《先进半导体封装技术及市场-2026版》
2026-06-17 10:07:38   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

Advanced Semiconductor Packaging 2027-2037: Forecasts, Technologies, Applications

半导体封装技术的演进

据麦姆斯咨询介绍，先进半导体封装已成为高性能计算（HPC）的核心技术平台。对于人工智能（AI）和高性能计算处理器而言，其性能不仅取决于晶体管密度，还取决于内存带宽、输入/输出（I/O）密度、供电能力、热管理能力，以及在单个封装内集成更多功能芯片的能力。

这推动了2.5D封装和3D封装架构的持续应用。在2.5D封装中，芯粒（chiplet）并排在中介层或再分布平台上集成。在3D封装中，有源芯片通过混合键合等技术垂直堆叠。这些方法共同实现了不同芯粒间的异构集成，使存储器更靠近计算单元，提高芯片间互连密度，缩短电气路径，支持光学和电子元件在同一封装内的集成。

半导体封装演进路线图

2.5D封装和3D封装值得关注的关键趋势

1. 更大的封装面积

先进半导体封装中最明显的趋势之一是封装尺寸的持续增大。人工智能和高性能计算系统需要将更多的计算芯片、输入/输出芯片和高带宽内存（HBM）堆叠集成在单个封装内，以提升系统级性能。因此，行业正朝着中介层和基板平台方向发展，以在保持高互连密度的同时扩大封装面积。

台积电的CoWoS技术路线图清晰体现了这一发展方向。2026年，台积电已实现更大尺寸的5.5倍光罩尺寸CoWoS_L封装（硅桥接平台）的量产，该平台面向搭载高端计算芯片、多个输入/输出芯片以及最多约12个HBM3E / HBM4堆叠的大型多芯片架构。到2027年，台积电预计将进一步将封装尺寸扩展至约9.5倍光罩尺寸，从而支持更大规模的计算和内存配置。

这种规模化趋势也正在改变所采用的中介层技术。全硅中介层支撑了当前一代高性能人工智能（AI）加速器，但由于良率、成本和可制造性方面的挑战，其规模扩展能力在超过约3.3倍光罩尺寸时会受到限制。因此，随着行业寻求在不依赖全尺寸硅中介层的情况下拓展2.5D集成，基于桥接的架构和基于玻璃的平台正逐渐受到关注。

半导体封装中的互连技术

2. 面板级封装

面板级封装正被探索作为实现更大尺寸、更高性价比先进封装的有效路径。从圆形晶圆转向矩形面板，制造商能够提高晶圆面积利用率，从而提升产能，并降低每个AI加速器的封装成本。

然而，这种过渡在技术上仍存在挑战。随着面板尺寸从早期约 310 mm x 310 mm向 510 mm x 515 mm或 620 mm x 750 mm等更大规格发展，制造难度也随之增加。

核心挑战包括大尺寸面板处理、翘曲控制、更精细的重新分布层（RDL）制作、全面板均匀性、良率管理、标准化以及热管理等。这些因素直接影响良率、互连可靠性，以及大规模制造细间距重新分布结构的能力。因此，商业化应用将取决于行业能否将大尺寸面板加工的优势转化为稳定、高良率的生产制造。

2.5D封装的发展趋势

3. 玻璃中介层与玻璃核心基板

受有机基板和硅中介层双重局限性的推动，玻璃正成为下一代先进半导体封装的关键材料平台。有机基板技术成熟且成本低廉，但随着封装尺寸增大，其在精细布线和翘曲方面面临挑战。硅中介层具备高互连密度，但其可扩展性受限于掩模版尺寸限制、晶圆利用率和成本，尤其是在AI加速器封装持续增大的情况下。

玻璃面板封装的供应链概览（样刊模糊化）

玻璃提供了一种潜在的折中方案。它既能支持精细布线，又具备热膨胀系数可调等材料优势，还能兼容大面积面板加工工艺。不过，玻璃基封装目前仍处于商业化初期。关键问题不仅在于玻璃能否具备令人满意的电气和机械性能，还在于制造工艺能否实现可靠规模化，以及整个产业链生态是否已准备好支撑其大规模应用。

