AI 算力倒逼！一天吃透：半導體先進封裝（千億市場 ，核心設備全解）

01 先進封裝產業鏈定位

02 先進封裝VS傳統封裝

先進封裝和傳統封裝的最大不同，在于芯片與外部系統的電連接方式 ——傳統封裝靠細引線連接，像接 “電線” 一樣速度慢，而先進封裝直接省去引線，改用傳輸更快的凸塊或中間層；先進封裝有四個核心要素，分別是如下：

只要一款封裝具備這四個要素中的任意一個，就能被稱作先進封裝，且各要素分工明確。

02-1、凸塊（Bump）

其實就是在芯片上做的金屬小凸起，核心作用是給芯片提供電氣互連的 “點” 接口 ——簡單說，就是幫芯片搭好和外部連接的 “接觸點”，讓電信號能順暢傳遞。

它在 FC、WLP 這些先進封裝里用得特別廣。經過多年發展，做凸塊的金屬材質主要有金、銅、銅鎳金、錫這幾種，不同的金屬材質，對應適配不同芯片的封裝需求。

02-2、倒裝（FlipChip，簡稱 FC）

本質是把芯片 “翻個面” 扣在基板上 —— 它不用傳統的引線，而是靠焊球或凸塊把翻過來的芯片和外部系統連起來，這樣封裝能做得更緊湊。

具體流程很清晰：先在芯片的 I/O 觸點（I/O pad）上做出錫鉛小球，接著把芯片翻轉過來加熱，讓融化的錫鉛球直接和陶瓷基板粘在一起，就能完成連接。現在這種技術主要用在 CPU、GPU、芯片組上，像我們常用的 CPU、內存條這類電子產品，大多都用了倒裝芯片技術。

和傳統的引線鍵合比，FC 有明顯優勢：傳統是用細引線連芯片和外部，而 FC 的芯片結構、I/O 端（就是那些錫球）都是朝下的；而且 FC 的 I/O 引出端能分布在整個芯片表面，不像傳統只在邊緣，所以它的封裝密度更高、處理速度也更快。更關鍵的是，它還能采用類似 SMT（表面貼裝技術，平時貼電子元件的常規手段）的方式加工，工藝上更靈活。

02-3、晶圓級封裝（WLP）

和傳統封裝流程相反：傳統是先切芯片再封裝，WLP 是芯片還在晶圓上時先整體封裝 —— 貼好保護層、連好電路后，再把晶圓切成單個芯片，像先給蛋糕胚裹糖霜再切塊。

WLP 分兩種：扇入型是把導線和錫球固定在晶圓頂部芯片區；扇出型是把芯片重排成模塑晶圓。二者核心區別是扇出型引腳更多、尺寸更大：批量生產時，扇入型因工藝簡單更經濟；需多引腳或復雜設計時，選扇出型更合適。

目前 WLP 廣泛用于存儲類（閃速存儲器、DRAM 等）、功能類（LCD 驅動器、射頻器件等）、模擬類（穩壓器、溫度傳感器等）器件。

02-4、再分布層技術（Redistribution layer，RDL）

RDL 是在晶圓表面沉積金屬層與介質層，做出金屬布線，將芯片 IO 端口從原位置重排到更寬松的區域，形成面陣列。芯片 IO 通常在邊沿，適配傳統引線鍵合但不適合倒裝技術，RDL 由此解決接口匹配問題。封裝中它能重新分配電路，連接基板引腳或組件，實現復雜連接、提升性能并縮小封裝面積。

RDL 在不同封裝中的作用：

WLP：核心技術，負責 IO 端口的扇入或扇出。

2.5D 封裝：將電路網絡分配到不同位置，連接硅基板上下方的凸塊（Bump）。

3D 封裝：對準上下堆疊的不同芯片 IO，完成電氣互聯。

02-5、硅通孔技術（Through Silicon Via，簡稱 TSV）

本質就是在芯片內部做的 “垂直金屬線”—— 它能穿透硅片，直接把芯片頂部和底部連起來，核心作用是讓不同芯片層級之間的電信號能垂直傳遞，不用再繞到側面。類比來看，就像在大樓里裝了垂直電線，讓樓上樓下的電路直接連通，不用走樓道里的水平線路。

TSV 主要分兩種類型，關鍵區別在是否需要 “中介層”：

2.5D TSV：得靠中介層（Interposer）才能實現連接，相當于需要一塊 “轉接板” 來搭橋。最典型的應用就是臺積電的 CoWos 封裝技術，很多高端芯片都用這種方案。

3D TSV：不用中介層，芯片層級能直接垂直連接，更簡潔。像 SK 海力士、三星做的 HBM（高帶寬內存），就是 3D TSV 的典型應用，能讓內存和芯片的信號傳遞更快。

