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先进封装战事正酣:一文看懂2.5D/3D封装路线与中国头部玩家

发表时间:2025-10-12 12:19作者:牛财金

半导体制造中,先进封装,Advanced Packaging,是提升芯片性能、缩小体积、降低功耗和提高集成度的关键技术。

📌主流的先进封装类型:

  1. 2D 封装

    • 这是传统封装方式,所有的芯片都平铺在基板上,通过基板布线互连。
    • 代表技术:MCM(Multi-Chip Module,多芯片模块)。
    • 特点:集成密度低、互连长度长、信号延迟久。
  2. 2.5D 封装

    • 2.5D封装是在2D基础上引入了中介层(Interposer),实现了芯片间的高密度互连。
    • 跟2D封装一样,所有芯片处于同一水平面(XY平面),但通过中介层布线来连接。
    • 典型技术:台积电的 CoWoS、英特尔的 EMIB、三星的 I-Cube。
  3. 3D 封装

    • 在3D封装中,芯片采用垂直堆叠的方式,通过TSV(硅通孔)实现层与层之间电气连接。
    • 是真正的立体集成,显著缩短了互连距离。
    • 典型应用:HBM(高带宽内存)堆栈、3D Cache(例如 AMD 的 3D V-Cache)。
  4. 3.5D 封装(不是正式的术语)

    • 混合使用 2.5D 和 3D 技术,例如:逻辑芯片(CPU/GPU)采用 2.5D 放置在中介层上,HBM 内存采用 3D 堆叠。
    • 混合使用在实际工程中经常见到,但不是一种正式的分类。


图片

2.5D 和 3D 封装的主要区别

对比项目
2.5D 封装3D 封装
结构
芯片平铺在同一平面,通过中介层互连
芯片垂直堆叠,直接上下连接
互连方式
通过中介层上的 RDL 布线
通过 TSV(硅通孔)垂直穿透芯片互联
是否用 TSV
中介层可能含 TSV(如 CoWoS-S),但是芯片本身通常不用
芯片内部必须有 TSV
集成密度
中等
很高(体积最小)
互连延迟
比较低(比 2D 好)
最低(物理距离最短
功耗
比较低
最低
散热难度
相对容易(芯片分散)
困难(热量集中在堆叠区域)
工艺复杂度
中等(需要中介层)
高(TSV 制造、减薄、对准、键合等)
成本
高(特别是硅中介层)
比2D高(良率挑战大)
典型应用
GPU + HBM(如 NVIDIA、AMD 显卡)
HBM 自身堆叠、3D Cache、CIS 图像传感器

✅ 2.5D 封装是当前主流

原因:技术相对成熟,产品良率比较高;

可以有效的集成异构芯片(如 CPU/GPU + HBM);

平衡了性能、成本和散热的关系;

广泛用于 AI 加速器、高端 GPU、数据中心芯片。

典型应用:

NVIDIA H100 / Blackwell(CoWoS)

AMD MI300 系列(CoWoS + 3D V-Cache)

Intel Ponte Vecchio(EMIB + Foveros)

📌 市场数据:据 The Business Research Company提供的数据,2023年2.5D/3D封装市场规模达到486亿美元,预计2028年将达到816.7亿美元,其中2.5D占据比较大的份额。

下一步发展的方向:

🔮 3D 封装(特别是混合键合型)是未来发展的重点

驱动力:AI/ML 对内存带宽和能效的庞大需求;

“存储墙”(Memory Wall)问题亟需通过近存计算来解决;

Chiplet 架构推动了高密度垂直集成。

关键技术突破:

Hybrid Bonding(混合键合):实现微米级互连间距(<10μm),连接密度可达每平方毫米数万,甚至百万级;

Die-to-Wafer / Wafer-to-Wafer 键合;

热管理和应力控制技术的进步。

代表趋势:

AMD 的 3D V-Cache(SRAM 堆叠在 CPU 上);

苹果、高通探索 3D SoC;

台积电 SoIC(System on Integrated Chips)平台;

英特尔 Foveros Direct。

💡 注意:3.5D(2.5D + 3D 混合)是过渡形态,已经在高端产品中普及,但是从长期来看,纯3D、异构3D集成才是终极方向。

📌中国的2.5D/3D封装头部企业有哪些?

