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股市情报:上述文章报告出品方/作者: 全球半导体观察;仅供参考,投资者应独立决策并承担投资风险。

先进封装,半导体设备的新战场

时间:2026-08-31 14:32
上述文章报告出品方/作者: 全球半导体观察;仅供参考,投资者应独立决策并承担投资风险。


很长一段时间里,前道晶圆工厂和后道封测车间,中间隔着一道清晰的鸿沟。

封测主要做芯片切割、引线焊接、塑封这类工作,不管是设备采购成本,还是洁净厂房标准,都比不上晶圆制造产线。

但这条边界,正在快速被抹平。

国内主要封测企业,长电科技通富微电华天科技甬矽电子,仅上半年对外官宣的先进封装扩产金额,相加就已经超过255亿元,资金几乎全部流向AI算力、2.5D/3D封装产线。海外同样动作不断,安靠在美国亚利桑那州20亿美元的高端封装工厂进入建设阶段,台积电的CoWoS产能也在持续扩张。

当芯片制程继续往下走,晶体管微缩撞上物理天花板,制造成本也节节攀升。先进封装再也不是晶圆制造的配套附属环节,它已经成为决定AI芯片实际性能的关键一环。

算力逻辑切换,设备采购清单随之改写

早些年半导体的逻辑十分直白:光刻工艺将晶体管做得更小,同等面积可以集成更多晶体管,通常能够推动芯片性能提升、功耗下降。

不过这条器件微缩路径来到2nm及以下节点时,已经难以持续顺畅推进。即便晶体管可以越做越小,为了获取更强算力,行业又希望单颗芯片不断做大,而这就带来了新的约束。

一方面,单颗大芯片会受到掩模版的面积上限约束;芯片尺寸越大,哪怕一处微小缺陷,都可能造成整片昂贵硅片报废。另一方面更现实的痛点是,仅依靠晶体管尺寸微缩,无法破解算力芯片普遍面临的内存墙与带宽瓶颈。

行业于是转向Chiplet思路:不再硬做一块巨型芯片,把功能拆分成多个芯粒,依靠TSV硅通孔、RDL重布线,在三维空间完成堆叠组装。

思路听起来简单,却改写了封装设备的需求标准。

如今先进封装,线路要做到微米甚至亚微米级别,垂直通孔要求极致精细,芯片贴合需要纳米级平整度。不少原本只属于前道晶圆厂的设备,开始大批量进入封测车间,像深硅刻蚀DRIE、CMP化学机械抛光、薄膜沉积、高均匀性电镀,都成为产线里的刚需装备。

四大核心工序,背后藏着设备的技术博弈

落到产线实操,先进封装有四道关键工序,设备指标的迭代压力尤为突出。

第一,TSV通孔成型与金属填充。

TSV是2.5D、3D堆叠芯片的垂直导电通道。当下主流堆叠方案,TSV深宽比普遍来到15:1-20:1,高端工艺还会更高。深硅刻蚀设备依靠Bosch工艺保障孔壁垂直光滑,防止侧壁波纹造成阻挡层断裂;电镀环节则要实现自底向上无空洞填充。随着RDL线路向亚微米级别演进,电镀的均匀控制、内部流场设计的难度也在进一步抬升。

第二,键合技术的新旧交替。

键合机属于封装产线当中单机造价很高的设备。面向HBM3e和主流2.5D封装,TCB热压键合依旧是市场主力,韩美半导体、ASMPT等海外厂商,凭借超薄芯片温控、抑制芯片翘曲的技术积累,在存储大厂拿到不少订单。

与此同时,下一代无凸块混合键合正在导入产线。去掉金属凸块之后,依靠等离子激活,介质层和铜原子直接退火熔接,互连间距可以压到1微米以内。这对设备提出了亚100nm级的对位精度要求,产线颗粒管控压力也陡增。

第三,大尺寸新型载体:面板与玻璃基板。

为摊薄单颗芯片的封装成本,行业尝试跳出300mm圆形晶圆,转向510×515mm、600×600mm方形FOPLP面板。面板边角容易出现涂胶堆积,倒逼设备端开发专用狭缝涂布、面板光刻装备。

英特尔、三星力推的玻璃基板TGV,耐热、平整度优势明显,但玻璃加工极易产生微裂纹,超快飞秒激光打孔、湿法蚀刻、铜-玻璃异质抛光,都需要设备厂商重新做工艺适配。目前公开资料暂未披露,各家厂商TGV设备实现稳定良率对应的具体量产条件。

第四,三维堆叠的检测与量测。

芯片垂直堆叠之后,传统二维光学显微镜,已经看不到芯片内部的缺陷。三维X射线、红外干涉、超声无损检测,慢慢成为产线标配。厚度小于30微米的超薄晶圆,经过多轮加热会发生形变,翘曲量测设备,需要在动态热环境下完成亚微米级监控,输出参数给到键合设备做实时补偿。

