随着摩尔定律演进乏力，AI、汽车和5G等新兴应用的发展，以及单片芯片制程微缩化向异构集成的转变，都推动着对先进封装的需求。据相关机构统计数据显示，2024年先进半导体封装市场的价值达到180.9亿美元，预计到2031年将增至298亿美元，预测期内的复合年增长率为7.5%。
近期，在上海交通大学集成电路行业校友会、上海张江高科技园区开发股份有限公司主办，合作伙伴中国农业银行上海市分行协办的《先进封装技术研讨会》上，业界精英齐聚一堂，从设备、材料、工艺等方面共同探讨了先进封装技术的发展和面临的挑战。
此次论坛由上海交通大学集成电路校友会副秘书长，原晶方科技副总裁刘宏钧主持，上海交通大学集成电路校友会执行会长，季丰电子董事长兼总经理郑朝晖、上海交通大学集成电路学院常务副院长郭小军，以及张江高科党委委员，副总经理赵海生出席会议并致辞。
赵海生先生表示，张江高科作为张江科学城的产业资源组织者、产业生态引领者，一直都致力于打造完善的集成电路产业生态，为企业提供全方位的支持与服务。在去年ICCAD开幕上，我们成立了浦东集成电路产业服务平台公司——张江浩芯，这是我们向专业化产业服务的一次探索。我们也将持续打造“芯校友”品牌活动，着力构建常态化产业交流平台。我们诚挚邀请广大校友将更多优质活动放在张江，我们会全力做好配套支持与服务工作，与大家共同谱写集成电路产业高质量发展新篇章。
先进封装类型
目前，业界对于先进封装还没有一个明确的定义。它的分类方式也不统一。如果按类型细分，则先进封装可分为扇出型晶圆级封装（FOWLP），扇入型晶圆级封装（FIWLP）、倒装芯片（FlipChip）,以及2.5D/3D封装；按应用领域细分，则可以分为电信、汽车、航空航天与国防、医疗设备，以及消费电子等。
上海易卜半导体创始人李维平在其主题为《先进封装技术发展趋势》的演讲中，也对先进封装技术从广义上进行了分类，他认为，先进封装技术可分为五个大类，分别为晶圆级封装、2.5D/3D封装、系统级封装（SiP）、埋入式封装，以及板级封装。
上海易卜半导体创始人李维平
而从狭义上来看，先进封装的“先进”，是指封装技术朝着高度集成、三维立体、超细间距互连等方向发展。
推进先进封装市场增长的主要因素
随着价值创造从前端制程微缩化转向后端集成，先进封装市场有望在2030年前实现强劲的两位数增长。对异构小芯片架构、高带宽内存堆栈、超薄扇出模块以及汽车级电源封装的需求正在不断扩大。尽管基板和设备供应趋紧，但5G网络的持续密集化建设、云人工智能的加速发展以及电动汽车的普及，使得产品销量不断上升，平均售价也在逐步提高。
由于可持续发展目标倾向于采用良率高的已知合格芯片组装方式，并且各国政府支持提升区域供应链弹性，先进封装市场的增长速度将超过整个半导体行业的平均水平，巩固了先进封装在芯片价值链中作为性能和盈利能力主要驱动力的地位。
李维平认为，算力和功能集成是先进封装的主要应用场景，这意味着对于算力和功能集成需求高的领域，将是推动先进封装技术增长的主要驱动力，如AI和机器学习、虚拟和增强现实、遥控智能，以及自动驾驶等领域。
盛美半导体工艺副总裁贾照伟在题为《三维芯片集成领域电镀技术的挑战和机遇》的演讲中也表示，AI应用将是先进封装技术发展的主要推动力。
盛美半导体工艺副总裁贾照伟
设备、工艺和材料，国内先进封装领域需克服的挑战
目前，先进封装领域的主要玩家多为国际厂商，如台积电、三星、英特尔等。李维平表示，尤其是台积电，它是先进封装领域绝对的霸主，并逐渐走向技术体系化。而英特尔在先进封装领域也是长期高强度投入，开发了不少新技术；但受公司总体文化及业绩影响，不少技术没有获得大规模应用，投入产出效益不理想。三星的先进封装技术基本都以‘CUBE’命名”，他戏称他们为‘玩魔方’。三星在板级制造方面重点投入，但大规模量产仍然需要假以时日。
从下图中可以看出，在主流先进封装领域，中国的玩家很少，想要赶上先进封装技术的发展潮流，中国的先进封装产业还需从设备、工艺和材料方面加大研发力度。
在先进封装设备领域，国内已经涌现了一批优秀的半导体设备厂商，如盛美半导体。成立于1998年的盛美半导体，最初专注于创新清洗设备的研发，后将业务范围扩展至电镀、显影，以及涂胶等应用于先进封装领域的设备。
受AI应用等场景的驱动，3D芯片封装集成技术正迅速发展。2.5D、3D、HBM技术以及Chiplet等，都需要整合不同功能的芯片，以实现更强大的功能。这就对互连技术提出了更高要求。
互连形式多种多样，一直在发展，要求也越来越高。互连尺寸跨度从几百微米，到几百纳米，目前已经到了亚微米的互连阶段。这对电镀设备也提出了不同的需求。
贾照伟表示，目前应用于先进封装的湿法电镀设备的研发面临着诸多挑战，主要从两个方面来看，一是硬件和晶圆处理，包括晶圆翘曲处理（>+/-5mm翘曲），对于极细间距RDL和TSV的预湿能力，电镀腔和夹盘的设计，以及可能转向面板级封装带来的挑战；二是工艺方面，包括高深宽比TSV孔内清洗、高深宽比TSV电镀，以及Chip-let flux clean填料之前的助焊剂清洗等。