03 先進封裝設備全解

傳統封裝和先進封裝的設備有不少重合，減薄機、劃片機、固晶機、鍵合機、塑封機這些都是兩者的標配。

但先進封裝對這些設備的要求更高，比如要能研磨出更薄的晶圓，鍵合不再用傳統的引線框架，塑封機也轉向了壓塑的方式。

03-1、市場規模

2023 年，后道封裝設備在整個半導體設備的價值占比里約為 5%，其中固晶機、劃片機、鍵合機是這一領域的核心設備。

到 2025 年，全球半導體封裝設備的市場規模大概率能達到 417 億元；具體看設備占比，固晶機（也叫貼片機）占 30%，劃片機（也叫切片機）占 28%，鍵合機占 23%，這三類核心設備的占比加起來超過八成。

03-2、減薄機

AI 器件小型化推動芯片封裝變薄、晶圓超薄化，對減薄機要求顯著提升。傳統工藝僅能處理 150μm 以上晶圓，而當前先進封裝（如存儲器 96 層疊封）需芯片厚度降至 100μm 以下甚至 30μm，這類芯片剛性差、易受損，還需滿足 TTV＜1μm、表面粗糙度 Rz＜0.01μm 的要求，加工難度大增。

市場方面，2024 年我國進口研磨機金額 3.8 億美元，2017-2024 年 CAGR 13%；全球減薄設備由日本企業主導，CR3 達 84%，DISCO 份額最高。設備端，日本 DISCO、東京精密單臺減薄機約 1200 萬人民幣且全自動化；國內廠商少（如鄭州第三研磨所、華海清科等），國產設備價格相當，單臺年產能約 6 萬片，具體與實際研磨量相關。

03-3、劃片機

劃片機主要分砂輪切、激光切，當前砂輪切是主流。激光與刀輪切片機并非競爭關系，反而能相互帶動銷量 —— 兩者銷量均隨時間上升，激光切片機銷售額占比從最初 5% 升至 2024 年約 36%，主要彌補刀輪機薄弱領域。

市場上，2024 年我國進口劃片機金額 2.2 億美元，2017-2024 年 CAGR 2%；全球市場由日本企業主導，2022 年 CR3 約 85%，DISCO 份額最高。

設備端，DISCO 刀輪切片機單臺約 1500 萬人民幣，激光切片機約 1000 萬人民幣（因體積小、精度要求低更便宜）；單臺刀輪切片機每月切割 12 寸晶圓產能約 1 萬片。

03-4、鍵合機

封裝形式演變推動鍵合技術追求更小互聯距離與更快傳輸速度，技術從引線框架發展至倒裝（FC）、混合鍵合等，混合鍵合精度提升至 10k+/mm2、0.5-0.1um，能量 / Bit 縮至 0.05pJ/Bit。

2024 年全球晶圓鍵合設備市場約 3.2 億美元，2018-2024 年 CAGR 4%；消費市場集中在中、日、歐美等，2024 年亞太占 60%，歐美各 15%。市場集中度高，2022 年 EVG、SUSS CR2 約 70%（EVG 占 59%、SUSS 占 12%）；國外臨時鍵合機單臺 2000 萬、解鍵合機 1000 萬、混合鍵合機 3000 萬人民幣。

03-5、電鍍機

電鍍機是將電鍍液中金屬離子鍍到晶圓表面形成金屬互連的設備，芯片工藝升級后互連線從鋁轉銅，鍍銅設備廣泛應用，雖也鍍錫、鎳等，但銅沉積仍主導，且銅能降功耗成本、提芯片性能。

傳統封裝中電鍍機主要給封裝特定部位鍍金屬，先進封裝的凸塊、RDL、TSV 等需鍍銅，設備受益；前道需在晶圓鍍致密無缺陷的銅，后道硅通孔等工藝也用電鍍鍍銅、鎳等。

目前，2023 年全球晶圓電鍍設備市場規模約 31 億元，2020-2025 年 CAGR 約 8%；據 Gartner，2020 年該市場以國外企業為主，美系 LAM 和 AMAT 合計占 96%（LAM80%、AMAT16%），盛美上海僅占 1.5%，且前道市場由 LAM 壟斷，后道主要是 AMAT、LAM 等國外企業，國內盛美半導體較領先。

03-6、薄膜沉積設備：

PVD&CVD 等薄膜沉積設備用于先進封裝的 UBM、RDL（使用次數隨層數變化）、TSV（電鍍前需沉積種子層）制作，預計 2025 年中國大陸該設備市場空間達 800 億元，2022 年 PVD 設備 AMAT 占 86%、我國北方華創占 5%，CVD 設備 AMAT 占 28%、Lam 占 24%，我國拓荊科技等正推進國產突破。

03-7、刻蝕機：

先進封裝中 TSV 需刻蝕打孔、RDL 需刻蝕去除多余 UBM，刻蝕設備應用廣泛；預計 2025 年中國大陸刻蝕設備市場空間超 760 億元，全球龍頭為 LAM（2023 年占 46.7%）、TEL（26.6%）、AMAT（17.0%），國內中微公司（CCP 領先，占 1.4%）和北方華創（ICP 領先，占 0.9%）表現突出。

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