在當(dāng)今科技飛速發(fā)展的時(shí)代，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)無(wú)疑是全球經(jīng)濟(jì)和科技競(jìng)爭(zhēng)的核心領(lǐng)域。隨著摩爾定律逐漸逼近物理極限，傳統(tǒng)的芯片制程微縮面臨著巨大挑戰(zhàn)，而先進(jìn)封裝技術(shù)卻異軍突起，成為推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的新引擎。尤其是國(guó)產(chǎn)先進(jìn)封裝技術(shù)，正以迅猛之勢(shì)崛起，在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)格局中扮演著越來(lái)越重要的破壁者角色。

先進(jìn)封裝技術(shù)的崛起，源于傳統(tǒng) SoC 芯片面臨的雙重困境。一方面，隨著 AI 算力需求呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，芯片需要處理的數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級(jí)上升，這對(duì)芯片的性能提出了極高要求。然而，傳統(tǒng) SoC 芯片在制程不斷微縮的過(guò)程中，遭遇了物理極限的阻礙，如量子隧穿效應(yīng)導(dǎo)致的漏電問(wèn)題、芯片內(nèi)部布線難度大幅增加等，使得進(jìn)一步提升芯片性能變得異常艱難。另一方面，隨著制程工藝的不斷精進(jìn)，芯片制造的成本也在急劇攀升。從研發(fā)費(fèi)用到生產(chǎn)設(shè)備投入，再到良品率的控制，每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要巨額資金的支持。例如，目前最先進(jìn)的 3nm 制程工藝，其研發(fā)成本高達(dá)數(shù)十億美元，這對(duì)于眾多芯片企業(yè)來(lái)說(shuō)，是難以承受之重。

在這樣的背景下，芯粒集成技術(shù)等先進(jìn)封裝手段應(yīng)運(yùn)而生。通過(guò)先進(jìn)封裝，不同工藝、功能的芯片可以被模塊化整合，從而突破了傳統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)的局限。以臺(tái)積電 3D Fabric 平臺(tái)為例，其以 0.4μm 線寬和 50μm 微凸點(diǎn)節(jié)距實(shí)現(xiàn)了高密度互連，極大地提升了芯片間的通信效率。蘋果 A 系列處理器借助高密度扇出封裝，在 3nm 工藝下成功集成 190 億晶體管，顯著增強(qiáng)了芯片的計(jì)算能力。英偉達(dá) H100 GPU 采用 TSMC N4 工藝，以 80B 晶體管和 700W 功耗刷新了算力紀(jì)錄，這些都充分展示了先進(jìn)封裝在突破 “存儲(chǔ)墻”“面積墻” 方面的核心價(jià)值。

國(guó)產(chǎn)先進(jìn)封裝技術(shù)在這一全球浪潮中，展現(xiàn)出了強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力和創(chuàng)新能力。中科芯依托全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)，全力打造 12 英寸晶圓級(jí)扇出封裝技術(shù)。在關(guān)鍵指標(biāo)上，實(shí)現(xiàn)了 5μm 線寬 / 線距、18μm 微凸點(diǎn)節(jié)距等突破，TSV 深寬比更是達(dá)到了 10:1。其推出的 2.5D 硅橋集成方案，支持 1024bit/4.8mm 互連，結(jié)合六面包封與背面增材技術(shù)，在 30W 高功耗場(chǎng)景下通過(guò)了 N 級(jí)可靠性驗(yàn)證。不僅如此，該團(tuán)隊(duì)累計(jì)申請(qǐng)專利超百項(xiàng)，還主導(dǎo)制定了《芯粒間互聯(lián)通信協(xié)議》標(biāo)準(zhǔn)，曾榮獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。這些成果充分彰顯了國(guó)產(chǎn)先進(jìn)封裝技術(shù)的突破性進(jìn)展。

