市場需求與技術迭代雙驅動，先進封裝設備迎高速成長

得益于高性能計算芯片以及消費電子產品需求的快速增強，全球主要半導體制造廠商不斷擴大先進封裝產能，帶動先進封裝設備市場也進入高速成長階段。集邦咨詢數據顯示，先進封裝設備銷售額預計在2024年增長10％以上，2025年有望超過20％。與此同時，隨著先進封裝技術的發(fā)展，相關設備的創(chuàng)新迭代也在加速，創(chuàng)造出更多新的市場機遇。大廠熱情不減，全球迎先進封裝擴產潮近年來，在AI浪潮的推動下，高性能HPC等對芯片需求持續(xù)高漲，加之智能手機、AI PC、HBM等的需要不斷增加，均推動了先進封裝的發(fā)展。目前，全球各地均迎來一波新建先進封裝產能的潮流。最新消息顯示，臺積電收購群創(chuàng)南科廠，將投資建設CoWoS產能，預計明年4月開始交機、最快下半年即可投產。此外，臺積電還在中國臺灣地區(qū)的竹南、臺中、嘉義等臺增建先進封裝產能。美光雖在與臺積電競購群創(chuàng)南科廠中失利，但擴增先進封裝產能的計劃不變，近日又有消息傳出將購買友達的兩座廠房，交易預計年底完成，明年下半年開始投產。前不久，SK海力士也與美國商務部簽署初步備忘錄，將在美國印第安納州投資一座先進封裝廠，并有望獲得最高4.5億美元的直接補助和最高5億美元的貸款。今年4月，SK海力士便曾宣布將投資38.7億美元在印第安納州建設先進封裝廠。此外，英特爾在美國新墨西哥州、馬來西亞居林和檳城，三星在韓國，日月光在中國臺灣地區(qū)均有新增先進封裝產能的計劃傳出。中國大陸對先進封裝項目的投建也是熱情不減，包括華天科技先進封測項目、通富微電先進封裝項目、長電微電子晶圓級微系統(tǒng)集成高端制造項目、松山湖佰維存儲晶圓級封測項目等。根據市場研究機構Yole Group預測，先進封裝在整體封裝市場中的比例將于2025年超過非先進封裝、達到51.03％，2023-2029年先進封裝市場的復合年增長率將達到11%，市場規(guī)模將擴大至695億美元。而先進封裝產能的擴張直接帶動了先進封裝設備市場的增長。與傳統(tǒng)封裝技術不同，隨著科技進步，封裝技術已從單一芯片封裝進化為可將復數芯片整合為更高密度、更高效能的先進封裝技術。很多工藝與前段制程密切銜接，如硅通孔（TSV）、重布線（RDL）等，所需設備也有了巨大變化和發(fā)展，包括涂膠設備、刻蝕機、光刻機、PVD、CVD、晶圓鍵合設備、檢測設備等。設備迭代加速：更高精度、效率和可靠性隨著先進封裝技術的發(fā)展，相關設備也在不斷演進。先進封裝設備在精度、速度、功能復雜性、材料適應性以及自動化程度等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)封裝設備。以TSV技術為例，TSV是一種在硅基板上垂直穿透通孔，實現芯片間三維互聯的工藝技術。TSV工藝設備涉及多個關鍵步驟，包括通孔刻蝕、絕緣層/阻擋層/種子層沉積、通孔內導電物質填充、晶圓減薄以及晶圓鍵合等，其中涉及深孔刻蝕設備，PVD、CVD設備，電鍍設備，晶圓減薄設備，晶圓鍵合設備等。深孔刻蝕設備用于在硅基板上形成垂直穿透的通孔，是TSV的主要工藝設備之一。