中国的2.5D/3D封装市场正处于快速发展和追赶的阶段,头部企业积极布局,目标是突破国际巨头的垄断,特别是在AI和高性能计算(HPC)领域。

核心企业包括:

  1. 长电科技 (JCET)

    • 长电科技是中国最大的封测企业。
    • 在中国先进封装市场,长电科技和通富微电、华天科技属于第一梯队。在国内2.5D/3D封装市场,份额领先,但整体仍然远远低于国际巨头
    • 线宽/线距可达 2μm,支持多层布线。
    • 采用极窄节距凸块互联技术。
    • 已实现量产,广泛应用于高性能计算和人工智能芯片。
    • 技术平台:XDFOI™。这是一种面向Chiplet架构的超高密度、多扇出型封装技术,支持2D、2.5D和3D等多种集成方式。

    • 细分领域:主要面向高性能计算(HPC)、人工智能(AI)、网络通信等高端市场。

    • 竞争对手

      台积电 (CoWoS)三星日月光 (ASE)安靠 (Amkor)


  2. 通富微电 (TFME)

    • 高端封测业务(主要为AMD)贡献了主要收入。
    • 是中国在高端CPU/GPU封测领域的领军企业,市场份额在国内非常高,但是全球的份额还无法跟台积电相比。
    • 和AMD合作开发的3D堆叠技术已实现量产,是核心优势。
    • 积极布局玻璃基板封装等下一代技术。
    • 在Chiplet技术和HBM(高带宽内存)封装方面取得突破。
    • 技术平台:VISionS。强调垂直集成和高密度互连,支持多芯片封装(MCP)和Chiplet架构。

    • 细分领域:高性能计算(HPC)、图形处理器(GPU)、服务器芯片(主要为AMD代工)。

    • 竞争对手:台积电 (CoWoS)三星英特尔 (Foveros)

  3. 华天科技 (Hua Tian)

    • 和长电、通富并列国内三巨头。
    • 汽车电子和消费类2.5D/3D封装市场有比较强的竞争力。
    • 在汽车电子封装、2.5D封装方面有优势。
    • 其eSinC®和3D FO SiP技术可实现高密度异质异构集成。
    • 双面塑封BGA SIP、超高集成度uMCP等产品已量产。
    • 技术平台:HMatrix3D Matrix。涵盖RDL Interposer、Si Interposer、3D Stack和Cu-Cu键合等技术。

    • 细分领域:汽车电子、消费电子、高性能计算。

    • 竞争对手

      日月光 (ASE)安靠 (Amkor)台积电(在高端领域)。


  4. 盛合晶微 (SSMC)

    • 通过超高的垂直铜柱互连,提供强大的3D集成功能。
    • 具有高密度RDL和TIV特性。
    • 在2.5D集成市场市占率“业内第一”,3D封装“业内领先”

      ,在特定中道工艺环节(如硅中介层制造)已达到国内领先、甚至是全球先进水平。


    • 技术平台:3D SmartPoser™3DFO。专注于12英寸中段硅片制造,提供凸块、再布线、三维系统集成等服务。

    • 细分领域:作为中道代工厂,服务于需要先进封装的IDM和OSAT。

    • 竞争对手:台积电 (InFO, CoWoS中道)英特尔 (中道工艺)


其他重要的企业:

  • 佰维存储

    :布局“研发封测一体化”,掌握16层叠Die、超薄Die等工艺,2025年Q4投产,瞄准HBM和存算一体。


  • 深科技

    :国内最大的DRAM封测基地,具备16层堆叠技术的量产能力,将在HBM封装领域占据一席之地。


  • 甬矽电子、锐杰微科技芯德科技等企业:在积极布局2.5D/3D技术,但是,规模和量产能力还比不上前面的三家。



市场份额 (国内 vs. 国际)

类别
国内市场
国际市场
总体格局长电科技、通富微电、华天科技
三巨头占据了主导地位,合计市场份额超过70%。盛合晶微在中道环节领先。
台积电 (TSMC)
凭借CoWoS技术,在高端2.5D/3D(特别是AI/HPC)市场占据垄断地位(估计50%以上)。三星、英特尔紧随其后。
高端市场 (AI/HPC)通富微电
(依托AMD)和长电科技(XDFOI)是主要参与者,但技术能力和产能跟台积电比有比较大的差距。
台积电
是无可争议的领跑者,客户包括NVIDIA、AMD、苹果等顶级AI芯片公司。
技术代差
正在从FOWLP、2.5D向3D和混合键合迈进,部分环节(如盛合的中道)接近国际水平。
技术领先一代以上,台积电已量产CoWoS-L/S/R,并向CoWoS-P(面板级)和SoIC(混合键合)迈进。


扩展阅读

看不见却无处不在:聊聊那些神奇的底层科技硬件:HBM, DDR5, Flash....

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#先进封装 #2.5D封装 #3D封装 #芯片 #头部企业


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