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中国芯片先进工艺与先进封装技术的发展趋势及市场应用
在后摩尔时代,芯片制程工艺受成本激增和技术壁垒影响,改进速度逐渐放缓,而先进封装技术成为提升芯片性能的关键路径。中国在先进封装领域积极布局,通过技术创新和材料国产化突破,正逐步在全球市场中占据重要地位。
突破制程瓶颈的关键路径:随着28nm、7nm、5nm等制程节点的开发成本分别达到5130万美元、2.97亿美元、5.40亿美元,单纯依赖摩尔定律提升性能的模式面临挑战。先进封装通过2.5D/3D集成、芯粒(Chiplet)等技术,可突破单芯片光刻面积限制和成品率问题,在成本可控前提下实现性能跃升。
AI算力需求的直接推动:AI芯片对高运算性能的需求催生了FC-BGA等先进封装形式,其中ABF载板作为FC-BGA的核心部件,因支持更精密线路和高脚数传输,成为CPU、GPU、FPGA等高端芯片的标配。日本旭化成近期因PSPI(先进封装“超级胶水”)产能不足导致供应短缺,侧面反映出先进封装市场的爆发式增长。
国产化战略的重要方向:中国半导体材料整体国产化率约15%,封装材料国产化率不足30%,高端领域依赖进口。ABF载板等关键材料的全球市场份额被中国台湾、日本厂商主导(前五大厂商占比超79%),国产化替代空间广阔。
技术路径创新:华为CEO任正非提出的“叠加和集群”方法,本质上是通过封装技术实现芯片性能提升。例如,通过多芯片叠加(如3D集成)和集群计算优化,可使计算结果接近最先进制程水平。公开论文显示,封装技术能有效提高集群计算效率,进一步验证了其对半导体产业的战略价值。
材料与工艺突破:
ABF载板:相较于传统BT载板,ABF材质在信号传输性、精密线路加工等方面优势显著,占高端封装材料成本的70%-80%。预计到2028年,ABF载板在全球芯片载板市场的占比将达57%,市场规模有望从2023年的125亿美元增至181亿美元。
PSPI与湿电子化学品:PSPI作为先进封装必需的键合材料,因AI需求激增陷入供应紧张;湿电子化学品、封装基板等材料的国产化进程加速,推动PCB龙头企业向高端材料领域布局。
应用领域拓展:先进封装技术已广泛应用于:
消费电子:智能手机SoC芯片采用3D堆叠封装提升集成度;
数据中心:AI服务器GPU通过2.5D封装实现高带宽互联;
汽车电子:车规级芯片通过先进封装提升可靠性和散热性能。
市场规模与增长潜力:2024年全球先进封装市场规模预计达519亿美元,2028年将增至786亿美元,年化复合增速10.05%,远超传统封装的3.2%。中国封测厂商市场份额提升(如长电科技位列全球第三),为ABF载板等材料国产化提供了下游支撑。
核心瓶颈与突破进展:
材料与设备依赖:ABF载板的生产设备和关键原材料(如超高纯度树脂)仍依赖进口;
技术工艺壁垒:精密线路加工(线宽/线距≤2μm)和良率控制难度高;
国产化进展:国内头部企业已启动ABF载板量产项目,部分厂商在BT载板领域实现突破,逐步向高端市场渗透。
技术融合加速:先进封装与Chiplet、异构集成等技术深度融合,推动“More than Moore”时代的到来;
材料国产化攻坚:重点突破ABF载板、PSPI、高端引线框架等材料的技术壁垒,构建自主供应链体系;
政策与资本协同:通过专项补贴、产业基金等方式支持企业扩产与研发,同时加强与下游封测厂商的联动,形成“设计-制造-封装”协同创新生态。
先进封装技术不仅是中国突破高端芯片制程限制的“绕道超车”路径,更是全球半导体产业发展的必然趋势。随着国产化进程加速和技术创新深化,中国有望在未来3-5年内实现ABF载板等关键材料的规模化替代,推动全球半导体产业格局重构。
国产清洗剂-合明科技芯片清洗剂选择:
水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要,一旦选定,就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。
污染物有多种,可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气,通电后发生电化学迁移,形成树枝状结构体,造成低电阻通路,破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层,在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物,还有粒状污染物,例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等,这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。
这么多污染物,到底哪些才是最备受关注的呢?助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中,它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分,焊后必然存在热改性生成物,这些物质在所有污染物中的占据主导,从产品失效情况来而言,焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素,离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降,松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大,严重者导致开路失效,因此焊后必须进行严格的清洗,才能保障电路板的质量。
合明科技研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。
合明科技运用自身原创的产品技术,满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求,打破国外厂商在行业中的垄断地位,为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。
推荐使用合明科技水基清洗剂产品。
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