在光電子混合集成領(lǐng)域，中科院微電子所也取得了顯著成果。在 AI 算力爆發(fā)式增長(zhǎng)的背景下，先進(jìn)封裝技術(shù)成為突破光電子混合集成瓶頸的核心路徑。針對(duì) 51.2T 交換機(jī)與 GPU 間高速互連需求，3D TSV 和扇出型封裝顯著提升了集成密度。例如，Intel 采用 TSV 三維堆疊實(shí)現(xiàn)光接口芯片與 ASIC 的 4Tbps 互連，帶寬密度突破 1.2Tbps/mm;博通通過(guò) 3D 扇出封裝將光子芯片倒裝在 7nm CMOS 電芯片上，構(gòu)建了 51.2T 全光交換系統(tǒng)。相較傳統(tǒng) CPO 技術(shù)，這兩種方案的能效分別降至 5pJ/bit 和 10pJ/bit 以下，岸線密度提升了 5 - 10 倍。不過(guò)，異質(zhì)材料熱膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的翹曲控制、微流道散熱設(shè)計(jì)以及晶圓級(jí)精準(zhǔn)耦合等技術(shù)挑戰(zhàn)仍亟待突破，需要協(xié)同芯片設(shè)計(jì)、封裝工藝與光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全鏈條創(chuàng)新。

華天科技作為全球第六大封測(cè)企業(yè)，積極布局產(chǎn)業(yè)新生態(tài)，在芯粒技術(shù)驅(qū)動(dòng)的先進(jìn)封裝革新方面取得了重要進(jìn)展。隨著摩爾定律逼近物理極限，先進(jìn)封裝技術(shù)成為延續(xù)芯片性能提升的關(guān)鍵路徑。芯粒技術(shù)通過(guò)將復(fù)雜芯片分解為功能模塊，結(jié)合 2.5D/3D 堆疊、扇出型封裝(Fan - Out)等實(shí)現(xiàn)異構(gòu)集成，顯著降低了設(shè)計(jì)成本并提升了良率。據(jù) Yole 預(yù)測(cè)，2025 年先進(jìn)封裝市場(chǎng)份額將超越傳統(tǒng)封裝，2028 年規(guī)模達(dá) 786 億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率 10.6%，將成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)的核心驅(qū)動(dòng)力。華天科技已構(gòu)建覆蓋晶圓級(jí)封裝(WLCSP)、硅基扇出型封裝(eSiFO)及 3D 堆疊(3DFO)的全技術(shù)矩陣。其 eSiFO 技術(shù)以硅基替代傳統(tǒng)塑封材料，優(yōu)化了翹曲控制與散熱性能，支持多芯片系統(tǒng)級(jí)集成;3DFO 技術(shù)通過(guò) TSV 和混合鍵合實(shí)現(xiàn)高密度互連，滿足 AI 芯片、車規(guī)級(jí)存儲(chǔ)等高算力場(chǎng)景需求。公司南京基地的 2.5D 封裝產(chǎn)線計(jì)劃于 2024 年量產(chǎn)，瞄準(zhǔn)高性能計(jì)算與自動(dòng)駕駛市場(chǎng)。但芯粒產(chǎn)業(yè)化仍面臨國(guó)產(chǎn)化短板，如 EDA 工具、電鍍機(jī)等設(shè)備及臨時(shí)鍵合膠等材料高度依賴進(jìn)口。為此，華天科技正協(xié)同國(guó)產(chǎn)供應(yīng)鏈突破技術(shù)瓶頸，推動(dòng)封裝設(shè)備、材料及設(shè)計(jì)工具的自主可控，為國(guó)產(chǎn)芯粒生態(tài)構(gòu)建關(guān)鍵支撐。

