封裝設備領域目前備受矚目，與我們對半導體產(chǎn)業(yè)鏈的認知相符,。自2018年起,，國內(nèi)對半導體行業(yè)的關注從設計端開始，逐步延伸至制造,、封裝及設備環(huán)節(jié),。最初，設備因其可見性而受到關注,，眾多設計公司開始露頭角,。隨著制裁的升級，制造工藝成為焦點,。

到了2020年至2021年間,，尤其是AI技術的爆發(fā)，摩爾定理面臨極限,，先進封裝技術的價值逐漸提升,。在這一背景下，支持制造和封裝的設備變得尤為關鍵,。封裝環(huán)節(jié)的重要性,，根本上源于摩爾定理的極限。去年AIGC的爆發(fā)對算力提出了巨大需求,，從ChatGPT到ChatGPT5,，算力提升了幾十萬倍。在這種情況下,，摩爾定律的延伸變得困難,。

為了解決這一問題，我們采用了先進封裝技術如CoWos,。通過堆疊技術,，從體積方面增加晶體管數(shù)量，從而提升算力,。2.5D堆疊技術通過在體積空間增加數(shù)量來滿足算力需求,。從最早的只有9顆芯片，到現(xiàn)在的MI300或H100中可能有50-70個芯片,，一個封裝體內(nèi)有足夠多的晶體管數(shù)量來提升算力,。這種提升并非依賴新工藝制程的演進，而是通過堆疊足夠多的數(shù)量來實現(xiàn),。

先進封裝的重要性逐漸凸顯,，關鍵在于如何實現(xiàn)它,。去年CoWos產(chǎn)能不足引發(fā)了市場焦慮，核心問題在于設備,。更先進的工藝需要新一代的設備,。傳統(tǒng)封裝與先進封裝的區(qū)別在于連接方式的變化。傳統(tǒng)封裝依賴wirebond技術進行電芯片與外部電路的連接,，而先進封裝則通過凸點或通路等新方式實現(xiàn)連接,。

在傳統(tǒng)封裝流程中,，晶圓經(jīng)過減薄,、劃片、通過diebonder（貼片機）貼裝到引線框架,、引線鍵合,、塑封,、切割成型和打標等步驟。先進封裝在此基礎上進行了關鍵變化,，如采用銅柱bump的倒裝技術,，省去了打線步驟。此外,，先進封裝還需進行RDL制作,，相當于在塑封后增加一個轉(zhuǎn)接層，將線路引到基板上,，這涉及到前道布線設備如電鍍和刻蝕設備,。

在價值量方面，傳統(tǒng)封裝與先進封裝在減薄劃片,、引線機和貼片機等方面有所重疊。貼片機在設備中的價值最高,，約占30%,，因為它決定了封裝形式的變化。隨著先進封裝占比的增加,，貼片機的價值逐漸提升,。引線鍵合在傳統(tǒng)封裝中占20%多，但隨著先進封裝的興起,，其占比逐年下降,。劃片機的占比相對穩(wěn)定，約為25%-26%,。

先進封裝中,，貼片機的重要性尤為突出。貼片機的擺放精度決定了工藝的可能性,。傳統(tǒng)封裝中,，貼片精度只需50微米甚至70微米。而倒裝時，由于銅柱bump的尺寸限制,，擺放精度誤差需控制在10%以內(nèi),，即15微米到10微米。隨著工藝的發(fā)展,，晶圓級封裝和fanout工藝對貼片機的精度要求更高,，需達到3-5微米。2.5D封裝和HBM封裝要求貼片精度小于3微米,，混合鍵合工藝則要求精度小于1微米,，即200納米。

先進封裝技術的發(fā)展推動了貼片設備的演進,，類似于光刻機的進步推動了制程的縮小,。HBM目前面臨的瓶頸在于GCD效率不足，需要混合鍵合設備的支持,?；旌湘I合設備產(chǎn)能不足，因為這是一種新興技術,。CoWos產(chǎn)能不足的一個重要原因也是混合鍵合的供應不足,。設備成為支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。

先進封裝還增加了前道圖像化工藝,，如RDL布線,，類似于前道的光刻、涂膠顯影,、刻蝕,、電鍍和PVD等工藝。此外,，堆疊技術還涉及到打孔和鉆孔工藝,。先進封裝相較于傳統(tǒng)封裝，增加了貼片精度,、前道工藝和打孔技術三部分內(nèi)容,。

板級封裝作為一種新興技術，對設備提出了新的要求,。與傳統(tǒng)的單顆封裝或晶圓級封裝不同,，板級封裝采用大尺寸面板進行封裝，需要更大尺寸的貼片設備,、molding設備和光刻設備,。板級封裝的效率較高，因為它可以在一個700*750毫米的面板上同時封裝10萬顆芯片,。這將大幅降低成本,，可能使板級封裝的成本比傳統(tǒng)封裝低50%甚至60%,，從而產(chǎn)生替代效應。

