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先进封装材料在电子领域的应用现状如何?

发布日期:2025-03-21 11:29 浏览次数:

先进封装材料在电子领域应用广泛,且随着电子技术发展,其重要性日益凸显,以下是其应用现状:
- 应用领域广泛:
- 高性能计算与人工智能:AI和高性能计算对芯片性能要求极高,先进封装材料助力实现多芯片异构集成。如2.5D封装运用硅转接板(Interposer) ,通过硅通孔(TSV)、重布线层(RDL)等技术,让数据传输带宽提升5 - 10倍,满足了高带宽、低延迟、高能效的需求。头部厂商已能实现中介层线宽/线距≤1μm的精密加工,以支撑HBM存储与逻辑芯片协同工作。
- 消费电子:在手机、电脑等产品中,先进封装材料实现小型化、高性能目标。晶圆级封装(WLP)使芯片尺寸与封装尺寸接近,减小产品体积;系统级封装(SiP)将多种功能芯片及元件集成在一个封装内,提升产品性能与集成度。
- 汽车电子:汽车智能化、电动化发展,先进封装材料用于发动机控制系统、车载娱乐系统等。例如长电科技优化异构集成技术,在车载芯片封装领域取得突破;AMB覆铜陶瓷基板凭借高导热、高绝缘性,满足汽车电子高可靠性要求。
- 通信领域:5G通信设备对信号传输要求严格,先进封装材料可减少信号损耗与延迟。倒装芯片(FC)互连缩短信号传播路径,提升通信设备信号处理能力 ;新型基板材料具备高频高速特性,满足5G通信高频信号传输需求。
- 市场规模增长:随着AI、HPC及自动驾驶技术迭代,半导体行业对高性能封装的需求激增。Yole预测,2023 - 2029年全球先进封装市场规模复合增长率(CAGR)将达10.7%,其中2.5D/3D封装增速最快,高端封装市场CAGR更高达37% ,推动全球先进封装资本开支从2023年的99亿美元增至2024年的115亿美元。
- 技术创新推动 :
- 互连工艺升级:凸块(bumping)、重布线(rdl)、硅通孔(tsv)、混合键合等互连工艺不断升级。凸块间距不断缩小,行业朝着20μm推进,巨头已实现小于10μm间距;混合键合(hb)铜对铜连接技术可实现更小间距(10μm以下)和更高凸点密度(10000个/mm2 ) ,并提升带宽和降低功耗。
- 材料性能优化:开发出高导热、低膨胀系数、高绝缘性材料。如烧结银具高导电性、导热性,用于功率器件提升散热与可靠性 ;AMB覆铜陶瓷基板结合陶瓷与铜的优势,应用于高功率电子器件。
- 企业积极布局 :
- 国际巨头:台积电、三星、英特尔、日月光等加大先进封装领域投资。台积电计划新建多座CoWoS工厂;三星扩大生产设施并建设研发实验室和新封装工厂;英特尔扩容封装测试基地;日月光投入40亿美元扩展封装技术,聚焦SiP和3D封装。
- 国内厂商:长电科技、通富微电、华天科技等明确加大先进封装投资。长电科技的XDFOI Chiplet技术已量产,通富微电在高密度扇出型封装领域实现量产 ,国内基板材料厂商开发出介电常数≤3.5的高频高速基板。
- 面临一定挑战:尽管先进封装材料应用前景广阔,但也面临技术难题。如2.5D/3D封装存在TSV填充良率、热应力控制问题;TGV技术面临基板脆、加工难、良率低、产业链成本高等挑战。