在測(cè)試裝備和技術(shù)方面，杭州長(zhǎng)川科技也在積極應(yīng)對(duì)先進(jìn)封裝帶來(lái)的挑戰(zhàn)。隨著高性能計(jì)算需求激增，先進(jìn)封裝技術(shù)成為突破摩爾定律瓶頸的關(guān)鍵路徑。Chiplet 技術(shù)通過(guò)將大芯片拆解為異構(gòu)芯粒，結(jié)合 2.5D/3D 封裝實(shí)現(xiàn)硅中介板垂直互聯(lián)，創(chuàng)造了系統(tǒng)級(jí)芯片集成新范式。該技術(shù)具備通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)提升良率、復(fù)用 IP 降低 30% 設(shè)計(jì)成本、支持不同制程芯片的靈活組合等三大核心優(yōu)勢(shì)，已在 HPC、數(shù)據(jù)中心和智能汽車領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，AMD、英偉達(dá)等企業(yè)已推出多款基于 Chiplet 架構(gòu)的處理器產(chǎn)品。然而，先進(jìn)封裝對(duì)測(cè)試設(shè)備提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：多芯粒集成導(dǎo)致測(cè)試向量深度呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，要求設(shè)備具備動(dòng)態(tài)重構(gòu)的存儲(chǔ)技術(shù);超 1000W 功耗帶來(lái)供電精度和散熱雙重壓力，需開發(fā)耐千安級(jí)電流的 MEMS 探針;大尺寸封裝體則需突破 480kg 級(jí)壓接技術(shù)及多區(qū)溫控系統(tǒng)。面對(duì)這些技術(shù)瓶頸，長(zhǎng)川科技已構(gòu)建覆蓋 CP、FT、SLT 的全流程測(cè)試解決方案，并牽頭制定國(guó)內(nèi)首個(gè)《芯粒測(cè)試規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)體系，推動(dòng)測(cè)試流程標(biāo)準(zhǔn)化。

芯和半導(dǎo)體科技則在 EDA 工具方面發(fā)力。在 AI 算力需求爆發(fā)式增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)下，基于 Chiplet 的 2.5D/3D 先進(jìn)封裝技術(shù)正成為突破傳統(tǒng) SoC 芯片性能瓶頸的核心解決方案。隨著 GPT - 4、Gemini 等千億級(jí)參數(shù) AI 模型的迭代，云端和終端設(shè)備對(duì)算力 - 存力 - 運(yùn)力的協(xié)同需求已超越傳統(tǒng)單片集成能力邊界。Chiplet 技術(shù)通過(guò)異構(gòu)集成、混合鍵合、背部供電等創(chuàng)新工藝，使 2030 年單芯片晶體管規(guī)模有望突破萬(wàn)億級(jí)，達(dá)到傳統(tǒng) SoC 的 5 倍集成密度。但這一技術(shù)革新帶來(lái)了系統(tǒng)性設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)：跨芯片 - 中介層 - 封裝的三維協(xié)同設(shè)計(jì)復(fù)雜度呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，涉及信號(hào)完整性、電源噪聲、熱應(yīng)力等多物理場(chǎng)耦合問(wèn)題。傳統(tǒng) EDA 工具在系統(tǒng)級(jí)仿真精度、大規(guī)模互連分析效率等方面已顯不足。芯和半導(dǎo)體開發(fā)的 STCO(系統(tǒng)級(jí)協(xié)同優(yōu)化)EDA 平臺(tái)，創(chuàng)新構(gòu)建從 RDL 布線到基板設(shè)計(jì)的全流程解決方案，支持 TSMC CoWoS、Intel EMIB 等主流工藝，其異構(gòu)集成電磁仿真引擎可實(shí)現(xiàn)百億級(jí)互連結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)建模，將設(shè)計(jì)驗(yàn)證效率提升 10 倍以上。

國(guó)產(chǎn)先進(jìn)封裝技術(shù)正通過(guò)工藝創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)制定、生態(tài)協(xié)同三位一體的發(fā)展模式，在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中形成獨(dú)特的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。在降低設(shè)計(jì)成本(IP 復(fù)用節(jié)省 30%)、提升集成密度(達(dá)傳統(tǒng) SoC 的 5 倍)、拓展應(yīng)用場(chǎng)景(AI / 光通信 / 汽車)等維度，國(guó)產(chǎn)先進(jìn)封裝技術(shù)都展現(xiàn)出了巨大的潛力。隨著玻璃基板、光電共封裝等前沿技術(shù)的布局，中國(guó)正從 “封裝代工” 向 “系統(tǒng)級(jí)集成創(chuàng)新” 大步躍遷，有望重塑全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)格局，成為推動(dòng)全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)變革的重要力量。在未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷成熟和產(chǎn)業(yè)生態(tài)的日益完善，國(guó)產(chǎn)先進(jìn)封裝技術(shù)必將在全球半導(dǎo)體舞臺(tái)上綻放更加耀眼的光芒，為全球科技進(jìn)步做出更大貢獻(xiàn)。