AI芯片是半導(dǎo)體最大的增長(zhǎng)點(diǎn)，先進(jìn)封裝則是制造AI芯片的關(guān)鍵技術(shù)。此前英偉達(dá)H100成本約3000美元，而用先進(jìn)封裝制造的HBM就值2000美元。曾經(jīng)低調(diào)的后道技術(shù)，已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。在重重制裁之下，中國(guó)先進(jìn)封裝如何匹配這波人工智能浪潮？
2024年全球AI芯片市場(chǎng)規(guī)模突破 710億美元，中國(guó)AI芯片市場(chǎng)約為250億美元，全球占比約為 35.2%。2025年隨著Deepseek落地，中國(guó)AI在應(yīng)用端的爆發(fā)，國(guó)內(nèi)AI芯片市場(chǎng)占比大概率會(huì)突破這個(gè)比例，火爆的市場(chǎng)對(duì)國(guó)內(nèi)先進(jìn)封裝技術(shù)提出更迫切的要求。
臺(tái)積電的經(jīng)驗(yàn)
如何發(fā)展先進(jìn)封裝技術(shù)，先來(lái)看執(zhí)先進(jìn)封裝牛耳的臺(tái)積電，是如何煉成領(lǐng)先的先進(jìn)封裝技術(shù)的。
一，提前布局，超前研發(fā)。臺(tái)積電長(zhǎng)期引領(lǐng)先進(jìn)制造技術(shù)，使其對(duì)先進(jìn)技術(shù)趨勢(shì)有先人一步的認(rèn)識(shí)，得以超遠(yuǎn)期押注先進(jìn)封裝技術(shù)來(lái)提升芯片性能上限。臺(tái)積電從2012年開(kāi)始研發(fā)2.5D封裝，比大多數(shù)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手早5-10年，早在2016年就實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。3D SoIC也從2018年開(kāi)始研發(fā)，2024年進(jìn)入量產(chǎn)。這是臺(tái)積電目前仍牢牢把控英偉達(dá)和蘋(píng)果這些大客戶的主要原因。
二，臺(tái)積電利用代工優(yōu)勢(shì)，從前道切入后道，形成高效的協(xié)同生態(tài)。臺(tái)積電與設(shè)備商（ASML）、材料商（信越化學(xué)）、EDA（Synopsys）等建立緊密聯(lián)盟，形成完整的供應(yīng)鏈，將先進(jìn)制程與先進(jìn)封裝無(wú)縫整合，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)與工程一體化，將領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)提升到產(chǎn)業(yè)生態(tài)的層面，既提升了研發(fā)效率，也構(gòu)筑了更強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)壁壘。
三，臺(tái)積電憑借與客戶穩(wěn)固的合作關(guān)系，鎖定大客戶，按需求導(dǎo)向開(kāi)發(fā)新技術(shù)。2017年臺(tái)積電憑借InFO技術(shù)從三星手中搶過(guò)蘋(píng)果處理器訂單，二者的合作使InFO成為市場(chǎng)普遍應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)。2016年起臺(tái)積電憑借CoWoS技術(shù)獨(dú)家代工NVIDIA ，臺(tái)積電供不應(yīng)求的產(chǎn)能塑造了今天的算力市場(chǎng)，反過(guò)來(lái)也形成了英偉達(dá)GPU統(tǒng)治AI芯片市場(chǎng)的基石。未來(lái)，隨著CoWoS-L量產(chǎn)和3D Fabric平臺(tái)推進(jìn)，NVIDIA有望進(jìn)一步鞏固技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
四，重金投入技術(shù)研發(fā)。臺(tái)積電2024年全年研發(fā)費(fèi)用為63.89億美元，2025年計(jì)劃資本支出為380-420億美元，其中10%-20%（約38-84億美元。如此巨資直接投向先進(jìn)封裝產(chǎn)能擴(kuò)展及技術(shù)升級(jí)，遠(yuǎn)高于其它競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，也產(chǎn)生了強(qiáng)大的市場(chǎng)主導(dǎo)能力。
