随着半导体行业迈入“后摩尔时代”，芯片制造工艺的物理边界迫使技术创新转向封装技术领域。这种先进的封装技术，通过实现传统封装的高密度集成、性能提升以及成本降低，已成为推动人工智能、高性能计算、5G等前沿技术发展的关键动力。尤其是国产人工智能芯片在大型模型训练、推理以及终端应用领域的迅速推广，极大地推动了CoWoS等高端封装技术的需求量急剧上升。
先进封装技术并非仅仅是传统封装的简单拓展，它在封装密度、性能和功能等方面都取得了显著的进步。与传统封装相比，先进封装对设备的要求也在不断提升。
什么是先进封装技术？
半导体封装，作为半导体制造流程中的最后一环，扮演着至关重要的角色，它不仅为芯片与印制线路板之间搭建了电连接的桥梁，还提供了机械支撑、对机械和环境的保护，以及导热通道。从更广泛的角度来看，封装技术可以划分为从0级到3级共四个等级，通常主要包括晶圆分割以及芯片级的封装过程。将0级封装切割成晶圆，1级封装则针对芯片进行封装，2级封装的任务是将芯片固定在模块或电路卡上，而3级封装则负责将包含芯片和模块的电路卡安装至系统板。
封装技术最早是以双列直插封装DIP为主的直插型封装。进入20世纪80年代，随着电子设备系统向小型化发展，以及集成电路趋向薄型化，封装技术经历了首次重大变革。这一变革标志着从传统的通孔插装技术过渡到了表面贴装时代，并催生了诸如SOP（小外形封装）、LCC（无引脚芯片载体）以及QFP（扁平方形封装）等多种新型封装技术。在20世纪90年代的前中期，封装技术迎来了第二次显著的变革，以球栅阵列封装（BGA）为代表的先进封装技术崭露头角，推动封装技术向更高引脚数量和更高集成度的方向发展。自20世纪90年代中期至2000年，封装尺寸不断减小，工作频率逐步提升，芯片级封装（CSP）、晶圆级封装（WLP）、系统级封装（SIP）以及2.5D/3D封装等新型封装技术相继问世，标志着半导体封装领域正式迈入了先进封装的新纪元。
传统的封装方式多采用引线框架来装载芯片，这种封装形式下，芯片的引脚通常从表面阵列中引出，而承载芯片的主体多使用高性能的多层基板。当先进的制程技术不断接近物理学的极限时，众多厂商的研发重心开始从“如何缩小芯片尺寸”转向“如何缩小芯片封装”，这促使先进封装技术得到了迅猛的发展。先进的封装技术依托创新的设计理念与集成技术，对芯片进行了封装层面的重新构建，从而显著增强了系统的功能密度。这种技术能够在不单纯依赖芯片制造工艺突破的前提下，通过晶圆级封装和系统级封装等多种手段，提升产品的集成度与功能的多样性，迎合了终端应用对芯片轻薄、低功耗、高性能的期望，并且在很大程度上降低了芯片的成本。
芯片封装技术正经历从二维向三维的变革，随之而来的是一系列创新封装技术的出现。在这样的形势下，CoWoS（晶圆上芯片在基板上）技术作为一种新型的先进封装手段，引起了业界的广泛关注。该技术通过将芯片与晶圆直接连接，有效提高了集成度和性能，为OSAT企业开辟了新的发展空间。
国产AI芯片拉动先进封装需求
先进封装技术相比传统封装手段，更有效地增强了芯片的性能与生产效率，其应用范围也在持续扩大。目前，众多类型的先进封装技术已普遍应用于人工智能、高性能计算、5G通信、增强现实/虚拟现实等多个领域，其在整个封测市场中所占的份额也在持续增长。
尽管芯片在众多领域有着广泛的应用，然而，由于先进封装技术的高要求与成本之高，它目前主要被优先用于那些对性能有极高要求且对价格不太敏感的高端市场，例如AI芯片领域。受到大模型训练与推理需求的影响，对于HBM（高带宽存储）这类需要先进封装技术的存储产品，其需求量正迅速增长。高端智能手机、陆续推出的AI手机、AIPC等AI设备对高端封装芯片的需求不断增长。随着自动驾驶技术向L4、L5等高级阶段发展，对计算能力的追求也将持续增强，这有望为先进封装技术带来新的发展动力。
在人工智能芯片领域，先进的封装技术扮演着至关重要的角色。伴随着人工智能技术的迅猛进步，对AI芯片的计算速度和算力要求也相应增长。因此，提升高速信号传输效率、改进散热效果、推动封装小型化、降低生产成本、增强产品可靠性以及实现芯片的堆叠技术，都成为了封装技术领域的新目标。而先进的封装技术恰好能够满足这些日益增长的需求。HBM利用前沿的封装技术，例如TSV硅通孔技术，将多个DRAM垂直堆叠，将原本分散在PCB板上的DDR内存颗粒与GPU芯片整合进SiP封装内。这样一来，内存更接近GPU，不仅节省了芯片空间、减少了能耗，还能打破I/O管脚数量的局限，从而超越内存带宽的瓶颈，成为新一代的内存解决方案。
尽管国内此前普遍使用英伟达的芯片，但自年初国产开源大模型备受关注，推动了大模型一体机的热销，国产AI芯片的需求也因此迎来了一次显著增长。伴随着国产AI芯片技术的持续进步，对先进封装技术的需求也在不断提升。
