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未来智造局|算力“狂奔”,封装“接棒”:先进封装迎来发展机遇

2026-11-06 17:13:11

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新华财经上海11月6日电(记者 高少华)近两年,AI大模型参数规模快速扩张,算力需求同步走高。随着芯片制程工艺的进步逐步放缓,决定AI芯片实际性能的关键,不再单纯取决于芯片内部集成的晶体管数量,芯片的集成封装方案,正在成为算力能否落地兑现的重要一环。封装也跳出过去单纯装配芯片、控制成本的定位,成为影响芯片算力发挥的核心环节。

在近期举办的2026半导体封装测试技术与市场年会上,不少行业专家提到,在AI算力需求拉动下,先进封装已经成为延续摩尔定律、突破芯片性能瓶颈的重要方向。国内封测产业迎来难得的发展机遇,但高端设备、关键材料、先进工艺等短板依旧突出,需要全产业链协同攻关。

摩尔定律逼近瓶颈,先进封装承担更多性能任务

封装测试处在集成电路产业链的中间位置,也是芯片落地应用前的最后一道关卡。现阶段,先进封装、芯粒(Chiplet)、2.5D/3D集成、玻璃基板、光电共封装等新技术迭代提速,国内封测行业正处在提质升级、自主创新的关键阶段。

中国半导体行业协会副理事长、天水华天科技副总裁肖智轶表示,AI算力带动全球半导体行业进入新一轮上行周期,先进封装已经成为国内集成电路产业链攻关的重点方向。数据显示,2025年全球半导体整体销售额7956亿美元,封装市场规模1107.9亿美元,其中先进封装市场规模470亿美元。中国大陆与中国台湾地区企业合计占据全球封测市场超过75%的份额,国内五大封测龙头跻身全球前十,合计市占率32%。2025年国内集成电路产业整体销售额17331亿元,封测板块营收3844亿元,产能规模排在全球首位。

过去很长一段时间,芯片性能提升主要依靠摩尔定律,依托制程微缩,在同样面积硅片上集成更多晶体管,工艺节点从7nm一路推进到5nm、3nm。但这条路线的难度越来越高,物理极限、制造成本的约束越来越明显,先进封装的价值也随之凸显。

壁仞科技联合创始人、首席运营官张凌岚对此打了一个比方。目前AI大芯片的裸片尺寸已经接近单颗晶圆的物理上限,如果继续做大裸片,良率和成本都会难以承受。与其在单块硅片上不断堆砌晶体管,不如把一颗大芯片拆分成多个芯粒,再依靠先进封装完成高密度集成。他表示,对AI芯片来说,封装的意义早已不只是组装。算力、存储、芯片互连、供电、散热以及可靠性问题,都要在芯片设计早期统筹考虑,封装已经从后端装配工序,直接影响芯片本身的性能表现。

芯动科技副总经理罗彤也谈到,摩尔定律放缓之后,芯片硬件迭代周期拉长,但AI大模型对算力和存储的需求增长很快,供需出现错配。算力、存储带宽、互连带宽的迭代节奏并不一致,再加上功耗、散热瓶颈,单芯片的发展路线很难持续。行业开始转向异构集成方案,依靠芯粒拆分+高速互连来提升系统性能,先进封装就是破局的核心。

算力市场的需求结构也在发生变化,今年开始,市场重心逐步从AI训练转向推理场景。推理业务对内存带宽的要求,甚至高于训练场景,这正是先进封装能够发挥优势的地方。训练任务更看重峰值算力,推理场景则更关注能效和带宽成本。HBM高带宽存储与计算芯片的堆叠效果、供电损耗、散热方案,都会直接决定推理芯片的市场竞争力。

玻璃基板、光电共封装成两大热门技术路线

AI算力需求持续增长,先进封装从产业配套的配角,变成各方竞争的重点方向,玻璃基板和光电共封装是当下行业讨论最多的两条路线。业内普遍认为,先进封装是近封装光学(NPO)、共封装光学(CPO)落地的基础,而材料创新,决定了玻璃基板、混合键合、光电共封装等异构集成方案能不能实现大规模量产。

厦门云天半导体董事长、总经理于大全分析,传统有机基板用于大尺寸AI封装时,容易出现翘曲、布线密度不足等问题。玻璃基板热膨胀系数低、结构稳定性好,很适合下一代AI封装方案,可以有效改善封装翘曲问题,适配面板级规模化生产。不过他也坦言,玻璃通孔TGV技术还面临通孔金属化填充、热应力开裂、界面脱粘、成本偏高等工艺和可靠性难题,国内虽然已经有样品和小批量出货,和国际先进水平仍有差距。

