引言當晶片製程的微縮逼近物理與經濟的雙重極限,積體電路產業的發展動能,正前所未有地從電晶體尺度的縮小,轉向系統級整合與架構的創新。在這一被稱為“後摩爾時代”的產業變局中,先進封裝與測試(簡稱“先進封測”) 已從配套輔助環節,躍升為提升晶片性能、最佳化系統功耗、控制整體成本的關鍵支點。本文旨在深入剖析全球及中國先進封測行業的發展現狀、技術脈絡、市場格局與驅動因素,並前瞻性地展望在人工智慧、高性能計算等需求的強勁牽引下,該領域所孕育的未來機遇與發展趨勢。一、積體電路先進封測概況1、積體電路製造概況積體電路製造產業鏈主要包括晶片設計、晶圓製造、封裝測試三個環節,具體如下:封裝測試包含封裝和測試兩個環節,其中,封裝是指將積體電路與引腳相連接以達到連接電訊號的目的,並使用塑料、金屬、陶瓷、玻璃等材料製作外殼保護積體電路免受外部環境的損傷;測試包括進入封裝前的晶圓測試(CP)和封裝完成後的成品測試(FT),晶圓測試主要檢驗每個晶粒的電性能,成品測試主要檢驗產品的電性能和功能,目的是將有結構缺陷以及功能、性能不符合要求的晶片篩選出來。2、積體電路製造產業的發展歷程3、先進封裝概況先進封裝是現代積體電路製造技術的關鍵環節,即採用先進的設計思路和先進的整合工藝對晶片進行封裝級重構,並能夠有效提高功能密度的封裝方式。在業內,先進封裝和傳統封裝主要以是否採用引線銲接來區分,傳統封裝通常採用引線鍵合的方式實現電氣連接,先進封裝通常採用凸塊(Bump)等鍵合方式實現電氣連接。從封裝效果來看,傳統封裝更加關注物理連接層面的最佳化,本身對晶片的功能不會產生實質變化,主要起到保護、巢狀、連接的作用;先進封裝更加關注電路系統層面的最佳化,除常規的保護、巢狀、連接外,還可起到縮短互聯長度、提高互聯性能、提升功能密度、實現系統重構等作用。二、積體電路封測行業發展情況1、全球積體電路封測行業發展情況積體電路產業早期從歐美地區發展,隨著產業的技術進步和資源要素的全球配置,封裝測試環節的產能已逐步由歐美地區轉至台灣、中國大陸、新加坡、馬來西亞等亞洲新興市場地區,目前全球積體電路封測行業已形成了台灣、中國大陸、美國三足鼎立的局面。根據Gartner的統計,2024年全球前十大封測企業中,前三大企業的市場份額合計佔比約為50%。中國大陸和台灣的企業在積體電路封測行業佔據優勢地位,2024年全球前十大封測企業中,中國大陸和台灣分別有4家和3家企業。從市場規模看,全球積體電路封測行業的市場規模從2019年的554.6億美元增長至2024年的1,014.7億美元,複合增長率為12.8%。2023年,受智慧型手機、消費電子需求疲軟、客戶庫存調整、經濟不確定性等因素的影響,全球積體電路封測市場總體處於下行周期,市場規模較2022年同比出現下降。2024年,隨著智慧型手機、消費電子需求的逐步回暖以及庫存水平的逐步調整,且高性能運算需求持續旺盛,全球積體電路封測行業市場規模同比恢復增長。未來,從供給端看,全球晶圓製造產能持續擴充,為封測行業的發展提供了重要基礎;從需求端看,數字經濟帶來人工智慧、資料中心、雲端運算、物聯網、虛擬/增強現實等新興應用場景,也為封測行業的發展提供了多元化動力。預計全球積體電路封測行業市場規模將在2029年達到1,349.0億美元,2024年至2029年複合增長率為5.9%。同時,先進封裝作為後摩爾時代的重要選擇,是全球積體電路封測行業未來持續發展的驅動因素,預計2024年至2029年,全球先進封裝市場將保持10.6%的複合增長率,高於傳統封裝市場2.1%的複合增長率,2029年全球先進封裝佔封測市場的比重將達到50.0%。2、中國大陸積體電路封測行業發展情況中國大陸積體電路封測行業主要有長電科技、通富微電、華天科技三家大型封測企業,其封裝形式佈局完善,業務規模較高。除上述大型封測企業外,憑藉在某些細分領域積累的技術,中國大陸湧現出較多專注於特定領域或特定工序的新興封測企業,但其業務規模與大型封測企業相比仍較小。2024年,除上述三家大型封測企業的營收規模超過100億元外,中國大陸其他封測企業的營收規模均在50億元以內。從市場規模看,受益於產業政策的大力支援以及下游應用領域的需求帶動,中國大陸封測市場跟隨積體電路產業實現了總體發展,市場規模由2019年的2,349.8億元增長至2024年的3,319.0億元,複合增長率為7.2%。