国产设备正在关键节点完成突破

一边是供应链国产化诉求,一边是先进封装产能爆发,国内设备企业,在薄膜、键合、电镀、抛光、新型载体加工等环节,陆续实现送样验证乃至小规模量产落地。

01

薄膜与键合

#拓荆科技 基于自身薄膜沉积技术,搭建起完整3D-IC键合设备产品矩阵。Dione-300F熔融键合机已经供给国内存储、封测工厂;Dione-300晶圆-晶圆混合键合设备拿到客户复购,实现稳定量产;D2W配套预处理设备Propus完成产业化落地。2026年SEMICON China展出的Pleione 300-HS,目前正在多条HBM、Chiplet产线开展验证。

为承接后续订单,8月10日拓荆科技沈阳浑南产业化基地完成主体封顶,总投资近18亿元、建筑面积15.6万平方米。在此之前,公司收购尚积半导体控股权,补强HBM相关设备的技术储备。

拓荆科技Pleione 300设备

02

湿法电镀与抛光

#盛美上海 Ultra ECP ap晶圆级电镀设备,已经在长电、通富、华天实现规模化量产。面对FOPLP、玻璃基板新趋势,公司推出面板级水平电镀、负压湿法蚀刻设备,重点攻克510×515mm大板边缘电镀均匀性、高深宽比微孔清洗难题,设备已经进入多家试点产线。

盛美上海面板级先进封装电镀设备

#华海清科 瞄准玻璃基板抛光痛点,玻璃硬、铜质软,两种材料抛光速率选择比很难平衡。其推出国内首台510×515mm板级CMP量产装备Master-P510APEX,已经收获客户订单并进场生产,填补国内板级平坦化设备的空白。

03

刻蚀、薄膜、涂胶显影

#北方华创 把前道成熟的等离子刻蚀、PVD能力迁移到先进封装。PSE系列深硅刻蚀机用于TSV通孔加工,得到较多应用;PVD设备解决了高深宽比微孔内壁钛铜种子层沉积、附着力难题。

北方华创PSE V300系列

#中微公司 完成TSV深硅刻蚀、介质刻蚀、PVD/ALD薄膜、ECP电镀的成套布局。Primo TSV300E针对2.5D/3D堆叠优化通孔形貌,拿到存储、Chiplet产线复购。新一代低温刻蚀可以做到90:1超高深宽比,2026年已经送到头部封测厂做验证。CuBS集成PVD设备改善金属薄膜电阻率,适配微孔钛铜种子层制备。在业绩说明会上,中微公司董事长兼总经理尹志尧表示,企业规划5年内覆盖七成以上先进封装核心工艺设备。

#芯源微 依托前道涂胶显影技术积累,晶圆级封装Track设备、湿法刻蚀机,在扇出封装、Bumping产线保持不错的本土占有率。

#芯碁微装 7月发布国内首台适配510×515mm大板的PLP 2000直写光刻,兼容FOPLP、TGV布线工艺,量产解析力2微米,拿到头部封测客户的量产订单,补上国产面板光刻设备的一块短板。

芯碁微装PLP 2000

04

TGV玻璃通孔赛道

玻璃通孔是一条全新赛道,国内设备企业已经形成激光改质、湿法蚀刻、PVD、电镀、CMP整套跟进态势。

帝尔激光的超快激光微孔改质设备,面板级、晶圆级机型已经实现海外批量交付与复购;德龙激光聚焦TGV超快激光改质,实现小批量出货;迈为股份大族激光、华工激光的TGV打孔改质装备,也已经在试点产线完成试样。

游戏已经改变,单纯卖单机的时代过去了

先进封装掀起新的竞争战场,改变的不只是采购清单,整套商业逻辑也发生翻转。

过去后道封装设备,到货调试周期较短,即可投产使用。但今天的先进封装设备,和芯片架构、底部填充胶、基板材质深度绑定。设备厂商需要在芯片设计早期,就和Fabless、晶圆厂协同做DTCO联合优化。一台新机进场,验证、良率爬坡,往往要耗费一年以上周期。一旦产线定型,替换供应商的门槛会变得非常高。

只靠单机设备,越来越难拿到订单。先进封装工序频繁穿梭前道、后道,颗粒污染会直接造成芯片报废。行业开始走向Cluster Tools集成集群方案,把清洗、等离子激活、薄膜沉积、高精度键合,整合到同一套真空腔体内部。

也要客观看到,即便国产设备接连取得单点突破,整套产线大规模替代依旧要面对良率、长期可靠性等现实考验。

从前道制程成本持续高企,到先进封装环节逐步引入类前道精密工艺,设备比拼早已不止机械精度。材料匹配、工艺协同、产线交付能力,都是这场长跑的关键。

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