先进封装“内卷”升级
对于中国大陆而言，半导体依然属于朝阳产业，但从全球视角来看，该行业已经发展到很成熟的阶段，也经常有业界人士表示，半导体已经是夕阳产业，从越来越激烈的竞争态势来看，这种说法不无道理。
当下，中国大陆半导体产业，特别是ic设计和封装测试，由于参与者众多，竞争不断加剧，但整体发展水平还不高，因此，在这两个领域，中低端产品和服务“内卷”严重，要想突破这个怪圈，必须向高端方向发展。与此同时，国际大厂，无论是ic设计，晶圆代工，还是封装测试，则开始在中高端产品和服务方面加剧竞争，特别是在目前全球经济不景气的时段，半导体产品需求疲弱，国际大厂在高精尖技术领域的“内卷”也在加剧，封装就是典型代表，因为封装测试是半导体芯片生产的最后一个环节，其技术含量相对于晶圆代工要低一些，因此，国际大厂在这部分的“内卷”更明显，且已经从传统封装技术，延续到先进封装。
01先进封装简介 与传统封装技术相比，先进封装具有小型化、轻薄化、高密度、低功耗和功能融合等优点，不仅可以提升性能、拓展功能、优化形态，相比系统级芯片（soc），还可以降低成本。
传统封装技术主要包括直插型封装、表面贴装、针栅阵列（pga）等，当然，它们下面还有细分技术种类，这里就不赘述了。先进封装技术则可以分为两个发展阶段：首先是以球栅阵列、倒装芯片（flip-chip, fc）为代表的技术，它们已经发展到比较成熟的阶段；其次是以先进系统级封装（sip）、晶圆级封装（wlp）为代表的技术，由传统的二维走向三维封装，目前，这类技术最为先进，且处于成长期，还没有完全成熟。本文主要讨论的就是这些还没有完全成熟的先进封装技术。
sip是一个非常宽泛的概念，广义上看，它囊括了几乎所有多芯片封装技术，但就最先进sip封装技术而言，主要包括 2.5d/3d fan-out（扇出）、embedded、2.5d/3d integration，以及异构chiplet封装技术。
晶圆级封装分为扇入型(fan-in)和扇出型(fan-out)。扇入型封装直接在原硅片上完成，是在原芯片尺寸内部将所需要的 i/o排列完成，封装尺寸基本等于芯片尺寸；扇出型封装是扇入型的改良版本，制程与扇入型基本一致，不同之处在于其并不是在原始硅片上做，而是将芯片切割下来，然后重组晶圆，这样做的目的是制造扇出区的空间。
2.5d/3d fan-out 由扇出型晶圆级封装技术发展而来，其i/o数多达数千个，是目前最先进的封装技术，广泛应用于移动设备，特别是智能手机。
据yole统计，2021年先进封装市场规模为374亿美元，预计2027年之前，将以9.6%的复合年增长率（cagr）增长至650亿美元。
目前，广义层面的先进封装市场，倒装（flip-chip）的规模最大，占据着80%的先进封装市场份额，其次是晶圆级扇入和扇出型封装，而晶圆级封装相对于整体先进封装市场规模还比较小，主要受制于先进制程工艺掌握在少数几家厂商手中，但从增长幅度和发展潜力来看，3d堆叠/ embedded /晶圆级扇出型是发展最快的三大封装技术。
到2027年，预计2d/3d封装市场规模将达到150亿美元，扇出型wlp约为40亿美元，扇入型约为30亿美元，embedded 约为2亿美元。与传统封装相比，先进封装的应用范围不断扩大，预计到2027年将占整个封装市场的50%以上。
02不同业态厂商的发展路线
近些年，除了传统委外封测代工厂（osat）之外，晶圆代工厂（foundry）、idm也在大力发展先进封装或相关技术，甚至有ic设计公司（fabless）和oem也参与其中。
不同业态的厂商，其在封装业务方面投入的资源也有所不同，技术发展路线也存在差异。总体而言，最具代表性的企业包括四家，分别是台积电、日月光、英特尔和三星电子，其中，台积电和三星电子是foundry，英特尔是idm，日月光是osat。
