集成电路封测技术未来发展趋势
思瀚产业研究院 蓝箭电子    2023-08-03

传统封装技术仍然占据集成电路封测领域主要市场。根据《中国半导体封装测试产业调研报告（2020 年版）》数据显示，国内封装测试企业在先进封装产品市场己占有一定比例，约占总销售额的 35%；同时，据前瞻产业研究院《中国集成电路封装行业技术发展历程分析情况》数据显示：现阶段我国集成电路封装市场中，DIP、SOP、QFP、SOT 等传统封装仍占据我国市场的主体，约占 70% 以上的封装市场份额；BGA、CSP、WLCSP、3D 堆叠等高附加值封装技术占比较小，占总产量约 20%6。

同时，传统封装技术正在根据市场需求和新技术的应用，不断开展革新，逐步形成具备先进性的封装技术。

先进封装是集成电路封装技术的重要发展方向。随着智能移动终端、5G 网络、物联网、新能源汽车、大数据、人工智能、可穿戴设备等新兴行业的发展， 为适应市场对小型化、低功耗、高集成产品的需求，全球先进封装市场不断扩容， Flip Chip、IP、Bumping、MEMS、Fan-out 等先进封装技术持续革新。

①倒装技术是重要的先进封装技术

倒装是相对于传统的引线键合连接方式与植球的工艺而言，传统工艺通过金属线键合与基板连接的芯片电气面朝上，而倒装工艺将芯片的电气面朝下，相当于将前者翻转过来，故称其为“倒装芯片”。

传统的半导体器件封装需要通过打 线工艺完成芯片电极与框架的连接，存在阻抗高、降低封装尺寸困难等问题，倒装技术（Flip Chip）则有效地解决了这些问题。倒装技术（Flip Chip）可以绕开打线环节实现芯片电极与框架的连接，该封装方式将芯片正面朝向基板，无需内 引线键合，形成最短电路，降低阻抗。

同时倒装技术采用金属凸点连接，能够缩 小封装尺寸，改善电性能表现。倒装技术（Flip Chip）与传统内引线键合技术相 比，传送速度更快，更适合应用在高脚数、小型化、多功能、高速度趋势的 IC 产品中。 从发展历程看，倒装芯片互连方式主要有热超声工艺（采用金球凸点）、回 流焊工艺（采用锡球凸点）和热压工艺（采用铜柱凸点）等三种工艺。

回流焊工艺是目前最主流的倒装技术，该技术采用在芯片上制作锡凸点，将芯片蘸取助焊剂后粘贴在基板上，并通过热回流焊接，实现芯片与基板互连。回流焊键合工艺较原有热超声等工艺能够实现更小的凸点间距和更高的 I/O 密度， 能够有效满足移动设备迅速发展等对于封装技术的要求。

随着市场对小型化、低 功耗的器件需求增长，热压工艺逐步成为未来技术发展的趋势。但是由于该技术 成本高、测试工艺不成熟、对于装片精度、键合力度和速度的要求高，导致回流 焊工艺仍是目前主流实现倒装芯片的工艺。 公司目前倒装技术采用主流的回流焊工艺，通过在芯片表面的 I/O PAD 上生 长铜柱、沉积锡球，然后将芯片翻转，通过回流焊加热，熔融的锡球与基板相结 合，实现倒装。

②SIP 系统级封装技术是先进封装技术的另一技术发展趋势

SIP 系统级封装技术是将原有 PCB 板上不同功能的芯片集成到一颗芯片上或模块化，压缩模块体积，缩短电气连接距离，提升芯片系统整体功能性和灵活 性。SIP 工艺是将不同功能的芯片集成在一个封装模块里，大大提高了芯片的集成度，是延续摩尔定律规律的重要技术。

从系统级封装形式看，系统级封装主要 包括水平式、堆叠式以及埋入式等多种类型，从技术难度看，堆叠式与埋入式较 水平式实现系统级封装技术难度更大。 从封装技术角度看，系统级封装技术由于目标是将多个不同芯片和元器件集 合在一个封装体内，因此不再是单一的封装技术，而是多种封装技术的结合。

当前系统级封装技术是涵盖了引线键合（WB）、倒装技术（FC）、封装堆叠（PoP）、 芯片堆叠（CoC）、晶圆级封装（WLP）、硅通孔（TSV）、埋入式基板等多种 封装技术的组合。从应用场景和市场需求看，引线键合技术实现了系统级封装因 其兼容性强、成本低、市场应用广泛等仍然是不少厂商的技术选择。

从技术难度 和未来发展趋势看，利用了多种技术结合实现的系统级封装则更加困难，也是目 前众多厂商研究和追逐的热点。

未来将进一步加大先进封装及第三代半导体材料等适应未来行业发展趋势的研发。

③先进封装未来市场发展情况

根据 Yole 统计显示，2019 年全球系统级封装规模为 134 亿美元，占封测市场约 23.76%的份额，预计全球系统级封装规模未来 5 年将以年均 5.81%的速度增长，预计 2025 年将达到 188 亿美元的市场空间。

据苹果官网介绍，苹果最 款耳机 AirPods Pro 使用了系统级封装，该封装技术实现多种功能的同时还满足 了产品低功耗、短小轻薄的需求。

倒装/焊线类是系统级封装的主流技术方式。系统级封装实现的路径包括倒装/ 焊线类、扇出式以及嵌入式等多种方式，其中倒装/焊线类系统级封装占据主要市场份额。

根据 Yole 预测数据，2019 年倒装/焊线类系统级封装产品市场规模为 122.39 亿美元，占整个系统级封装市场超过 90%，预计到 2025 年倒装/焊线类系 统级封装仍是系统级封装主流产品，市场规模将增至 171.7 亿美元。未来随着市场对于封装产品短小轻薄特征的需求不断增长和 SIP 系统级封装技术的进步，系统级封装将迎来广阔的市场空间。