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半导体

延续摩尔定律,还看先进封装

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在摩尔定律发展趋缓的大背景下,通过先进封装技术来满足系统微型化、多功能化,成为集成电路产业发展的新趋势。面临前所未有的机遇,先进封装产业未来该怎么走?

中国半导体产业迎来战略性转折点

曾经,传统封测在半导体产业链中是个并不起眼的环节。先进封装的出现,让业界看到了通过封装技术推动芯片高密度集成、性能提升、体积微型化和成本下降的巨大潜力。随着摩尔定律步伐放缓,封装技术进一步成为推动半导体发展的关键力量之一,先进封装的重要性也在日益提升。

中国半导体行业协会集成电路设计分会理事长、清华大学教授魏少军在2021 第十九届中国半导体封装测试技术与市场年会(CSPT 2021)上指出,一直以来,封测是中国集成电路发展最完善的板块,技术能力与国际先进水平比较接近。此前,中国的封测产业在设计、制造、封测三个产业中的占比最高,设计产业占比非常低。而如今,设计业成为了中国半导体产业中的第一大产业,占到了全行业的43.2%,封测业从原来的行业第一,慢慢变成三个产业中的最后一位。虽然也在稳步前进,但占比已经缩小到26.4%,且很有可能会继续减少。但是,这并不意味着我国封测产业的衰落,恰恰是封测产业乃至整体IC产业面临的一个新转折点。

魏少军认为,封测占比的下降、设计占比的提升,意味着中国半导体产业正在从以加工为主要特征,转向以创新为主要特征,也表明中国半导体产业不再仅仅是为别人加工,而是能拥有自身产品。这个转变是一种战略性的转折点,也意味着中国半导体产业的三业占比(设计/制造/封测)更趋合理。

长电科技CEO郑力也表示,中国半导体行业协会统计,2021年中国集成电路产业设计业、制造业、封测业的占比为43.2%:30.4%:26.4%。世界集成电路产业三业结构合理占比(设计:晶圆:封测)为3:4:3。可见,中国集成电路的封装测试业的比例处于比较理想的位置。

尽管封测的占比在减少,但这并不意味着封测产业变得不重要,相反,封测产业的地位愈发提升。魏少军指出,虽然相比较于设计行业而言,封测的进步并不是那么明显,但是封测业的未来昭示了整个半导体产业的未来,封测产业的地位也越来越高,也是中国半导体产业未来的重点发展领域。这是由于摩尔定律已经走到5纳米,很快3纳米可能也会进入量产,2纳米已经开始研发。在未来的十年中,以COMS(基于互补金属氧化物半导体的技术)为基础的摩尔定律大概率就会走到尽头。

魏少军介绍,以三维混合键合技术为代表的微纳系统集成,将是未来延续摩尔定律的主要手段。而如今十分火热的Chiplet(芯粒)技术便是采用的三维混合键合,此项技术已经被视为先进封装的重要发展技术之一,如今的智能芯片,特别是人工智能芯片,将大量采用“三维混合键合”技术,把计算存储单元键和在一起。

可见,封测产业占比的下降,代表着中国半导体产业正向国际三业结构合理标准靠拢,而封测产业的重要性,仍在日益提升。

封测产业将迎来更多发展机遇

封测产业在半导体产业链中的地位愈发重要,有望成为集成电路产业新的制高点,同时也将迎来更多发展机遇。

郑力介绍,如今中国封测产业面临政策机遇、市场机遇以及技术机遇。在政策机遇方面,从2016年到2020年,相关部门都在发布新的集成电路产业政策,对于封测产业有了很大力度的支持,且新的政策仍在不断出台。

在市场机遇方面,中国的封装产业有很大的发展空间。据了解,2021年中国集成电路进口量为6354.8亿块,同比增长16.9%,2013—2021年GAGR为11.3%。2021年中国集成电路进口用金额为4325.5亿美元,同比增长23.6%,2013—2021年GAGR为9.4%。国内市场所需的高端集成电路产品,如通用处理器、存储器等关键核心产品仍然依赖进口。因此,中国的封装产业本土化发展潜力巨大。

在技术机遇方面,由于摩尔定律发展至今已遇到瓶颈,芯片特征尺寸已接近物理极限,先进封装技术成为延续摩尔定律的重要途径。这也使得封测企业迎来良机,先进封测技术成为行业的热点,在未来的10~20年中,异构集成技术的发展将会明显提速。

在这三大机遇的共同作用下,中国封测产业也迎来了新的提速发展。

全产业链协同发展

面临机遇,中国封测产业应如何发展?封测技术已成为最具潜力的颠覆性技术之一,能否实现全产业链的协同发展,是封测行业能否提升产业价值、取得重大突破的关键。郑力提出:“全产业链更紧密的协同发展已呼之欲出,需要上下游企业及关联单位需要以更为开放、紧密的合作,共同探索产业链协同发展创新之路。”

魏少军表示,随着先进封装技术的不断发展,也为封测产业带来了全新的挑战。封测行业与整个半导体产业链不可脱节,相反,需要与前道工序有更加紧密的联系。在未来的发展道路中,需要把设计、制造、封测交叉融合在一起协同发展,而不是独立发展,才能使得产业的技术得到进一步的推广和提升。

由于产业链未来将向交叉融合方向发展,在人才培养方面,未来的人才也会更趋向于融合培养。中国工程院院士吴汉明强调,未来需要搭建产教融合交叉学科与技术成果转化平台,让学生们有机会在这个平台上,从设计到制造再到封测,体验整个芯片生产流程,让学生对于整个产业链有更感性的认知,能够了解更全面的知识。

中国半导体协会封装分会副秘书长、长电科技副总裁任霞表示:“在产业链上下游走向协同发展的趋势下,行业内的企业和机构应以开放、共赢的态度,强化产业链各方的紧密协作,消除短板,提高技术研发到应用落地的转化效率,带动全产业链共同进步,共同发掘颠覆性技术的潜力与机遇。”

责任编辑:赵强


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