由于在发展先进封装技术和业务方面具有前瞻性，再经过多年积累和发展，目前，台积电已成为先进封装技术的引领者，相继推出了基板上晶圆上的芯片（chip on wafer on substrate, cowos）封装、整合扇出型（integratedfan-out, info）封装、系统整合芯片（system on integrated chips,soic）等。英特尔则紧追其后，推出了emib、foveros和co-emib等先进封装技术，力图通过2.5d、3d和埋入式3种异构集成形式实现互连带宽倍增与功耗减半的目标。三星电子相对落后一些，为了追赶台积电，前些年推出了扇出型面板级封装（fan-out panel level package, foplp）技术，在大面积的扇出型封装上进一步降低封装体的剖面高度、增强互连带宽、压缩单位面积成本，目的是取得更高的性价比。
foundry方面，由于2.5d/3d封装技术中涉及前道工序的延续，晶圆代工厂对前道制程非常了解，对整体布线的架构有更深刻的理解，因此，在高密度封装方面，foundry比传统osat厂更具优势。另外，foundry更擅长扇出型封装，在这方面的投入更多，主要原因是扇出型封装的i/o数量更多，而且定制化程度较高，从发展情势来看，传统osat厂在扇出型封装方面将会受到较大冲击，未来的市场份额越来越小。yole预计到2024年，foundry将会占据71%的扇出型封装市场，而osat的市场份额将会降至19%。
以台积电为例，2020年，该公司将其soic、info、cowos等3dic技术，整合命名为tsmc 3d fabric，进一步将制程工艺和封装技术深度整合，以加强竞争力。
台积电用于手机ap的info封装技术，是几乎不使用封装载板的info_pop(package-on-package)，与osat以载板技术为基础的fc-pop分庭抗礼。
最先进封装技术多用于手机芯片，如应用处理器ap。在手机ap封装结构组成中，下层为逻辑ic，上层为dram，若采用info_pop技术，芯片客户必须先采购dram，但因为dram有类似期货的价格走势，加上晶圆级fan-out成本高昂，近年来，虽然info_pop已经发展到第七代，实际有量产订单的，还是以苹果ap为主。
考虑到dram的采购成本，台积电推出了仅有下层逻辑ic封装部分的info_b(bottom only)衍生技术，据了解，联发科等对于此技术兴趣浓厚，毕竟，手机ap兼顾效能、功耗、体积、散热等的发展趋势未变，或许fan-out技术正是抗衡高通，追赶苹果的关键。
一线ic设计公司曾指出，手机芯片厂商虽然有导入fan-out等先进封装技术的意愿，但产线会先锁定少数顶级旗舰级ap，同时会优先考虑最具量产经验的foundry。日月光、amkor、长电等osat厂，强项是需求量庞大的载板型fc封装技术，即便是4nm、3nm制程，fc封装仍是具有性价比优势的首选。但是，ic设计公司需要更多的差异化产品和服务，在ic设计公司取得先进制程产能后，进入后段封装流程，市面上唯一具有手机ap fan-out封装大规模量产经验的，只有台积电。
三星方面，先进封装技术相对台积电起步较晚，三星原本想以扇出型面板级封装（foplp）技术抢夺手机ap市场份额，然而，三星一直未能很好地解决foplp的翘曲等问题，同时，foplp封装的芯片精度无法与晶圆级封装相比，使得良率和成本难题无法得到改善。目前，采用foplp量产的芯片仍然以智能穿戴设备应用为主，还无法在智能手机等要求更高的应用实现规模量产。
面对并不成功的foplp，三星于2020年推出了3d堆叠技术“x-cube”，2021年还对外宣称正在开发“3.5d封装”技术。
为了在先进封装技术方面追赶竞争对手，2022年6月，三星ds事业部成立了半导体封装工作组（tf），该部门直接隶属于ds事业本部ceo。
作为idm，英特尔也在积极布局2.5d/3d封装，其封装产品量产时间晚于台积电。英特尔2.5d封装的代表技术是emib，可以对标台积电的cowos技术，3d封装技术foveros对标台积电的info。不过，目前及可预见的未来一段时期内，英特尔的封装技术主要用在自家产品上，对市场造成的影响较小。