國(guó)內(nèi)先進(jìn)封裝的短板
看罷臺(tái)積電經(jīng)驗(yàn)，再看國(guó)內(nèi)現(xiàn)實(shí)。先看國(guó)內(nèi)企業(yè)在制裁之下發(fā)展先進(jìn)封裝產(chǎn)業(yè)，要面對(duì)的一系列挑戰(zhàn)。
一，設(shè)備受限。先進(jìn)封裝對(duì)設(shè)備依賴度很大，如先進(jìn)定位鍵合機(jī)、熱壓設(shè)備和高端檢測(cè)設(shè)備等缺失，使得國(guó)內(nèi)企業(yè)只能做7nm以上芯片的先進(jìn)封裝，良率和產(chǎn)能也受到很大影響。高端封裝設(shè)備國(guó)內(nèi)有一定數(shù)量，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足產(chǎn)能需求。所以目前國(guó)內(nèi)企業(yè)只能側(cè)重于對(duì)設(shè)備要求不那么高的中低端先進(jìn)封裝技術(shù)。
二，先進(jìn)封裝研發(fā)投入巨大，國(guó)內(nèi)企業(yè)投入不足。國(guó)際巨頭發(fā)展先進(jìn)封裝動(dòng)輒數(shù)十億美元投入，而國(guó)內(nèi)封裝企業(yè)的營(yíng)收可能還趕不上臺(tái)積電的研發(fā)費(fèi)用，導(dǎo)致本土企業(yè)資金投入有限，無(wú)法達(dá)到臺(tái)積電的研發(fā)效能，因此國(guó)產(chǎn)先進(jìn)封裝需要國(guó)家加大扶持。
三，中國(guó)先進(jìn)封裝起步較晚，需要付出必要的時(shí)間成本。臺(tái)積電的先進(jìn)封裝從2012年就開(kāi)始布局，才取得今天主導(dǎo)先進(jìn)封裝市場(chǎng)的成績(jī)。此外國(guó)內(nèi)企業(yè)還要面對(duì)大量的專(zhuān)利壁壘，以及人才短板等難題。這些短板的補(bǔ)強(qiáng)，都需要相應(yīng)的時(shí)間成本。
國(guó)內(nèi)先進(jìn)封裝的優(yōu)勢(shì)
盡管有各種困難，但是國(guó)內(nèi)已經(jīng)具備發(fā)展先進(jìn)封裝的基本條件，有些方面甚至具備一定比較優(yōu)勢(shì)。
一，盡管面臨經(jīng)濟(jì)調(diào)整和貿(mào)易戰(zhàn)，但是中國(guó)市場(chǎng)依然全球最大的電子消費(fèi)市場(chǎng)。2024年國(guó)內(nèi)智能手機(jī)出貨量約2.8億部，電動(dòng)汽車(chē)超1000萬(wàn)輛，中國(guó)AI芯片市場(chǎng)280億美元。隨著經(jīng)濟(jì)的逐漸回暖，未來(lái)需求將更加旺盛。本土客戶能夠提供可靠的驗(yàn)證平臺(tái)和穩(wěn)定訂單，具備類(lèi)似臺(tái)積電綁定蘋(píng)果、NVIDIA 的條件。
二，盡管企業(yè)自有資金不足，但國(guó)家提供了強(qiáng)大的政策支持。先進(jìn)封裝是大基金三期和十四五規(guī)劃等重點(diǎn)支持的技術(shù)。在2024年大基金已經(jīng)支持相關(guān)企業(yè)擴(kuò)張先進(jìn)封裝產(chǎn)能，2025年可能追加資金支持FOPLP和3D封裝等先進(jìn)技術(shù)。政策驅(qū)動(dòng)可以一定程度彌補(bǔ)技術(shù)、設(shè)備、資金短板，幫助企業(yè)渡過(guò)投入周期。
三，國(guó)內(nèi)封裝企業(yè)已經(jīng)具備很強(qiáng)的技術(shù)實(shí)力和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)擁有接近全球領(lǐng)先的封測(cè)能力，頭部企業(yè)的全球排名分列第三、四名。它們?cè)贔OWLP、2.5D等封裝技術(shù)上已有積累。現(xiàn)有設(shè)備足以支持中低端封裝研發(fā)，國(guó)內(nèi)企業(yè)已經(jīng)能夠完成2.5D封裝，已經(jīng)布局FOPLP，車(chē)規(guī)級(jí)封裝等。這些能力足以支持它們夠快速切入中端市場(chǎng)，逐步向高端邁進(jìn)。