对此，盛美半导体都进行了差异化的专利布局，开发了一系列的产品和设备帮助国产先进封装产业应对上述挑战。
除了设备之外，材料也是先进封装技术发展的‘重中之重’。在波米科技有限公司首席科学家兼副总经理李铭新的题为《先进封装用光敏性聚酰亚胺涂层材料现状、挑战及应用》的演讲中，李铭新借用了邬江兴院士在2025年Chiplet联盟会上说的一句话，即目前的国内半导体行业是‘一流设计、二流装备、三流材料’。这一句话透着无奈，但也是国内业界不得不面对的现状。
波米科技有限公司首席科学家兼副总经理李铭新
在半导体材料领域，目前的市场主要由国外厂商把持。以聚酰亚胺为例，它在半导体封装中可作为永久性结构材料，是关键性的核心材料，但目前国产化的进展最慢。李铭新表示：“由于国外公司的产品应用时间长，技术性能成熟，所以长期垄断市场。而国内厂商则由于产品需要应用验证等问题，举步维艰，目前占据的市场份额几乎可以忽略不计。”
李铭新表示：“国内材料公司需要破解‘双壁垒’难题，即技术壁垒和市场壁垒。”国内厂商需要提高产品的综合性能（可靠性），不断进行积累，同时也要提高产品的稳定性；此外，材料产品的验证周期都比较长，投入也大，这是需要企业克服的关键性问题。李铭新表示：“哪怕同一产品已经经过同一个客户的验证，下一个公司使用时还需重新验证。对于国内厂商来说，验证关是路、长、且、阻。”
李铭新将材料发展比作是破解先进封装供应链上的“达摩克利斯之剑”，帮助实现国内材料的可用、能用和够用。
先进封装技术中还有一个重要的工艺是晶圆键合技术，SUSS中国公司总经理龚里在其题为《晶圆键合-半导体材料、工艺及封装领域不可缺少的工具》的演讲中详细分享了晶圆键合技术的分类，以及各类晶圆键合技术的特点和应用领域等。
SUSS中国公司总经理龚里
龚里将晶圆键合技术分为三大类，即永久键合技术、临时键合技术，以及混合键合。其中，混合键合因其能够提供芯片间最短的垂直连接，同时优化热学、电气和可靠性等特点而被给予厚望。混合键合也具备诸多核心优势，包括亚微米间距的互连、高带宽、高效的功率利用，以及相较于焊球连接的优越缩放性。但成本仍是目前限制其广泛应用的一大挑战。龚里表示：“对准也是混合键合技术发展所面临的一个难题。”最后，龚里也建议关注一个新的技术——铜纳米线，它对晶圆表面没有特别要求，在室温下就可实现。他表示：“这一新技术可能会在3-5年后替代混合键合。”
量测检测也是先进封装过程中非常重要的一步。上海点莘技术创始人兼总经理石维志在其题为《尺寸决定一切：面向高密度互联工艺的量测检测》演讲中分享了对于先进封装技术量测检测的关键和面临的一些挑战。
上海点莘技术创始人兼总经理石维志
他表示：“对于高性能存储/计算先进封装而言，I/O互连密度是关键。随着先进封装技术的不断推进，互连密度也不断增加，不管是在水平方向上，还是垂直方向上。”
相较于前道晶圆的量测检测，先进封装量测检测在检测目标、检测对象、材料兼容性、精度与结构复杂度、检测技术路径，以及成本方面都存在较大差异。先进封装技术中的fine RDL、micro bump，以及混合键合等工艺都需要新的量测检测手段。AI 算法在先进封装复杂缺陷模式识别中，也可以发挥独特作用。
目前中国在最高端的2.5D/3D先进封装领域发展缺乏足够的生态支持。受限于先进制程芯片短缺的结构性问题，大部分封装公司并没有足够的需求驱动迭代优化高端先进封装工艺，大部分先进封装的产能是在 FCBGA 及 Fan in 产品上。
石维志提到在MicroLED 这一“另类先进封装”， 将多颗 MicroLED芯片及MicroIC驱动芯片用Fan out工艺互联成MIP chiplet。其芯片电极小于10um，尺寸精度已经超过众多先进封装产品。MicroLED催生的巨量转移、去衬底超薄芯片等工艺，有可能反哺半导体；也启发成熟制程芯片的电极微缩化，从wire bond的50um尺寸电极，缩小到10um的电极，因而可以用更先进制程实现芯片面积的缩小，再以高密度chiplet封装的形式实现成本大幅降低。
结语
先进封装已成为后摩尔时代半导体产业突破性能瓶颈、释放集成创新潜力的核心引擎。AI算力爆发、汽车电动化转型与5G网络深化应用，正驱动这一市场以超越行业均值的速度扩容，技术迭代则围绕异构集成、三维堆叠与超细互连持续演进。
然而，国内产业仍面临设备精度、材料稳定性与生态协同的多重挑战，需在工艺研发、产线验证与跨领域协作中突破“卡脖子”环节。国内先进封装产品需要以创新链串联设备、材料与制造端能力，才能在这场算力与集成度的双重竞赛中，夯实产业升级的底层根基，为“中国芯”进阶之路开辟更广阔空间。
END