与foundry、idm相比，传统osat在多功能性基板整合组件方面（比如 sip 封装）占据优势，其市场份额也更大。另外，osat擅长扇入型封装，仍将是市场的主要玩家。
相对于foundry的sip封装技术，osat厂（日月光等）的优势在于异构集成，例如苹果手表s系列高密度整合了各种有源和无源器件，相关技术多用于射频、基站、车用电子等领域的多种器件集成。而foundry对该领域的布局意愿不大，主要精力放在了高性能计算、高端传感所需的高难度、高密度封装工艺上。因此，对于osat来说，异构sip封装是一个稳定的增量市场。据yole统计，2020年，osat占据60%的sip市场份额，而foundry和idm分别占据14%和25%。
03结语
对于国际大厂而言，传统封装技术已经被淹没在“红海”之中，没有什么投资价值了。而随着先进制程工艺发展与摩尔定律越来越不匹配，退而求其次，需要在先进封装工艺方面下功夫，这是市场应用发展提出的需求。因此，国际大厂，特别是在先进制程工艺方面处于行业领先地位的厂商，无论是foundry，还是idm，都开始在最先进封装领域投下重注，以求在先进制程+先进封装融合方面形成护城河，以在未来的竞争中占据更有利的位置。
在发展最先进封装技术的道路上，不同业态厂商所选择的路线也有所不同。
传统osat没有芯片制造的前道工序，其封装技术对与制程工艺的融合和匹配度要求不高，因此，osat仍以多芯片的sip封装为主要发展方向。
foundry则与osat正相反，需要发挥其前道芯片先进制造工艺的优势，走的是芯片制造+封装高度融合的路线。
idm则介于foundry和osat之间，更加平衡，无论是晶圆级封装，还是先进sip，在idm那里都有较为广阔的用武之地。而就目前情况来看，在与先进制程工艺（10nm以下）匹配的先进封装技术方面，能够驾驭并愿意投入重注的idm仅有英特尔一家。由于外售份额非常有限，与头部foundry和osat相比，英特尔发展最先进封装技术以“自娱自乐”为主，未来能否有拓展，就要看该公司晶圆代工业务的发展情况了。
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当下，中国大陆半导体产业，特别是ic设计和封装测试，由于参与者众多，竞争不断加剧，但整体发展水平还不高，因此，在这两个领域，中低端产品和服务“内卷”严重，要想突破这个怪圈，必须向高端方向发展。与此同时，国际大厂，无论是ic设计，晶圆代工，还是封装测试，则开始在中高端产品和服务方面加剧竞争，特别是在目前全球经济不景气的时段，半导体产品需求疲弱，国际大厂在高精尖技术领域的“内卷”也在加剧，封装就是典型代表，因为封装测试是半导体芯片生产的最后一个环节，其技术含量相对于晶圆代工要低一些，因此，国际大厂在这部分的“内卷”更明显，且已经从传统封装技术，延续到先进封装。
01先进封装简介 与传统封装技术相比，先进封装具有小型化、轻薄化、高密度、低功耗和功能融合等优点，不仅可以提升性能、拓展功能、优化形态，相比系统级芯片（soc），还可以降低成本。
传统封装技术主要包括直插型封装、表面贴装、针栅阵列（pga）等，当然，它们下面还有细分技术种类，这里就不赘述了。先进封装技术则可以分为两个发展阶段：首先是以球栅阵列、倒装芯片（flip-chip, fc）为代表的技术，它们已经发展到比较成熟的阶段；其次是以先进系统级封装（sip）、晶圆级封装（wlp）为代表的技术，由传统的二维走向三维封装，目前，这类技术最为先进，且处于成长期，还没有完全成熟。本文主要讨论的就是这些还没有完全成熟的先进封装技术。
sip是一个非常宽泛的概念，广义上看，它囊括了几乎所有多芯片封装技术，但就最先进sip封装技术而言，主要包括 2.5d/3d fan-out（扇出）、embedded、2.5d/3d integration，以及异构chiplet封装技术。
晶圆级封装分为扇入型(fan-in)和扇出型(fan-out)。扇入型封装直接在原硅片上完成，是在原芯片尺寸内部将所需要的 i/o排列完成，封装尺寸基本等于芯片尺寸；扇出型封装是扇入型的改良版本，制程与扇入型基本一致，不同之处在于其并不是在原始硅片上做，而是将芯片切割下来，然后重组晶圆，这样做的目的是制造扇出区的空间。