應用材料和泛林半導體等國外廠商，在設備的刻蝕精度、穩(wěn)定性和生產效率方面處于行業(yè)領先地位。近年來，國內企業(yè)在深硅刻蝕設備領域也取得了顯著進展。例如，中微半導體和北方微電子等公司研制的深硅等離子刻蝕機已經能夠投入硅通孔刻蝕的研發(fā)及量產中。其中，北方微電子的DSE200系列刻蝕機能夠實現高達50:1的硅高深寬比刻蝕，并具備優(yōu)良的側壁形貌控制和刻蝕選擇比。TSV工藝要求晶圓減薄至50μm甚至更薄，以便使硅孔底部的銅暴露出來為下一步的互連做準備。因此，晶圓減薄設備需要具備高精度、高穩(wěn)定性和低損傷等特點。隨著半導體技術的不斷發(fā)展，晶圓減薄設備在精度、效率和穩(wěn)定性方面不斷提升。國內外多家廠商都在積極研發(fā)更加先進的晶圓減薄設備以滿足市場需求。
PVD技術通過真空蒸發(fā)、濺射或弧放電等方式將金屬、合金或陶瓷等材料沉積在基板表面。隨著技術的不斷發(fā)展，PVD設備逐漸向著多功能、高速、高效的集成系統(tǒng)方向發(fā)展。例如，一些先進的PVD設備能夠調節(jié)膜的成分，并采用多種不同的沉積技術，實現成膜過程的全自動化。CVD技術通過化學反應在基板表面或內部形成薄膜。目前，CVD技術已廣泛應用于微電子器件、光學器件等領域。PECVD作為CVD技術的一種重要形式，能夠在低壓下使用電子和離子等活性物質催化產生化學反應，形成高質量的薄膜。隨著技術的進步，PECVD設備在薄膜質量、制備效率和生產成本等方面不斷優(yōu)化。RDL技術通過在芯片上增加額外的布線層，以提高封裝的性能和可靠性，同樣是先進封裝的關鍵技術之一，關鍵步驟包括電介質沉積、濕法或干法蝕刻、阻擋層和籽晶層沉積以及鍍銅等，設備方面涉及到涂膠機、光刻機、刻蝕機、濺射臺、電鍍設備等。隨著RDL工藝對精度、效率和可靠性的提高，這些設備也在不斷創(chuàng)新迭代。比如涂膠機用于在芯片表面涂覆光刻膠，以定義出RDL圖形的輪廓。近年來，涂膠機在涂覆均勻性、穩(wěn)定性和效率方面取得了顯著進步。新一代的涂膠機采用了先進的旋涂技術，能夠在高轉速下實現精準的光刻膠涂覆，確保涂層的厚度和均勻性達到最優(yōu)。在RDL工藝中，光刻機同樣是核心設備，用于將RDL圖形從掩膜轉移到涂有光刻膠的芯片表面。隨著技術的不斷進步，封裝用光刻機的分辨率和精度也在持續(xù)提升。刻蝕機在RDL工藝中用于去除晶圓表面未被光刻膠保護的部分，形成所需的電路圖案。隨著芯片尺寸的不斷縮小，刻蝕機的精度和均勻性要求也越來越高。最新一代的刻蝕機采用了先進的等離子體刻蝕技術，能夠在保持高刻蝕速率的同時，實現更好的刻蝕輪廓控制和更小的刻蝕損傷。此外，為了應對3D封裝和異質集成等新興技術的挑戰(zhàn)，刻蝕機還在不斷研發(fā)新的刻蝕工藝和材料。濺射臺在RDL工藝中用于在晶圓表面沉積金屬層，以形成導電通路。隨著薄膜沉積技術的不斷發(fā)展，濺射臺在沉積速率、薄膜均勻性和質量控制方面取得了顯著進步。最新一代的濺射臺采用了高能脈沖濺射技術，能夠在提高沉積速率的同時，改善薄膜的致密性和附著力。此外，為了應對高集成度芯片的需求，濺射臺還在不斷研發(fā)新的靶材和沉積工藝。來源：集微網

*博客內容為網友個人發(fā)布，僅代表博主個人觀點，如有侵權請聯系工作人員刪除。