延續(xù)摩爾定律，還看先進(jìn)封裝

在摩爾定律發(fā)展趨緩的大背景下，通過先進(jìn)封裝技術(shù)來滿足系統(tǒng)微型化、多功能化，成為集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)。面臨前所未有的機(jī)遇，先進(jìn)封裝產(chǎn)業(yè)未來該怎么走？

中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)迎來戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)折點(diǎn)

曾經(jīng)，傳統(tǒng)封測(cè)在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中是個(gè)并不起眼的環(huán)節(jié)。先進(jìn)封裝的出現(xiàn)，讓業(yè)界看到了通過封裝技術(shù)推動(dòng)芯片高密度集成、性能提升、體積微型化和成本下降的巨大潛力。隨著摩爾定律步伐放緩，封裝技術(shù)進(jìn)一步成為推動(dòng)半導(dǎo)體發(fā)展的關(guān)鍵力量之一，先進(jìn)封裝的重要性也在日益提升。

中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)集成電路設(shè)計(jì)分會(huì)理事長(zhǎng)、清華大學(xué)教授魏少軍在2021 第十九屆中國(guó)半導(dǎo)體封裝測(cè)試技術(shù)與市場(chǎng)年會(huì)（CSPT 2021）上指出，一直以來，封測(cè)是中國(guó)集成電路發(fā)展最完善的板塊，技術(shù)能力與國(guó)際先進(jìn)水平比較接近。此前，中國(guó)的封測(cè)產(chǎn)業(yè)在設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)三個(gè)產(chǎn)業(yè)中的占比最高，設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)占比非常低。而如今，設(shè)計(jì)業(yè)成為了中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的第一大產(chǎn)業(yè)，占到了全行業(yè)的43.2%，封測(cè)業(yè)從原來的行業(yè)第一，慢慢變成三個(gè)產(chǎn)業(yè)中的最后一位。雖然也在穩(wěn)步前進(jìn)，但占比已經(jīng)縮小到26.4%，且很有可能會(huì)繼續(xù)減少。但是，這并不意味著我國(guó)封測(cè)產(chǎn)業(yè)的衰落，恰恰是封測(cè)產(chǎn)業(yè)乃至整體IC產(chǎn)業(yè)面臨的一個(gè)新轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

魏少軍認(rèn)為，封測(cè)占比的下降、設(shè)計(jì)占比的提升，意味著中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在從以加工為主要特征，轉(zhuǎn)向以創(chuàng)新為主要特征，也表明中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)不再僅僅是為別人加工，而是能擁有自身產(chǎn)品。這個(gè)轉(zhuǎn)變是一種戰(zhàn)略性的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，也意味著中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的三業(yè)占比（設(shè)計(jì)/制造/封測(cè)）更趨合理。

長(zhǎng)電科技CEO鄭力也表示，中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2021年中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)設(shè)計(jì)業(yè)、制造業(yè)、封測(cè)業(yè)的占比為43.2%：30.4%：26.4%。世界集成電路產(chǎn)業(yè)三業(yè)結(jié)構(gòu)合理占比（設(shè)計(jì):晶圓:封測(cè)）為3:4:3?？梢?，中國(guó)集成電路的封裝測(cè)試業(yè)的比例處于比較理想的位置。

盡管封測(cè)的占比在減少，但這并不意味著封測(cè)產(chǎn)業(yè)變得不重要，相反，封測(cè)產(chǎn)業(yè)的地位愈發(fā)提升。魏少軍指出，雖然相比較于設(shè)計(jì)行業(yè)而言，封測(cè)的進(jìn)步并不是那么明顯，但是封測(cè)業(yè)的未來昭示了整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的未來，封測(cè)產(chǎn)業(yè)的地位也越來越高，也是中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)未來的重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。這是由于摩爾定律已經(jīng)走到5納米，很快3納米可能也會(huì)進(jìn)入量產(chǎn)，2納米已經(jīng)開始研發(fā)。在未來的十年中，以COMS（基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體的技術(shù)）為基礎(chǔ)的摩爾定律大概率就會(huì)走到盡頭。

魏少軍介紹，以三維混合鍵合技術(shù)為代表的微納系統(tǒng)集成，將是未來延續(xù)摩爾定律的主要手段。而如今十分火熱的Chiplet（芯粒）技術(shù)便是采用的三維混合鍵合，此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被視為先進(jìn)封裝的重要發(fā)展技術(shù)之一，如今的智能芯片，特別是人工智能芯片，將大量采用“三維混合鍵合”技術(shù)，把計(jì)算存儲(chǔ)單元鍵和在一起。

可見，封測(cè)產(chǎn)業(yè)占比的下降，代表著中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正向國(guó)際三業(yè)結(jié)構(gòu)合理標(biāo)準(zhǔn)靠攏，而封測(cè)產(chǎn)業(yè)的重要性，仍在日益提升。