思考
根據(jù)國(guó)內(nèi)發(fā)展先進(jìn)封裝的短板以及優(yōu)勢(shì)，再參考臺(tái)積電發(fā)展先進(jìn)封裝的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)國(guó)內(nèi)先進(jìn)封裝產(chǎn)業(yè)有如下思考。
一，資源集中，大客戶緊密協(xié)同。臺(tái)積電的經(jīng)驗(yàn)顯示，綁定大客戶，在大客戶的推動(dòng)下，心無(wú)旁騖地研發(fā)先進(jìn)技術(shù)是其先進(jìn)封裝得以成功的重要原因。在嚴(yán)密封鎖之下，國(guó)際客戶匱乏的情況下，國(guó)內(nèi)先進(jìn)封裝更具有大客戶驅(qū)動(dòng)的特征。所以相關(guān)方面應(yīng)該統(tǒng)籌國(guó)內(nèi)有限的設(shè)備和資金，將客戶與最具實(shí)力的封裝企業(yè)統(tǒng)一協(xié)調(diào)起來(lái)，把有限的資源發(fā)揮出最大能效。
二，著眼未來(lái)，長(zhǎng)遠(yuǎn)布局技術(shù)攻堅(jiān)。臺(tái)積電依靠超遠(yuǎn)期布局至今牢牢主導(dǎo)先進(jìn)封裝，證明了時(shí)間成本是最有效的產(chǎn)業(yè)壁壘。在產(chǎn)業(yè)政策的支持下，國(guó)內(nèi)企業(yè)也應(yīng)該著眼未來(lái)，長(zhǎng)線布局，結(jié)合國(guó)產(chǎn)設(shè)備研發(fā)進(jìn)程，從遠(yuǎn)期、中期、近期不同梯度布局不同的先進(jìn)封裝。既考慮燃眉之急，也要考慮未來(lái)技術(shù)的儲(chǔ)備，逐步化解技術(shù)跟隨的被動(dòng)局面。
三，理順機(jī)制，代工與封裝有機(jī)協(xié)同。臺(tái)積電本來(lái)不涉及封裝業(yè)務(wù)，但是當(dāng)先進(jìn)封裝的機(jī)會(huì)出現(xiàn)之后，它通過(guò)自身的產(chǎn)業(yè)地位切入先進(jìn)封裝，自然也就形成了與封裝企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)。這種競(jìng)爭(zhēng)對(duì)于海外企業(yè)來(lái)說(shuō)很正常，但是國(guó)內(nèi)資源有限，尤其設(shè)備緊缺，需要更多考量上下游之間的協(xié)同。既要考量代工企業(yè)參與先進(jìn)封裝的必要性，也要避免代工與封裝之間的過(guò)度競(jìng)爭(zhēng)。
四，布局設(shè)備，加快設(shè)備、材料與生產(chǎn)技術(shù)共同成長(zhǎng)。臺(tái)積電與設(shè)備企業(yè)共同研發(fā)先進(jìn)封裝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)封裝生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備的同步發(fā)展。國(guó)內(nèi)制造企業(yè)與設(shè)備企業(yè)更應(yīng)該形成統(tǒng)一的研發(fā)體系，構(gòu)建本土生態(tài)，補(bǔ)齊供應(yīng)鏈短板，早日實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)與國(guó)產(chǎn)設(shè)備、材料的自立自強(qiáng)。
結(jié)語(yǔ)
本土先進(jìn)封裝能否把握AI機(jī)遇，取決于產(chǎn)業(yè)協(xié)同成效與設(shè)備國(guó)產(chǎn)化速度。盡管目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)封裝遭受?chē)?yán)密封鎖，但以現(xiàn)有條件完全大有可為。如果整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條既力出一孔，也利出一孔——既有協(xié)同的手段，也有協(xié)同的保障，就能保證先進(jìn)封裝盡快實(shí)現(xiàn)突破，保障國(guó)產(chǎn)芯片支撐國(guó)內(nèi)AI產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。