一天吃透一条产业链：半导体先进封装

（来源：合肥市投资基金协会）

01  先进封装产业链定位

02  先进封装VS传统封装

先进封装和传统封装的最大不同，在于芯片与外部系统的电连接方式 —— 传统封装靠细引线连接，像接 “电线” 一样速度慢，而先进封装直接省去引线，改用传输更快的凸块或中间层；先进封装有四个核心要素，分别是如下：

只要一款封装具备这四个要素中的任意一个，就能被称作先进封装，且各要素分工明确。

02-1、凸块（Bump）

其实就是在芯片上做的金属小凸起，核心作用是给芯片提供电气互连的 “点” 接口 —— 简单说，就是帮芯片搭好和外部连接的 “接触点”，让电信号能顺畅传递。

它在 FC、WLP 这些先进封装里用得特别广。经过多年发展，做凸块的金属材质主要有金、铜、铜镍金、锡这几种，不同的金属材质，对应适配不同芯片的封装需求。

02-2、倒装（FlipChip，简称 FC）

本质是把芯片 “翻个面” 扣在基板上 —— 它不用传统的引线，而是靠焊球或凸块把翻过来的芯片和外部系统连起来，这样封装能做得更紧凑。

具体流程很清晰：先在芯片的 I/O 触点（I/O pad）上做出锡铅小球，接着把芯片翻转过来加热，让融化的锡铅球直接和陶瓷基板粘在一起，就能完成连接。现在这种技术主要用在 CPU、GPU、芯片组上，像我们常用的 CPU、内存条这类电子产品，大多都用了倒装芯片技术。

和传统的引线键合比，FC 有明显优势：传统是用细引线连芯片和外部，而 FC 的芯片结构、I/O 端（就是那些锡球）都是朝下的；而且 FC 的 I/O 引出端能分布在整个芯片表面，不像传统只在边缘，所以它的封装密度更高、处理速度也更快。更关键的是，它还能采用类似 SMT（表面贴装技术，平时贴电子元件的常规手段）的方式加工，工艺上更灵活。

02-3、晶圆级封装（WLP）

和传统封装流程相反：传统是先切芯片再封装，WLP 是芯片还在晶圆上时先整体封装 —— 贴好保护层、连好电路后，再把晶圆切成单个芯片，像先给蛋糕胚裹糖霜再切块。

WLP 分两种：扇入型是把导线和锡球固定在晶圆顶部芯片区；扇出型是把芯片重排成模塑晶圆。二者核心区别是扇出型引脚更多、尺寸更大：批量生产时，扇入型因工艺简单更经济；需多引脚或复杂设计时，选扇出型更合适。

目前 WLP 广泛用于存储类（闪速存储器、DRAM 等）、功能类（LCD 驱动器、射频器件等）、模拟类（稳压器、温度传感器等）器件。

02-4、再分布层技术（Redistribution layer，RDL）

RDL 是在晶圆表面沉积金属层与介质层，做出金属布线，将芯片 IO 端口从原位置重排到更宽松的区域，形成面阵列。芯片 IO 通常在边沿，适配传统引线键合但不适合倒装技术，RDL 由此解决接口匹配问题。封装中它能重新分配电路，连接基板引脚或组件，实现复杂连接、提升性能并缩小封装面积。

RDL 在不同封装中的作用：

WLP：核心技术，负责 IO 端口的扇入或扇出。

2.5D 封装：将电路网络分配到不同位置，连接硅基板上下方的凸块（Bump）。

3D 封装：对准上下堆叠的不同芯片 IO，完成电气互联。

02-5、硅通孔技术（Through Silicon Via，简称 TSV）

本质就是在芯片内部做的 “垂直金属线”—— 它能穿透硅片，直接把芯片顶部和底部连起来，核心作用是让不同芯片层级之间的电信号能垂直传递，不用再绕到侧面。类比来看，就像在大楼里装了垂直电线，让楼上楼下的电路直接连通，不用走楼道里的水平线路。

TSV 主要分两种类型，关键区别在是否需要 “中介层”：

2.5D TSV：得靠中介层（Interposer）才能实现连接，相当于需要一块 “转接板” 来搭桥。最典型的应用就是台积电的 CoWos 封装技术，很多高端芯片都用这种方案。

3D TSV：不用中介层，芯片层级能直接垂直连接，更简洁。像 SK 海力士、三星做的 HBM（高带宽内存），就是 3D TSV 的典型应用，能让内存和芯片的信号传递更快。

