最近兩天，先進封裝技術在臺灣地區掀起了新一波熱潮，焦點企業是AMD和臺積電。
本周，AMD宣布攜手臺積電，開發出了3D chiplet技術，并且將于今年年底量產相應芯片。AMD總裁兼CEO蘇姿豐表示，該封裝技術具有突破性，采用先進的hybrid bond技術，將AMD的chiplet架構與3D堆棧結合，提供比2D chiplet高出超過200倍的互連密度，以及比現有3D封裝解決方案高出15倍的密度。據悉，AMD與臺積電合作開發的這項技術，功耗低于現有的3D解決方案，也是全球最具彈性的active-on-active硅晶堆棧技術。
當下，作為Fabless和Foundry兩大領域最杰出的代表，這兩家企業對先進封裝技術的關注程度，也代表了業界的普遍共識。
Yole的數據顯示，2021年，外包半導體封裝和測試（OSAT）企業將花費不低于67億美元用于先進封裝的技術研發、設備采購和基礎設施建設。此外，不只是OSAT，臺積電和英特爾也在先進封裝上花費巨大。
在這場競賽中，最搶眼的有5家企業，分別是日月光（ASE）、臺積電、英特爾、Amkor和江蘇長電（JCET）。其中，臺積電計劃在2021年斥資25億至28億美元，以基于其 INFO、CoWoS 和 SoIC 的產品線來建設封裝廠。Yole估計，臺積電在2020年從先進封裝中獲得了36億美元的營收。
另外，OSAT霸主ASE宣布，將向其晶圓級封裝業務投入20億美元；英特爾則宣布，將在美國亞利桑那州投資200億美元建設晶圓廠，并擴大其在亞利桑那州和俄勒岡州工廠的Foveros/EMIB封裝業務，此外，還將投資先進封裝的合作項目，這方面的合作對象主要是臺積電。
圖：2021年預計用于先進封裝的資本支出，資料來源：Yole
然而，回顧過去兩年，全球先進封裝市場經歷了起伏。
2019年，在總價值680億美元的封裝市場中，先進芯片封裝市場價值約290億美元。當時，有市場分析師表示，2019至2025年間，先進封裝市場的復合年增長率（CAGR）將達到6.6%。該市場的主要驅動力是摩爾定律放緩，催生出異質集成，同時包括5G、人工智能、高性能計算和物聯網在內的應用也在推動著先進封裝市場的發展。在這樣的背景下，到2025年，先進封裝將占整個封裝市場份額的50%左右。
然而，進入2020年以后，突如其來的疫情對半導體業產生了較大影響，先進封裝市場業未能幸免，全年出現萎縮，同比減少了7%，而傳統封裝市場則減少了15%左右。
但進入2021年以后，半導體市場發展明顯好轉，先進封裝市場水漲船高。在即將到來的下半年，各大廠商必定會在這方面進一步加大投入力度，以爭取先機。
臺積電引領先進封裝
本周，在臺積電2021 線上技術研討會期間，除了介紹先進制程的規劃和進展情況之外，該公司還重點闡述了先進制程發展情況，特別是揭露了3DFabric系統整合解決方案，并將持續擴展由三維硅堆棧及先進封裝技術組成的3DFabric。
臺積電指出，針對高性能運算應用，將于2021年提供更大的光罩尺寸，以支持整合型扇出暨封裝基板（InFO_oS）和CoWoSR封裝方案，運用范圍更大的布局規劃來整合“小芯片”及高帶寬內存。
此外，系統整合芯片方面，芯片堆棧于晶圓之上的版本預計今年完成7nm的驗證，并于2022年在嶄新的全自動化晶圓廠開始生產。
針對移動應用，臺積電則推出了InFO_B解決方案，將移動處理器整合于輕薄精巧的封裝之中，提供強化的性能和功耗效率，并且支持移動設備芯片制造廠商封裝時所需的動態隨機存取內存堆棧。
臺積電還將先進封裝的業務拓展到了日本，這也需要一筆可觀的投資。日本經產省表示，臺積電將在日本茨城縣筑波市設立研發據點，總經費約370億日元，日本政府將出資總經費約5成予以支持。據悉，擁有領先封裝技術的日本企業Ibiden、半導體裝置廠商芝浦機械（Shibaura Machine ）等與半導體有關的約20家日本企業有望參與研發，重點就是“小芯片”和3D封裝技術。
今年3月，臺積電在日本成立了一家子公司（臺積電日本3D IC研究開發中心），今后計劃在位于茨城縣筑波市與經產省有關的研究機關（產業技術總合研究所）無塵室內設立研究用的生產線。預計今年夏天起整備測試產線，明年起正式進行研發。