在制造方面，玻璃通孔、金属化、大面板处理、检测、翘曲控制、可靠性验证以及低成本生产等环节仍面临挑战。在生态系统方面，其更广泛的应用将取决于材料供应商、设备厂商、基板制造商、代工厂、封装测试厂以及设计工具提供商是否具备支持玻璃封装商业化应用的能力。

4. 混合键合

与传统的基于微凸点的互连技术相比，铜-铜混合键合技术可以实现更精细的互连间距、更低的寄生电阻和电容，以及堆叠芯片之间更高的垂直互连密度。

这项技术已应用于多款高端产品中。例如，AMD的3D V-Cache在其EPYC数据中心处理器中，将静态随机存取存储器（SRAM）堆叠在CPU裸片上；而MI300系列则采用混合键合技术，将CPU/GPU裸片堆叠在输入输出芯片上。英特尔也在为下一代服务器CPU采用自研的3D混合键合技术。

3D铜-铜混合键合的应用

除了逻辑堆叠技术外，混合键合技术在存储器领域的重要性也将日益凸显。随着高带宽存储器（HBM）突破16层堆叠和20层堆叠的规模，传统的堆叠与键合方案在互连密度、堆叠高度以及热管理方面将面临日益严峻的挑战。因此，混合键合技术被视为未来高密度动态随机存取存储器（DRAM）堆叠的关键解决方案。

混合键合在处理器和存储器集成之外也发挥着关键作用。在光电共封装（CPO）领域，它可以用于将电子集成电路与集成光路集成。这使得混合键合成为横跨计算、存储和光互连的跨领域技术。

5. 光电共封装（CPO）

随着数据中心对更高带宽和更高能效的需求日益增长，光电共封装正成为一项重要的先进半导体封装机遇。在传统的可插拔光学器件中，光引擎位于前面板，并通过PCB上的长铜走线与交换ASIC相连。随着交换带宽的提升，这些电气通路受到信号损耗、功耗、连接器密度和热极限的限制愈发严重。类似的光输入/输出技术方案也在加速器系统领域得到探索，其中光引擎可与GPU或其他计算芯片更紧密地集成。

未来的高性能计算平台

在第一代光电共封装架构中，2.5D封装可将光引擎与主计算芯片或交换芯片集成在同一封装基板上，将电气路径长度从数十厘米缩短至数毫米。下一代光电共封装架构可通过将光引擎与计算芯片封装在中介层上，进一步缩短互连长度。

因此，先进半导体封装在光电共封装中扮演着核心角色，它能实现密集的电气布线、更短的芯片到光引擎连接，还能整合电接口芯片（EIC）、集成光路、中介层、再分布层以及光纤连接结构。不过，封装方面的挑战也随之加剧。光学对准、光纤-芯片耦合损耗、热管理、可测试性、可修复性、组装良率以及长期可靠性，仍是制约其规模化应用的关键障碍。

本报告包含的主要内容

英国知名研究公司IDTechEx在这份最新发布的报告中对先进半导体封装技术、制造生态、企业战略以及各核心应用领域的市场机遇展开了深入分析。

本报告探讨了2.5D封装和3D封装的发展演变，包括硅中介层、硅桥、有机中介层、玻璃中介层和基板、扇出封装、混合键合、HBM集成、面板级封装以及光电共封装技术。报告评估了每种封装技术背后的驱动因素、仍存在的制造障碍，以及供应链中主要厂商所扮演的角色。

本报告还评估了不同市场对先进半导体封装的应用差异，涵盖AI与数据中心基础设施、自动驾驶汽车以及消费电子领域。针对每个市场，报告分析了相关的封装技术、应用驱动因素、成本与性能的权衡关系以及预期增长趋势。

如果您希望购买《先进半导体封装技术及市场-2026版》报告，请联系麦姆斯咨询王懿，邮箱：wangyi#memsconsulting.com（#换成@）；电话：17898818163。