先进封装是提升芯片性能的关键技术，将助力于 AI 算力升级浪潮
思瀚产业研究院    2025-06-23

先进封装是后摩尔时代提升芯片性能的关键技术。随着人工智能、高性能计算等新兴市场的崛起，芯片计算性能需求迅速提高，半导体制造工艺制程接近物理极限，通过半导体制程提升芯片性能难度越来越大。通过先进封装技术实现异构集成，即横向和纵向连接多个半导体，可将更多的晶体管集成在一个更小的半导体封装内，从而提供比其各部分之和更大的功用。

先进封装技术可将多个存储器和逻辑芯片集成到单一封装中，相比传统的分离式芯片组设计，集成式封装芯片组速度更快、效率更高、适应性更强，同时生产成本更低。先进封装是后摩尔时代提升芯片性能的关键技术，适用于大规模计算和异构计算，将助力于 AI 算力升级浪潮。

现阶段先进封装主要包括 2.5D、3D 以及晶圆级封装。2.5D 封装是指采用了中介层（interposer）的集成方式，中介层目前多采用硅材料，中介层中的 TSV 通常被称为 2.5D TSV。

与 2.5D 采用中介层进行高密度互连不同，3D 是指芯片通过 TSV 直接进行高密度互连，在芯片上直接生成的 TSV 则被称为 3D TSV。

Chiplet实现硅片级别IP复用，为先进制程工艺中性能与成本的平衡提供解决方案。Chiplet在继承了 SoC 的 IP 可复用特点的基础上，更进一步开启了 IP 的新型复用模式，即硅片级别的 IP 复用。不同功能的 IP，如 CPU、存储器、模拟接口等，可灵活选择不同的工艺分别进行生产，从而可以灵活平衡计算性能与成本，实现功能模块的最优配置而不必受限于晶圆厂工艺。

Chiplet 模式具备开发周期短、设计灵活性强、设计成本低等特点；可将不同工艺节点、材质、功能、供应商的具有特定功能的商业化裸片集中封装，以解决 7nm、5nm 及以下工艺节点中性能与成本的平衡，并有效缩短芯片的设计时间并降低风险。

Chiplet 异构集成含有异构和异质两重含义，为 AI 算力芯片发展趋势。英伟达 GH200、GB200 和 AMD MI300 均采用 CPU+GPU Chiplet 异构方案，异构集成为算力芯片发展趋势。异构集成含有异构和异质两重含义。异构集成主要指将多个不同工艺单独制造的芯片集成到一个封装内部，以增强功能和提高性能，可以对采用不同工艺、不同功能、不同制造商制造的组件进行封装，例如将 7nm、10nm、28nm、45nm 的 Chiplet 通过异构集成技术封装在一起。

异质集成则是指将不同材料的芯片集成为一体，可产生尺寸小、经济性好、设计灵活性高、系统性能更佳的产品，例如将 Silicon、GaN、SiC、InP 生产加工的 Chiplet 通过异质集成技术封装到一起，形成不同材料的半导体在同一款封装内协同工作的场景。

3D Chiplet 将是先进封装技术未来的发展趋势。结构上 3D Chiplet 就是将 Chiplet 通过 3DTSV 集成在一起，为了提高互连密度，3D Chiplet 采用了没有凸点的垂直互连结构，因此其互连密度更高。AMD 在 2021 年首先将 3D Chiplet 应用在 Zen 3 处理器的 3D V-Cache 上，将包含有 64MB L3 Cache 的 chiplet 以 3D 堆叠的形式与处理器封装在一起。AMD 表示 CPU 上的DRAM 只是通过 3D 堆叠实现目标的开始，未来将利用 3D Chiplet 实现核心堆叠在核心之上，3D Chiplet 将是先进封装技术未来的发展趋势。

Chiplet 未来市场空间广阔。Chiplet 是满足目前算力需求爆发的关键技术，Chiplet 技术可以将更多算力单元高密度、高效率、低功耗地连接在一起，从而实现超大规模计算；Chiplet技术适用于大规模计算和异构计算，能极大提高异构核之间的传输速率，降低数据访问功耗，从而实现高速预处理和数据调度，同时降低存储访问功耗，满足大模型参数需求。大模型推动算力芯片需求快速增长，Chiplet 未来市场空间广阔。根据研究机构 Omdia 的数据，2024 年采用 Chiplet 的处理器芯片全球市场规模将达 58 亿美元，预计到 2035 年将达到 570 亿美元，复合增速为 23.09%。

先进封装技术是提升芯片性能的最佳方案之一，未来成长空间广阔。随着电子产品进一步朝向小型化与多功能的发展，芯片尺寸越来越小，使得 2.5D、3D、晶圆级封装、SiP 等先进封装技术的发展成为提升芯片性能的最佳方案之一，先进封装技术在整个封装市场的占比正在逐步提升，算力芯片需求的爆发也将成为推动先进封装市场增长的重要动力。

根据 Yole 的数据，2024 年全球先进封装市场规模为 519 亿美元，同比增长 10.9%；预计 2025 年全球先进封装市场规模为 569 亿美元，同比增长 9.6%；预计将在 2028 年达到 786 亿美元规模，2022-2028年复合增速达 10.05%。先进封装市场增长速度快于传统封装市场，未来成长空间广阔。

长电科技拥有先进封装技术全方位解决方案，Chiplet 工艺已稳定量产。近年来长电科技重点发展先进封装技术，在 5G 通讯应用领域，公司具备从 12x12mm 到 77.5x77.5mm 全尺寸fcBGA 产品量产能力，与客户共同开发了基于高密度 Fanout 封装技术的 2.5D fcBGA 产品，同时认证通过 TSV 异质键合 3D SoC 的 fcBGA；在 5G 移动终端领域，公司布局的系统级封装SiP 技术，配合多个国际高端客户完成多项 5G 射频模组的开发和量产，移动终端用毫米波天线 AiP 产品等已进入量产阶段；

在车载电子、存储、AI/IoT 领域，公司拥有先进封装技术全方位解决方案。长电科技推出的 XDFOI Chiplet 高密度多维异构集成系列工艺已进入稳定量产阶段，同步实现国际客户 4nm 节点多芯片系统集成封装产品出货；公司 Chiplet 技术不断取得突破，已在高性能计算、人工智能等领域应用，将畅享 AI 算力新时代的浪潮。

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