市场需求与可用空间持续增长，同时，先进封装技术带来的经济效益也在稳步提升。以英伟达的H100芯片为例，行业内部人士透露，这款具备超强计算能力的GPU芯片售价大约在3000美元左右，其中晶圆制造的费用仅为200美元，而先进封装的费用却高达723美元，这一数字几乎是晶圆制造成本的3.6倍。
随着技术进步在先进制程方面的挑战日益加大，先进封装技术已经变成半导体以及人工智能领域竞争的焦点，预计先进封装市场将迎来爆发式的增长。
国产设备突飞猛进
传统封装技术所需的设备较为简单，目前国产化程度已较高。但相比之下，先进封装技术因工艺复杂，其国产化步伐一直较为迟缓。加之以往市场需求不旺，先进封装设备的国产化进程更是难以有显著突破。
如今情形已有变动，随着我国自主生产的AI芯片大量应用CoWoS等高端封装技术，这显著促进了键合机、电镀机、光刻机等高端封装相关设备的需求急剧上升。此外，国产半导体设备制造商在前端制造工艺领域近年来的快速发展，加之前端工艺与先进封装所采用的技术相仿，这为先进封装设备的研发打下了坚实的根基。我国半导体产业在封装测试领域展现出了显著的全球竞争力，同时，这也为国内设备的生产本土化提供了坚实的保障。国内领先的封装测试企业正努力推进技术革新，加快采用国产设备，以此进一步减少对进口设备的依赖。
目前已经取得了一些关键进展：
华卓精科专注于HBM芯片制造的核心步骤，自主创新研发了一系列尖端设备，涵盖混合键合设备UP-UMAHB300、熔融键合设备UP-UMAFB300、芯粒键合设备UP-D2W-HB、激光剥离设备UP-LLR-300以及激光退火设备UP-DLA-300，成功突破了国产HBM芯片发展的难题，为我国存储产业的自主成长注入了强劲的动力。
普莱信智能是国内唯一一家能够自主研制和生产CoWoS级TCB设备的企业，其技术革新彻底改变了国产设备以往“追随者”的形象；该企业与客户共同研发的Loong系列TCB设备，运用了自研的“超精密高温纳米运动平台”以及“多光谱视觉定位系统”，在450度高温环境下，实现了150度每秒的升温速度、50度每秒的降温速度，并达到了±1μm的芯片贴装精度，同时支持130×130mm的超大芯片键合，其效率比国际同级别设备高出25%；Loong系列设备还兼容晶圆级（12英寸）和板级（620×620mm）封装，能够支持HBM堆叠等全流程工艺；此次工艺测试的成功完成，标志着国产TCB设备正式进入了一个全新的发展阶段。
北方华创推出的首款12英寸电镀设备名为Ausip T830，该设备专为硅通孔铜填充技术量身定制，主要用于2.5D/3D高端封装领域。电镀工艺作为物理气相沉积技术的后续步骤，其设备与PVD设备相辅相成，在逻辑芯片、存储器、功率器件以及先进封装等芯片制造流程中得到了广泛的应用。在工艺流程中，PVD设备首先在槽或孔内构建起籽晶层，紧接着，电镀设备便开始填充槽或孔，直至完全填满，不留任何空隙。
盛美上海坚信，CoWoS、Fan-Out等前沿封装技术即将步入迅猛发展的阶段。基于这一判断，该公司对电镀设备在先进封装技术领域的应用前景抱有积极的预期。在产品领域，盛美上海推出的面板级电镀设备成功替代了传统的垂直式电镀设备，对半导体生产中面板级封装环节实施了创新的解决方案。这一方案确保了面板的均匀性与精确度，有效防止了电镀液间的交叉污染，不仅提高了芯片的品质和电镀效率，还实现了成本的降低。
在高端封装技术中，混合键合设备扮演着关键角色，它能够将芯片或晶圆以极其微小的间隔直接相连，从而实现高效能、低能耗的芯片集成。依据晶圆的具体类型，这一技术可分为芯片与晶圆（C2W）连接或晶圆与晶圆（W2W）连接两种不同的技术路径。青禾晶元近期推出了全球首发的岛分裂立研发型C2W&W2W双模混合键合设备，型号为SAB 82CWW系列。该设备具备广泛的应用前景，能够适应存储器、Micro-LED显示屏、CMOS图像传感器以及光电集成等多个技术领域。
华封科技在去年推出了A系列的新产品——AvantGo A2（仙女座），该设备是一款采用1.5um超高精度技术的晶圆级贴片装置，并且拥有业界领先的超高速产出能力，其UPH（每小时产出量）可达到3.5K。
业界人士指出，先进封装技术已成为半导体行业创新最为活跃、资金投入最为密集的领域之一。无论是晶圆制造企业、电子设计自动化（EDA）企业、集成电路设计公司，抑或是封装企业和设备制造商，均正积极进行投资并采纳先进封装技术。封装设备制造商面临对灵活性的更高要求，这些要求源于创新的发展，而设备公司正通过技术革新来迎合这些要求，进而促使半导体行业持续进步。
随着中国CoWoS产能的爆发，国产设备有望占据一席之地。
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