京东方从2020年布局玻璃基技术,先后搭建8英寸晶圆级创新实验平台、板级玻璃载板试验线,累计投入超过13亿元。北京京东方传感技术玻璃基封装项目组市场组长王子健介绍,公司已经打通玻璃载板完整制造流程,在玻璃基芯板、大尺寸高叠层载板等产品上取得阶段性成果。但核心的TGV玻璃产品还有不少技术难关,需要产业链联合起来,优化玻璃原材料品质、完善切割工艺和裂纹无损检测手段。

光电共封装是另一条受益于算力需求的赛道。华懋科技副总裁、先进封装首席技术官谢鸿介绍,近封装光学的光引擎贴近芯片,支持更换,预计2026年前后进入商用导入阶段,规模化放量更可能出现在2027至2028年,在功耗、带宽密度、可维护性之间取得平衡;共封装光学能够实现更高的带宽密度,但模块无法更换,良率管控难度大,规模化时间窗口大致在2028至2029年,之后才会逐步走向更大规模部署。

谢鸿提到,先进封装是NPO、CPO落地的基础,而光电共封装对封装精度、洁净度、散热的严苛要求,也是现阶段产业化落地的主要阻碍。短期来看,近封装光学更适配AI算力落地需求,共封装光学代表长期高性能方向,先进封装能力会成为光电模块厂商的核心竞争力。

江苏长电科技有限公司科学家杨程提出一个观点:先进封装的根基在于材料创新。封装尺寸持续变大、互连密度不断提高,基板、介质、键合、导热等各类材料都面临新挑战。玻璃基板、混合键合、光电共封装这些方案想要量产落地,实现异构集成的规模化应用,离不开材料层面的持续突破。

发展窗口期有限,产业链协同攻坚迫在眉睫

当前国内先进封装迎来不错的发展窗口:政策资金加持、AI需求拉动行业量价上行,产业基础也有一定积累。但同时,高端技术差距、市场需求分化、供应链地缘风险,以及设备、材料、专业人才短缺等问题同样突出。肖智轶提醒,全球第一的产能规模只是入场券,真正的比拼集中在材料配方、专用设备、EDA工具和跨学科人才团队上。窗口期不会一直存在,行业要围绕工艺创新、国产化协同、智能制造升级三条主线,实实在在做好联合攻关。

中微高科总经理姚昕总结了当前封装技术升级的诸多难点:封装尺寸放大、互连线条细化之后,翘曲、良率管控、信号完整性、热管理、供电设计等问题,没有任何一家企业可以单独解决。不少业内人士都提到,先进封装依托材料创新,如果基板、介质、键合、导热材料跟不上迭代节奏,再好的设计方案也很难量产。产业链协同,因此显得尤为关键。

封装正在朝着更大尺寸、更高互连密度发展,需要材料、设备、制造环节同步配合。张凌岚提出“封装设计左移”的思路,把封装可行性评估前置到芯片架构规划阶段,早期同步各项边界条件,减少后端反复修改带来的高额成本。还有专家认为,封测厂商需要转型为整合服务商,借助AI把定制化流程标准化,打通从芯片设计到先进封测的全链路。

EDA工具是先进封装落地的重要支撑。国产EDA企业珠海硅芯科技创始人赵毅在接受记者采访时表示,现在2.5D/3D堆叠、芯粒异构集成是产业破局方向,但多样的封装工艺、高密度互连,给传统EDA工具带来很大挑战。原本面向单芯片的设计方法,已经满足不了多芯粒系统开发。硅芯科技为此搭建面向芯粒的多芯片系统协同设计方案,打造一体化EDA工具链,跳出传统封装EDA的范畴,打通“设计—EDA—封装制造”链条,为2.5D/3D先进封装提供整套解决方案。

从产业趋势看,随着封装设计前置、芯粒协同EDA工具链逐步成熟,基板、键合、导热等配套材料持续跟进,业内预计未来几年,国内先进封装有机会把现有产能优势,转化为稳定的量产交付能力和技术积累。对行业来说,产业协同不是可选动作,而是推动先进封装从样品走向大规模落地、把产能优势转化为技术与生态优势的必要前提。

 

编辑:林郑宏

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