03  先进封装设备全解

传统封装和先进封装的设备有不少重合，减薄机、划片机、固晶机、键合机、塑封机这些都是两者的标配。

但先进封装对这些设备的要求更高，比如要能研磨出更薄的晶圆，键合不再用传统的引线框架，塑封机也转向了压塑的方式。

03-1、市场规模

2023 年，后道封装设备在整个半导体设备的价值占比里约为 5%，其中固晶机、划片机、键合机是这一领域的核心设备。

到 2025 年，全球半导体封装设备的市场规模大概率能达到 417 亿元；具体看设备占比，固晶机（也叫贴片机）占 30%，划片机（也叫切片机）占 28%，键合机占 23%，这三类核心设备的占比加起来超过八成。

03-2、减薄机

AI 器件小型化推动芯片封装变薄、晶圆超薄化，对减薄机要求显著提升。传统工艺仅能处理 150μm 以上晶圆，而当前先进封装（如存储器 96 层叠封）需芯片厚度降至 100μm 以下甚至 30μm，这类芯片刚性差、易受损，还需满足 TTV＜1μm、表面粗糙度 Rz＜0.01μm 的要求，加工难度大增。

市场方面，2024 年我国进口研磨机金额 3.8 亿美元，2017-2024 年 CAGR 13%；全球减薄设备由日本企业主导，CR3 达 84%，DISCO 份额最高。设备端，日本 DISCO、东京精密单台减薄机约 1200 万人民币且全自动化；国内厂商少（如郑州第三研磨所、华海清科等），国产设备价格相当，单台年产能约 6 万片，具体与实际研磨量相关。

03-3、划片机

划片机主要分砂轮切、激光切，当前砂轮切是主流。激光与刀轮切片机并非竞争关系，反而能相互带动销量 —— 两者销量均随时间上升，激光切片机销售额占比从最初 5% 升至 2024 年约 36%，主要弥补刀轮机薄弱领域。

市场上，2024 年我国进口划片机金额 2.2 亿美元，2017-2024 年 CAGR 2%；全球市场由日本企业主导，2022 年 CR3 约 85%，DISCO 份额最高。

设备端，DISCO 刀轮切片机单台约 1500 万人民币，激光切片机约 1000 万人民币（因体积小、精度要求低更便宜）；单台刀轮切片机每月切割 12 寸晶圆产能约 1 万片。

03-4、键合机

封装形式演变推动键合技术追求更小互联距离与更快传输速度，技术从引线框架发展至倒装（FC）、混合键合等，混合键合精度提升至 10k+/mm²、0.5-0.1um，能量 / Bit 缩至 0.05pJ/Bit。

2024 年全球晶圆键合设备市场约 3.2 亿美元，2018-2024 年 CAGR 4%；消费市场集中在中、日、欧美等，2024 年亚太占 60%，欧美各 15%。市场集中度高，2022 年 EVG、SUSS CR2 约 70%（EVG 占 59%、SUSS 占 12%）；国外临时键合机单台 2000 万、解键合机 1000 万、混合键合机 3000 万人民币。

03-5、电镀机

电镀机是将电镀液中金属离子镀到晶圆表面形成金属互连的设备，芯片工艺升级后互连线从铝转铜，镀铜设备广泛应用，虽也镀锡、镍等，但铜沉积仍主导，且铜能降功耗成本、提芯片性能。

传统封装中电镀机主要给封装特定部位镀金属，先进封装的凸块、RDL、TSV 等需镀铜，设备受益；前道需在晶圆镀致密无缺陷的铜，后道硅通孔等工艺也用电镀镀铜、镍等。

目前，2023 年全球晶圆电镀设备市场规模约 31 亿元，2020-2025 年 CAGR 约 8%；据 Gartner，2020 年该市场以国外企业为主，美系 LAM 和 AMAT 合计占 96%（LAM80%、AMAT16%），盛美上海仅占 1.5%，且前道市场由 LAM 垄断，后道主要是 AMAT、LAM 等国外企业，国内盛美半导体较领先。

03-6、薄膜沉积设备：

PVD&CVD 等薄膜沉积设备用于先进封装的 UBM、RDL（使用次数随层数变化）、TSV（电镀前需沉积种子层）制作，预计 2025 年中国大陆该设备市场空间达 800 亿元，2022 年 PVD 设备 AMAT 占 86%、我国北方华创占 5%，CVD 设备 AMAT 占 28%、Lam 占 24%，我国拓荆科技等正推进国产突破。

03-7、刻蚀机：

先进封装中 TSV 需刻蚀打孔、RDL 需刻蚀去除多余 UBM，刻蚀设备应用广泛；预计 2025 年中国大陆刻蚀设备市场空间超 760 亿元，全球龙头为 LAM（2023 年占 46.7%）、TEL（26.6%）、AMAT（17.0%），国内中微公司（CCP 领先，占 1.4%）和北方华创（ICP 领先，占 0.9%）表现突出。