市場規模約為321億美元,預計2027年將達到572億美元,期內復合年增長率約為10%,核心增長動力是先進封裝滲透率的快速提公升,2021年約為45%,預計2027年將達到52%。

對於中國大陸市場來說,先進封裝的滲透率更低,2023年僅為39%左右,明顯低於全球(47%)。 未來,受益於對AI、伺服器、資料中心、汽車電子等的需求,我們看好國內先進封裝市場的加速產能。

從細分技術路線的角度來看,翻轉包(FC)仍是先進封裝市場的主要參與者,2預計5D 3D封裝和FO(扇出)封裝的市場規模將迅速擴大。

1)從市場占有率的角度來看根據YOLE資料,2022年全球先進封裝市場FCCSSP和FCBGA總量將達到54%,FC仍將是先進封裝的主要組成部分。 此外,2022 25D 3D包裝約佔全球市場的20%,也是重要組成部分。

2)從增長率的角度來看,根據 Yole 的資料,25D 3D、FCCSP 和 FO 封裝相對先進,從 2021 年到 2027 年的復合年增長率分別達到 % 和 11%。 受益於對 HBM 和 3D NAND 需求的增加以及堆疊層數的增加,全球 3D 封裝市場預計將加速增長,到 2026 年將達到 102 億美元,2019 年至 2026 年的復合年增長率為 29%。

在短期內,受益AI和HPC需求量大,HBM和CODO需求緊張,明顯拉動2對5D 3D封裝的需求將成為先進封裝的重要增量。

1)HBM(高頻寬記憶體):AI和HPC大大提高了對記憶體頻寬的要求,HBM技術的優勢被迅速放大。GPU對大規模平行計算速率的要求不斷提高,但計算過程本身需要同時匹配算力、儲存容量、傳輸能力,儲存的讀取速度和計算的處理速度之間通常存在一定的時間差。

從器件結構來看,HBM是由多層DRAM晶元垂直堆疊在邏輯晶元上,通過TSV工藝實現垂直電氣連線。 與傳統的 DDR 和 GDDR 記憶體相比,HBM 具有明顯更高的傳輸速度、更低的功耗和更小的物理尺寸,更適合 AI 和 HPC 等需要大規模資料處理和高計算效能的領域。

hbm產品的快速迭代和3D堆疊層數的快速增加,對3D先進封裝技術的需求越來越大。 以海力士為例,堆疊層數從原來的 HBM 增加到 HBM3 的 4 層增加到 12 層,推動最大容量從 1GB 擴充套件到 24GB。 在HBM3的基礎上,為了滿足更高階的AI應用,海力士於2023年9月正式推出HBM3E,最大容量36GB,最大頻寬超過118TBS,預計2024H1開始量產。 此外,為了滿足基於HBM3E的高效能DRAM的應用需求,海力士也在積極推進下一代HBM4的開發和產業化。 從器件技術的角度來看,HBM 的每一次迭代都伴隨著 DRAM 堆疊層數的增加,這推動了 3D 先進封裝需求的快速增長和技術難度的不斷提高。

從需求端來看,算力高GPU陸續推出,高效能HBM需求增長有望加速。

1)英偉達:在 H100 供不應求的背景下,將於 2023 年 11 月推出新的 GPU 平台 NVIDIA HGX H200,使用更先進的 HBM3 或 HBM3E,最多 1憑藉 1 TB 的 GPU 記憶體和 38 TBS 的聚合記憶體頻寬,整體效能指標明顯高於 A100 和 H100。 根據《英偉達背後之戰:儲存巨頭爭奪HBM》的資訊,英偉達GH200預計將於2024Q2交付。

2)amd:2023年12月,小公尺300X將上市,其中HBM3搭載8套,AI效能約為H100的1倍3倍,HPC效能約為H2的100倍4次。 未來,受益於NVIDIA、AMD等大容量高計算GPU,HBM3及高階系列產品需求將快速增長。

從供應端來看,三星、海力士、美光加快布局HBM有望迎來擴張高峰。 根據TrendForce集邦諮詢,HBM市場主要由海力士、三星和美光三大儲存公司主導,2022年市場份額為%。 受益於對高效能計算的巨大需求,HBM 三大龍頭加快了新一代 HBM 的部署,同時積極擴大生產儲備。

1) 海力士:在儲存整體低迷的背景下,2023年HBM3營收同比增長5倍以上,實現逆向增長。 根據海力士官網資訊,海力士也在積極推進HBM3E的量產和HBM4的研發。

2)三星:HBM3 處理速度高達 64Gbps,頻寬高達819GbS,2023年購置三星顯示天安工廠部分廠房裝置用於HBM生產,同時計畫建設一條新的HBM大規模生產包裝線,投資7000億至1萬億韓元。

3) 微公尺:據IT之家訊息,將於2023年11月在臺中開設新工廠,專注於HBM3E等的量產,HBM3E計畫於2024年初開始大規模出貨。

CODOS:與HBM互補,HBM與SoC晶元互聯的核心工藝。 從技術角度來看,HBM 具有焊盤數多、基線長度短等特點,25D封裝短基線連線過程。 在 2在5D封裝方案中,台積電的CoUDos技術可以承載更大的邏輯晶元和更多的HBM堆疊,具有高頻寬、低時延等技術優勢,已經實現了成熟的量產應用,這是SoC晶元與HBM之間的主流互連工藝。

在高算力需求的驅動下,各大AI晶元廠商紛紛加快先進封裝訂單,台積電積極擴產COWOS產能。 據經濟觀察社報道,台積電Codos到2023年底的月產能僅為1台積電擁有5萬片晶圓,與前端晶圓製造相比,其先進封裝產能相對有限,成為客戶擴大生產的主要制約因素。 受惠於AI、HPC等領域的旺盛需求,台積電正在對INFO(一體化扇出型)的部分裝置進行改造,以支援COWOS生產,產能有望達到1臺70,000片晶圓。 此外,台積電也在為COWOS生產分配更多的晶圓廠產能,預計2024年CODOS封裝月產能將逐季增加,最終達到26-2.80,000片晶圓。 未來,CODOS擴容彈性有望快速提公升,有望變為25D封裝領域的重要增長分支。

先進封裝技術路線的快速公升級,不斷產生新的工藝要求。

1) FC封裝:核心工藝變化在於新凸塊的製備,涉及光刻、塗膠顯影、蝕刻等傳統圖案化工藝,同時對電鍍銅的需求量較高。

2) WLP封裝:為了實現晶圓和凸塊的電連線,WLP封裝主要增加了重新佈線層(RDL),主要涉及光刻、膠合顯影、蝕刻、濺射沉積、鍍銅等傳統工藝製備工藝。

3)2.5D 3D包:與 2D 封裝相比,矽通孔 (TSV) 為 25D 3D封裝的核心增量技術涉及TSV刻蝕、氣相薄膜沉積、電鍍銅、CMP等工藝。 為了進一步提高裝置的整合度,25D 3D封裝顯著提高了晶圓減薄的技術要求,同時也對臨時鍵合和解鍵以及混合鍵合等高密度互連工藝提出了新的要求。

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