英特爾,、Starlink和特斯拉等公司正在推出采用板級封裝的高算力芯片,。板級封裝最適合用于玻璃基板，因為玻璃是方形的,，而晶圓是圓形的,。未來的趨勢是在玻璃上進行封裝，這需要相應的設備支持,。

每個環(huán)節(jié)的價值分析顯示,，從劃片機開始，市場已經(jīng)形成了穩(wěn)定的格局,。DISCO等公司占據(jù)了劃片機市場的主要份額,。國產(chǎn)化率相對較低，整個封裝賽道的國產(chǎn)化率不足10%,。技術門檻和成本門檻是制約國內(nèi)廠商發(fā)展的主要因素,。國內(nèi)廠商在追趕過程中面臨嚴峻挑戰(zhàn)，需要突破技術和成本的雙重門檻,。

接下來是我們非常關注的HBM和CoWos工藝,。本質(zhì)上，無論是HBM還是CoWos,，它們都是一種堆疊工藝,。首先，在芯片上增加鉆孔,，隨后進行相應的刻蝕,、電鍍等工藝步驟。鉆孔完成后,，就是擺放過程,，例如HBM，可能需要擺放8層,、12層甚至16層。這一過程需要精密的貼片機來完成,，貼片機可以采用兩種方式：一種是TCB,，另一種是混合鍵合。

為什么在多層堆疊時需要TCB呢,？這是因為基材和芯片之間存在熱膨脹系數(shù)的差異,。每次堆疊鍵合后，如果進行熱鍵合,，就可能發(fā)生翹曲,。堆疊層數(shù)越多,，熱工序越多，翹曲就越明顯,。為了防止翹曲,，就需要施加很大的壓力來保證平整度。但這對精度和良率要求非常高,。例如TCB工藝,，除了要求設備精度達到2微米以下，還需要施加幾百牛頓的壓力,。如果任何一道工藝出現(xiàn)微小的不平等性,，在這樣大的壓力下，就可能導致芯片碎裂,，這使得整體的良率和效率不是很高,。

混合鍵合的要求更為復雜。我們知道HBM堆疊是有厚度的,。比如一個芯片減薄到50微米的厚度,，如果堆疊8層，整體厚度就超過400微米,，非常厚,。如果堆疊到12層或16層，可能就超過1毫米的厚度,。這種情況下,，只能通過新的方式，即去除bump的空間,，采用銅-銅直接連接的方式,，在芯片上鍍一層銅，通過銅連接起來,，實現(xiàn)減薄,。這就產(chǎn)生了混合鍵合工藝，它的優(yōu)勢在于可以做不同的工藝,，實現(xiàn)高密度連接,，對傳輸效率有顯著影響。

以CoWos為例,，為了增加傳輸效率,，可以通過混合鍵合增加更多的觸點來提高效率和性能。

最后,，如何追趕這一進程是一個核心問題,。半導體發(fā)展無論在國內(nèi)還是海外，都遵循一個邏輯：設備與工藝緊密結(jié)合,。任何一個工藝的產(chǎn)生,，都需要長時間的準備和積累,。例如臺積電的CoWos工藝，是在14年前開始的,，中間有七八年的時間在準備,。在工藝開發(fā)時，會聯(lián)合設備廠商,、材料商以及終端客戶,，共同積累技術。設備的發(fā)展50%依賴于設備廠商對設備本身的理解,，包括控制,、機械以及物理化學變化的理解，另外50%來自于客戶給予的工藝know-how的積累半導體發(fā)展遵循設備與工藝緊密結(jié)合的邏輯,。頭部客戶引領設備發(fā)展趨勢,，而跟隨者面臨缺乏工藝帶動性的挑戰(zhàn)，不知道“我做成這個樣子,，我為什么要做成這樣子,？我需要做什么調(diào)整？”,，“knowhow”上的東西很難摸索,。國內(nèi)廠商在技術上普遍落后國外5-6年，國內(nèi)廠商需要克服與海外工藝水平的差距,，尋找工藝結(jié)合點,，避免陷入低端競爭的格局。國際化合作是提升自主能力的重要途徑,。

Q&A

混合鍵合技術的價值量

混合鍵合技術因其實施方式不同而價值量有所區(qū)別,。wafertowafer方式較為成熟，市場主要由EVG和蘇斯兩家公司主導,，由于競爭有限,，導致市場價格較高。而dietodie方式,，尤其是支持CoWos工藝的,，目前已經(jīng)開始批量供貨，并且因為設備新穎且精度最高,，所以單體價值量最高,。此外，TCB技術的價值量也位于百萬美金區(qū)間,，晶圓級封裝的價格介于70萬到100萬美金之間，而倒裝設備的價位則在40-50萬美金左右,。

國內(nèi)外技術差距及追趕時間

國內(nèi)外在封裝技術上的差距主要體現(xiàn)在工藝流程和設備KNOW-HOW的積累上,。目前,，海外企業(yè)在這些方面處于領先地位，國內(nèi)與海外的差距大約5-6年,。要追趕這一差距,，國內(nèi)企業(yè)需要與能夠成熟進行該工藝的企業(yè)（如日月光、臺積電,、矽品）合作,，共同打磨設備，以實現(xiàn)與工藝的完美匹配,。如果國內(nèi)廠商能夠與國際大廠如日月光,、臺積電等合作，追趕時間可能會縮短,。

