本文转载自《半导体行业观察》
先进封装撼动价值链
目前，先进封装(半导体封装设备有哪些？)约占整个半导体市场的 8%，预计到 2030 年将翻一番，达到 960 亿美元以上，超过芯片行业的其他部分。目前，智能手机等消费电子产品主导着先进封装应用，但人工智能领域的蓬勃发展将推动未来的增长。人工智能需要计算和内存元件之间快速的数据交换，这可以通过 2.5D 和 3D 封装实现。这些方法将两个以上的芯片彼此相邻放置，以相对较低的成本产生较高的互连速度。人工智能应用已经占到整个先进封装市场的 25%，并且在未来十年内，这一数字有望以每年约 20% 的速度增长。
随着这一增长趋势的加速，先进封装将显著改变半导体生态系统。（见图 3。）传统上，芯片制造的价值链相当简单：一个芯片设计师、一个前端制造商和一个后端封装和测试公司。有时所有这些角色都由同一家集成设备制造商处理。在这种情况下，价值捕获的最大份额集中在芯片设计和前端——大多数创新都在这里——而封装则被降为利润率较低的角色。
但先进的多芯片封装需要对封装设计（微组半导体封装检测）进行深刻的反思，以及如何有效和持续地改进它。它要求提升芯片价值链每个环节的能力。随着封装成为系统性能的核心决定因素，多个半导体芯片（通常由不同的公司设计和制造）将必须集成在同一个封装中，而封装本身可能由另一家公司生产。因此，系统设计师需要协调这个新的、更复杂的供应链，并推动所有参与者之间的密切合作和协调。
传统芯片制造周期即将发生根本性变化，这已促使各家公司重新分配资本支出，并重新集中研发力量，以领先于新兴趋势。我们认为，芯片行业结构的主要变化将体现在三个方面：
1.提升系统设计的作用。
先进封装设计所占的价值份额将大幅上升，凸显其战略重要性。（见图 4。）作为回应，芯片设计公司正在通过将设计从单个芯片扩展到整个系统（包括将多个芯片集成到先进封装中）来巩固对这一关键领域的控制。
2.从前端转向后端。
封装将成为创新的重点，成为系统性能的关键差异化驱动因素。虽然前端制造将继续占据价值创造的很大份额，但后端设计和封装的重要性和利润价值将不断提升。
3.适应复杂性。
制造先进的半导体封装是一个复杂的过程。为了管理它，必须对电子设计自动化 (EDA) 软件进行编程，以设计和模拟封装中的多个芯片，以及它们的相互作用如何影响操作条件，例如散热和翘曲。同样，材料供应商必须开发新的创新材料，以解决先进封装中众多界面处的热膨胀和热传递等问题。并且必须对封装设备进行改造，以满足先进封装不断减小的特征尺寸和不断提高的精度要求。
芯片行业面貌的改变
随着这些技术变革的深入，半导体行业的面貌将发生重大变化。首先，芯片设计、封装工程和系统架构之间的协作程度将大大提高，因为每个环节都会直接影响其他环节。一个芯片的功率分布将影响下一个芯片的热负荷，并且可能需要定制材料来优化系统性能。
就像当今芯片设计和制造共同发展的前端格局一样，战略合作伙伴关系将越来越多地从多个前端参与者扩展到后端封装制造。一个很好的例子是 NVIDIA 的 Hopper H100，它使用 TSMC CoWoS-S 封装，该封装结合了 NVIDIA 设计、TSMC 制造的芯片和 SK Hynix 设计和制造的 HBM。另一个例子是：当今的芯片公司在构建芯片时，会在其电子设计自动化软件中使用特定代工厂的制造工艺开发套件。明天，该套件可能会以类似的方式包含特定的封装解决方案。
另一个潜在的更大合作领域将涉及 GenAI 和机器智能。集成在 EDA 软件中的人工智能功能可以自动化 IC 布局和平面规划；优化功率、性能、面积 (PPA)，这是半导体设计的基本组成部分；并以前所未有的程度简化和加快芯片生产。但由于 AI 平台的成功在很大程度上取决于其学习数据集的大小和准确性，EDA 软件供应商和芯片设计师必须在汇集内部蓝图和框架以增强 AI 知识库的同时，不向竞争对手泄露他们的设计秘密。
即便各家公司都在争夺地位，地缘政治和监管限制与机遇也会出现，影响供应链和市场准入。随着各国政府试图吸引、留住和支持芯片制造领域的技术创新，对先进多芯片封装的补贴越来越流行。与此同时，由于半导体被视为对国家和经济安全至关重要，各个地区都在建立贸易壁垒来保护国内制造业。然而，这些措施可能会影响半导体公司的供应、合作伙伴和客户的可用性。
即便各家公司都在争夺地位，地缘政治和监管限制与机遇也会出现，影响供应链和市场准入。随着各国政府试图吸引、留住和支持芯片制造领域的技术创新，对先进多芯片封装的补贴越来越流行。与此同时，由于半导体被视为对国家和经济安全至关重要，各个地区都在建立贸易壁垒来保护国内制造业。然而，这些措施可能会影响半导体公司的供应、合作伙伴和客户的可用性。