2.5d/3d fan-out 由扇出型晶圆级封装技术发展而来，其i/o数多达数千个，是目前最先进的封装技术，广泛应用于移动设备，特别是智能手机。
据yole统计，2021年先进封装市场规模为374亿美元，预计2027年之前，将以9.6%的复合年增长率（cagr）增长至650亿美元。
目前，广义层面的先进封装市场，倒装（flip-chip）的规模最大，占据着80%的先进封装市场份额，其次是晶圆级扇入和扇出型封装，而晶圆级封装相对于整体先进封装市场规模还比较小，主要受制于先进制程工艺掌握在少数几家厂商手中，但从增长幅度和发展潜力来看，3d堆叠/ embedded /晶圆级扇出型是发展最快的三大封装技术。
到2027年，预计2d/3d封装市场规模将达到150亿美元，扇出型wlp约为40亿美元，扇入型约为30亿美元，embedded 约为2亿美元。与传统封装相比，先进封装的应用范围不断扩大，预计到2027年将占整个封装市场的50%以上。
02不同业态厂商的发展路线
近些年，除了传统委外封测代工厂（osat）之外，晶圆代工厂（foundry）、idm也在大力发展先进封装或相关技术，甚至有ic设计公司（fabless）和oem也参与其中。
不同业态的厂商，其在封装业务方面投入的资源也有所不同，技术发展路线也存在差异。总体而言，最具代表性的企业包括四家，分别是台积电、日月光、英特尔和三星电子，其中，台积电和三星电子是foundry，英特尔是idm，日月光是osat。
由于在发展先进封装技术和业务方面具有前瞻性，再经过多年积累和发展，目前，台积电已成为先进封装技术的引领者，相继推出了基板上晶圆上的芯片（chip on wafer on substrate, cowos）封装、整合扇出型（integratedfan-out, info）封装、系统整合芯片（system on integrated chips,soic）等。英特尔则紧追其后，推出了emib、foveros和co-emib等先进封装技术，力图通过2.5d、3d和埋入式3种异构集成形式实现互连带宽倍增与功耗减半的目标。三星电子相对落后一些，为了追赶台积电，前些年推出了扇出型面板级封装（fan-out panel level package, foplp）技术，在大面积的扇出型封装上进一步降低封装体的剖面高度、增强互连带宽、压缩单位面积成本，目的是取得更高的性价比。
foundry方面，由于2.5d/3d封装技术中涉及前道工序的延续，晶圆代工厂对前道制程非常了解，对整体布线的架构有更深刻的理解，因此，在高密度封装方面，foundry比传统osat厂更具优势。另外，foundry更擅长扇出型封装，在这方面的投入更多，主要原因是扇出型封装的i/o数量更多，而且定制化程度较高，从发展情势来看，传统osat厂在扇出型封装方面将会受到较大冲击，未来的市场份额越来越小。yole预计到2024年，foundry将会占据71%的扇出型封装市场，而osat的市场份额将会降至19%。
以台积电为例，2020年，该公司将其soic、info、cowos等3dic技术，整合命名为tsmc 3d fabric，进一步将制程工艺和封装技术深度整合，以加强竞争力。
台积电用于手机ap的info封装技术，是几乎不使用封装载板的info_pop(package-on-package)，与osat以载板技术为基础的fc-pop分庭抗礼。
最先进封装技术多用于手机芯片，如应用处理器ap。在手机ap封装结构组成中，下层为逻辑ic，上层为dram，若采用info_pop技术，芯片客户必须先采购dram，但因为dram有类似期货的价格走势，加上晶圆级fan-out成本高昂，近年来，虽然info_pop已经发展到第七代，实际有量产订单的，还是以苹果ap为主。