板級封裝的市場規(guī)模,、需求和供應商問題

傳統(tǒng)wirebond封裝的市場規(guī)模大約在200-300億美金左右。由于板級封裝的成本比wirebond低50%,，預計將會有大量的替換需求,。這一替換過程可能持續(xù)十年或更久，累計替換量可能達到十萬臺,。單臺板級封裝設備的價值大約在70萬到100萬美金,。目前市場需求正在增長，海外已經(jīng)開始量產(chǎn),，具有成本和性能上的優(yōu)勢,。

封裝技術發(fā)展和成本問題

板級封裝技術自誕生至今已有約20年的歷史。新技術從出現(xiàn)到成熟,，不僅涉及工藝問題,，還涉及各種設備。例如,，晶圓尺寸從兩寸發(fā)展到18寸,，相應的前道和后道封裝工藝也隨之發(fā)展。板級fanout后道封裝是基于晶圓工藝的大架構(gòu),。早期,，大家主要關注晶圓的發(fā)展，而板級封裝是在小批量生產(chǎn)中嘗試的一種設想,。真正從實驗室走向工業(yè)化,，是近十年的事情。隨著工藝的成熟,，貼片效率提高,，可以處理更大尺寸的芯片和基板。過去因為設備限制,，無法實現(xiàn)高效率,，成本也難以降低,。但近年來，隨著技術的進步,，大尺寸布線設備的發(fā)展,，以及解決貼片翹曲問題等，板級封裝技術的成本得以降低,。

供應商情況

在貼片機供應商方面,，華豐科技是全球批量供貨的公司之一，其設備被用于特斯拉生產(chǎn)芯片,。PEP作為新加坡公司,，雖然起步較早，但在性能上可能略遜一籌,，這也是華豐科技后來居上的原因之一,。其他公司也在做一些改進，但他們主要處理300-400尺寸的板,，這限制了他們實現(xiàn)更好的經(jīng)濟效應,。至于光刻設備供應商，面板企業(yè)由于有布線需求,，通常擁有滿足需求的光刻設備,。

倒裝貼片和回流焊工藝

在傳統(tǒng)的倒裝貼片過程中，首先會有一個簡單的穩(wěn)固過程,，芯片和錫帽,、錫球雖然粘附但并不十分牢固。隨后進入回流焊過程,，通過高溫程序使芯片牢固,。回流焊效率很高,，一個爐子可以同時處理許多芯片,，通常情況下，一臺回流焊機會配合三四臺貼片機以保證效率,。英特爾此前用的技術是回流焊,，而由于基板和硅的膨脹系數(shù)不一樣，所以會發(fā)生翹曲,。而熱壓焊能通過“壓”將翹曲壓下去,，但熱壓焊的弊端是其需要再“壓”的過程中停留一段時間，這使得工藝時間比較長,，所以比較適合像CPU這種價值量比較高的芯片,。而在HBM中，同樣有翹的問題，其也需要解決翹曲的問題,。所以HBM會利用熱壓焊將芯片貼上去,，再通過回流焊去做導電填充。熱壓焊的精度會比回流焊高,。海力士的貼片機可能主要還是用韓國的廠商，他們能用韓國的,，就不用外國的,。

后道設備毛利率問題

后道設備的毛利率相對較低，這主要是因為后道設備往往走量,，如劃片機和wirebond設備,，它們可能一次購買數(shù)十臺甚至數(shù)百臺。由于這些設備的單體價值沒有前端設備那么高,，因此毛利較低,。隨著封裝工藝的不斷延伸和競爭，供應商被迫降低價格以優(yōu)化成本,。然而,，對于先進封裝來說，隨著工藝的提升,，一些關鍵產(chǎn)品的毛利率有所提升,，例如besi的混合鍵合設備毛利率非常高。

國內(nèi)封裝設備廠商進展

在劃片機領域,，光力和邁為有所進展,，特別是光力通過收購以色列企業(yè)，獲得了海外技術,，這為其提升能力和市場份額提供了優(yōu)勢,。在固晶機領域，新益昌在LED領域表現(xiàn)突出,，但在半導體領域仍需加強,。華豐科技在板級封裝設備領域具有優(yōu)勢，已經(jīng)在ASE,、ST,、美光等頭部客戶中批量采用。晶圓級封裝都是日月光的獨家供應,，唯一與其競爭的就是besi

先進封裝設備與制程的關系

先進封裝設備與制程之間并沒有必然的聯(lián)系,。例如，即使是28納米以上的制程,，也可以使用板級封裝來降低成本,。而對于14納米、5納米、7納米等高制程芯片,，它們一定會采用先進封裝來充分發(fā)揮其性能,。但是，先進封裝的工藝并不一定與制程工藝的先進程度直接相關,。例如,，CoWos工藝可以適用于7納米到3納米的不同制程芯片，所用的設備和工藝路線并沒有本質(zhì)的區(qū)別,。