封測(cè)產(chǎn)業(yè)將迎來更多發(fā)展機(jī)遇

封測(cè)產(chǎn)業(yè)在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中的地位愈發(fā)重要，有望成為集成電路產(chǎn)業(yè)新的制高點(diǎn)，同時(shí)也將迎來更多發(fā)展機(jī)遇。

鄭力介紹，如今中國(guó)封測(cè)產(chǎn)業(yè)面臨政策機(jī)遇、市場(chǎng)機(jī)遇以及技術(shù)機(jī)遇。在政策機(jī)遇方面，從2016年到2020年，相關(guān)部門都在發(fā)布新的集成電路產(chǎn)業(yè)政策，對(duì)于封測(cè)產(chǎn)業(yè)有了很大力度的支持，且新的政策仍在不斷出臺(tái)。

在市場(chǎng)機(jī)遇方面，中國(guó)的封裝產(chǎn)業(yè)有很大的發(fā)展空間。據(jù)了解，2021年中國(guó)集成電路進(jìn)口量為6354.8億塊，同比增長(zhǎng)16.9%，2013—2021年GAGR為11.3%。2021年中國(guó)集成電路進(jìn)口用金額為4325.5億美元，同比增長(zhǎng)23.6%，2013—2021年GAGR為9.4%。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)所需的高端集成電路產(chǎn)品，如通用處理器、存儲(chǔ)器等關(guān)鍵核心產(chǎn)品仍然依賴進(jìn)口。因此，中國(guó)的封裝產(chǎn)業(yè)本土化發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

在技術(shù)機(jī)遇方面，由于摩爾定律發(fā)展至今已遇到瓶頸，芯片特征尺寸已接近物理極限，先進(jìn)封裝技術(shù)成為延續(xù)摩爾定律的重要途徑。這也使得封測(cè)企業(yè)迎來良機(jī)，先進(jìn)封測(cè)技術(shù)成為行業(yè)的熱點(diǎn)，在未來的10~20年中，異構(gòu)集成技術(shù)的發(fā)展將會(huì)明顯提速。

在這三大機(jī)遇的共同作用下，中國(guó)封測(cè)產(chǎn)業(yè)也迎來了新的提速發(fā)展。

全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展

面臨機(jī)遇，中國(guó)封測(cè)產(chǎn)業(yè)應(yīng)如何發(fā)展？封測(cè)技術(shù)已成為最具潛力的顛覆性技術(shù)之一，能否實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展，是封測(cè)行業(yè)能否提升產(chǎn)業(yè)價(jià)值、取得重大突破的關(guān)鍵。鄭力提出：“全產(chǎn)業(yè)鏈更緊密的協(xié)同發(fā)展已呼之欲出，需要上下游企業(yè)及關(guān)聯(lián)單位需要以更為開放、緊密的合作，共同探索產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展創(chuàng)新之路。”

魏少軍表示，隨著先進(jìn)封裝技術(shù)的不斷發(fā)展，也為封測(cè)產(chǎn)業(yè)帶來了全新的挑戰(zhàn)。封測(cè)行業(yè)與整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈不可脫節(jié)，相反，需要與前道工序有更加緊密的聯(lián)系。在未來的發(fā)展道路中，需要把設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)交叉融合在一起協(xié)同發(fā)展，而不是獨(dú)立發(fā)展，才能使得產(chǎn)業(yè)的技術(shù)得到進(jìn)一步的推廣和提升。

由于產(chǎn)業(yè)鏈未來將向交叉融合方向發(fā)展，在人才培養(yǎng)方面，未來的人才也會(huì)更趨向于融合培養(yǎng)。中國(guó)工程院院士吳漢明強(qiáng)調(diào)，未來需要搭建產(chǎn)教融合交叉學(xué)科與技術(shù)成果轉(zhuǎn)化平臺(tái)，讓學(xué)生們有機(jī)會(huì)在這個(gè)平臺(tái)上，從設(shè)計(jì)到制造再到封測(cè)，體驗(yàn)整個(gè)芯片生產(chǎn)流程，讓學(xué)生對(duì)于整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈有更感性的認(rèn)知，能夠了解更全面的知識(shí)。

中國(guó)半導(dǎo)體協(xié)會(huì)封裝分會(huì)副秘書長(zhǎng)、長(zhǎng)電科技副總裁任霞表示：“在產(chǎn)業(yè)鏈上下游走向協(xié)同發(fā)展的趨勢(shì)下，行業(yè)內(nèi)的企業(yè)和機(jī)構(gòu)應(yīng)以開放、共贏的態(tài)度，強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)鏈各方的緊密協(xié)作，消除短板，提高技術(shù)研發(fā)到應(yīng)用落地的轉(zhuǎn)化效率，帶動(dòng)全產(chǎn)業(yè)鏈共同進(jìn)步，共同發(fā)掘顛覆性技術(shù)的潛力與機(jī)遇。”

作者丨沈叢

編輯丨趙晨

美編丨馬利亞