考虑到dram的采购成本，台积电推出了仅有下层逻辑ic封装部分的info_b(bottom only)衍生技术，据了解，联发科等对于此技术兴趣浓厚，毕竟，手机ap兼顾效能、功耗、体积、散热等的发展趋势未变，或许fan-out技术正是抗衡高通，追赶苹果的关键。
一线ic设计公司曾指出，手机芯片厂商虽然有导入fan-out等先进封装技术的意愿，但产线会先锁定少数顶级旗舰级ap，同时会优先考虑最具量产经验的foundry。日月光、amkor、长电等osat厂，强项是需求量庞大的载板型fc封装技术，即便是4nm、3nm制程，fc封装仍是具有性价比优势的首选。但是，ic设计公司需要更多的差异化产品和服务，在ic设计公司取得先进制程产能后，进入后段封装流程，市面上唯一具有手机ap fan-out封装大规模量产经验的，只有台积电。
三星方面，先进封装技术相对台积电起步较晚，三星原本想以扇出型面板级封装（foplp）技术抢夺手机ap市场份额，然而，三星一直未能很好地解决foplp的翘曲等问题，同时，foplp封装的芯片精度无法与晶圆级封装相比，使得良率和成本难题无法得到改善。目前，采用foplp量产的芯片仍然以智能穿戴设备应用为主，还无法在智能手机等要求更高的应用实现规模量产。
面对并不成功的foplp，三星于2020年推出了3d堆叠技术“x-cube”，2021年还对外宣称正在开发“3.5d封装”技术。
为了在先进封装技术方面追赶竞争对手，2022年6月，三星ds事业部成立了半导体封装工作组（tf），该部门直接隶属于ds事业本部ceo。
作为idm，英特尔也在积极布局2.5d/3d封装，其封装产品量产时间晚于台积电。英特尔2.5d封装的代表技术是emib，可以对标台积电的cowos技术，3d封装技术foveros对标台积电的info。不过，目前及可预见的未来一段时期内，英特尔的封装技术主要用在自家产品上，对市场造成的影响较小。
与foundry、idm相比，传统osat在多功能性基板整合组件方面（比如 sip 封装）占据优势，其市场份额也更大。另外，osat擅长扇入型封装，仍将是市场的主要玩家。
相对于foundry的sip封装技术，osat厂（日月光等）的优势在于异构集成，例如苹果手表s系列高密度整合了各种有源和无源器件，相关技术多用于射频、基站、车用电子等领域的多种器件集成。而foundry对该领域的布局意愿不大，主要精力放在了高性能计算、高端传感所需的高难度、高密度封装工艺上。因此，对于osat来说，异构sip封装是一个稳定的增量市场。据yole统计，2020年，osat占据60%的sip市场份额，而foundry和idm分别占据14%和25%。
03结语
对于国际大厂而言，传统封装技术已经被淹没在“红海”之中，没有什么投资价值了。而随着先进制程工艺发展与摩尔定律越来越不匹配，退而求其次，需要在先进封装工艺方面下功夫，这是市场应用发展提出的需求。因此，国际大厂，特别是在先进制程工艺方面处于行业领先地位的厂商，无论是foundry，还是idm，都开始在最先进封装领域投下重注，以求在先进制程+先进封装融合方面形成护城河，以在未来的竞争中占据更有利的位置。
在发展最先进封装技术的道路上，不同业态厂商所选择的路线也有所不同。
传统osat没有芯片制造的前道工序，其封装技术对与制程工艺的融合和匹配度要求不高，因此，osat仍以多芯片的sip封装为主要发展方向。
foundry则与osat正相反，需要发挥其前道芯片先进制造工艺的优势，走的是芯片制造+封装高度融合的路线。
idm则介于foundry和osat之间，更加平衡，无论是晶圆级封装，还是先进sip，在idm那里都有较为广阔的用武之地。而就目前情况来看，在与先进制程工艺（10nm以下）匹配的先进封装技术方面，能够驾驭并愿意投入重注的idm仅有英特尔一家。由于外售份额非常有限，与头部foundry和osat相比，英特尔发展最先进封装技术以“自娱自乐”为主，未来能否有拓展，就要看该公司晶圆代工业务的发展情况了。
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