英特爾投資35億美元
5月份，英特爾宣布，將投資35億美元，為其位于新墨西哥州的里奧蘭喬工廠配備先進的封裝設備，包括Foveros技術。預計2021年底動工。
英特爾于2019年推出了先進封裝技術Foveros，它允許die實現3D“面對面”的堆疊。允許基本單元die上面有一個更“活躍”的die，如邏輯，存儲，FPGA或模擬/RF die。
目前來看，在先進封裝技術及商業模式方面，英特爾正在向臺積電靠攏，這也從一個側面反應出這些年臺積電在該領域的發展策略和投入的成功。
不久前，英特爾發布了IDM 2.0戰略，該公司表示，該戰略的一個關鍵點就在于先進封裝，這使英特爾能夠提供更好的產品。
日月光迎來“甜蜜點”
近期，有消息稱日月光拿下了蘋果Apple Watch、WiFi 6/6E、AirPods等SiP（系統級封裝）模組訂單，而從目前的市場行情來看，SiP在2021年將繼續保持快速發展勢頭。
2020年至今，日月光在先進封裝研發方面取得了多項成果，具體包括：覆晶封裝方面，實現了7nm/10nm芯片制程技術認證，14nm/16nm銅制程/超低介電芯片覆晶封裝應用、銀合金線于混合式覆晶球格陣列式封裝技術；焊線封裝方面，開發了第二代先進整合組件內埋封裝技術、超細間距與線徑銅/金焊線技術，移動式存儲技術、晶圓級扇出式RDL 打線封裝；晶圓級封裝方面，有扇出型30um芯片厚度研磨前切割技術、8 Hi HBM CPD晶圓高精準度（+/-2um）研磨技術、晶圓穿導孔、玻璃基板封裝、晶圓級芯片尺寸六面保護封裝技術開發、扇出型PoP芯片產品開發、晶粒貼合晶圓制程技術；先進封裝與模組方面，開發了低功耗天線設計與封裝技術、可彎曲基板及封裝技術、雙面薄化無線通訊模組技術、5G天線封裝等；面板級封裝方面，開發了扇出型動態補償光罩之面板級封裝技術。
在此基礎上，日月光將在2021年持續擴大先進制程與產能規模，特別是在5G、SiP、感應器、車用電子及智能型裝置方面，會進一步加大投入力度。此外，預計多芯片及感應器相關需求會增加，這些將成為該公司生產的“甜蜜點”。
Amkor實力不俗
在先進封裝技術方面，Amkor也是一支重要力量，來自多個市場的客戶都在利用Amkor先進技術實現小型化，提高性能與可靠性并降低系統成本。這些對先進封裝（特別是先進SiP封裝）的需求增長推動著該公司收入的增長。Amkor的SiP封裝在消費類和汽車市場上已站穩腳跟，在智能手機市場也展現出了實力。
江蘇長電逆襲
在過去的一年，江蘇長電科技不斷加大研發投入力度，研發費用同比增長 5.2%，核心技術涵蓋各種先進封裝技術，并在2020年實現先進封裝營收的大幅提升。
具體來看，在SiP方面，尤其是射頻領域的SiP封裝，長電科技不斷積累著優勢，對承接5G應用等通信市場的封裝需求起到了決定性作用。2020年底50億定向增發獲批，長電科技在這一領域的產能和技術優勢將持續擴大。
在晶圓級封裝方面，長電科技的技術領先優勢也在不斷擴大。考慮到便攜性，消費電子市場客戶往往對芯片封裝尺寸要求嚴格，例如TWS耳機等熱門產品必須用到晶圓級封裝技術才能滿足尺寸的要求。長電科技已經是eWLB和WLCSP封裝領域最大的供應商，隨著消費電子頭部客戶不斷整合集中，對晶圓級封裝產品的需求也將持續增長。
近期，長電科技還成立了“汽車電子事業中心”。汽車芯片對可靠性的要求很高，符合車規的產能認證需要長期的投入和規劃。長電科技不但擁有傳統封裝的車規產能，并且在車規產品上不斷創新，車規級倒裝產品正在走向大規模量產。
結語
隨著芯片制程節點不斷縮小，摩爾定律逼近極限，先進封裝是后摩爾時代的必然選擇。其中，SiP是半導體封裝的重要發展方向之一，其有研發周期短、節省空間等優勢，是龍頭封裝企業長期戰略布局的重點。
另外，封裝對于提升芯片整體性能越來越重要，隨著先進封裝朝著小型化和集成化的方向發展，技術壁壘不斷提高。未來，先進封裝市場規模有望快速提升，技術領先的龍頭廠商則會享受最大紅利。