但是,從業務結構看,中國大陸封測市場仍主要以傳統封裝為主,2024年中國大陸先進封裝佔封測市場的比重只有約15.5%。未來,隨著全球積體電路產業重心逐步轉移至中國大陸,中國大陸封測行業將保持增長態勢。預計中國大陸積體電路封測行業市場規模將在2029年達到4,389.8億元,2024年至2029年複合增長率為5.8%。同時,隨著領先企業在先進封裝領域的持續投入,以及下游應用對先進封裝需求的增長,預計2024年至2029年,中國大陸先進封裝市場將保持14.4%的複合增長率,高於傳統封裝市場3.8%的複合增長率,2029年中國大陸先進封裝佔封測市場的比重將達到22.9%。三、先進封裝行業發展情況1、全球先進封裝行業發展情況全球先進封裝行業的主要參與者包括具有晶圓製造背景的企業和封測背景的企業,其在先進封裝領域的佈局和主要特點具體如下:近年來,智慧型手機等移動終端向小型化、整合化、高性能方向更新迭代,帶動單機晶片數量和晶片性能要求的提升,是全球先進封裝行業發展的最重要驅動因素之一。未來,全球先進封裝行業的主要增長點將由智慧型手機等移動終端向人工智慧、資料中心、雲端運算、自動駕駛等高性能運算轉變。FC可以允許晶片有更高的I/O密度、更優良的熱傳導性,符合移動終端的應用需求,在移動終端的發展及迭代過程中充分受益。全球FC的市場規模由2019年的187.5億美元增長至2024年的269.7億美元,複合增長率為7.5%,是市場規模最大的先進封裝技術。未來,隨著先進封裝行業主要增長點的轉變,全球FC市場規模的整體增長率將有所下降,但人工智慧、資料中心、雲端運算、自動駕駛等高性能運算將使用到FCBGA等封裝形式支援更大尺寸、更高性能的晶片,保證了FC市場的持續增長。預計全球FC的市場規模將在2029年達到340.7億美元,2024年至2029年複合增長率為4.8%。WLCSP可以實現與裸晶片尺寸相同的最小封裝體積,並具備一定的成本優勢,FO可以實現高I/O密度晶片的低成本封裝,均能夠較好地契合移動終端對小型化、高性能、低成本的需求。因此,WLP的市場需求持續增長,全球市場規模由2019年的40.5億美元增長至2024年的56.1億美元,複合增長率為6.7%。未來,WLCSP的成本優勢會隨著晶圓尺寸的增大和晶片尺寸的減小而更加明顯,FO也會由於晶片性能要求的提升而被更多採用,保證了WLP市場的持續穩定增長。預計全球WLP的市場規模將在2029年達到75.5億美元,2024年至2029年複合增長率為6.1%。芯粒多晶片整合封裝是先進封裝行業主要增長點轉變的最充分受益者。全球芯粒多晶片整合封裝的市場規模由2019年的24.9億美元增長至2024年的81.8億美元,複合增長率為26.9%,是增長最快的先進封裝技術。未來,受益於人工智慧、資料中心、雲端運算、自動駕駛等高性能運算的快速發展,以及高端消費電子的持續進步,芯粒多晶片整合封裝的市場規模仍將保持高速增長的態勢,預計將在2029年達到258.2億美元,2024年至2029年複合增長率為25.8%,高於FC、WLP等相對成熟的先進封裝技術。2、中國大陸先進封裝行業發展情況與全球市場相比,中國大陸先進封裝市場起步較晚,但是近年來呈現快速追趕的態勢。從市場格局看,與全球市場相同,FC是中國大陸市場規模最大的先進封裝技術,芯粒多晶片整合封裝是增長最快的先進封裝技術;從變動趨勢看,中國大陸先進封裝市場規模的增長態勢與全球市場相似,但是,一方面,中國大陸擁有全球最大且增速最快的積體電路消費市場,另一方面,在境外供應受限的情況下,中國大陸需要通過芯粒多晶片整合封裝技術方案持續發展高算力晶片,因此,中國大陸先進封裝市場規模的複合增長率高於全球先進封裝市場的總體水平,尤其是芯粒多晶片整合封裝等前沿封裝技術的市場規模將呈現高速增長的態勢。四、先進封裝主要下遊行業發展情況積體電路是資訊產業的基礎,涉及家用電器、消費電子、移動通訊、網路通訊、高性能運算、工業、汽車、醫療、航空航天等各類電子裝置領域,先進封裝技術在上述領域也得到廣泛的應用。其中,智慧型手機等移動終端和人工智慧、資料中心、雲端運算、自動駕駛等高性能運算是先進封裝最具代表性的下遊行業,也是先進封裝市場近年來增長及未來可持續發展的重要驅動因素,具體如下:1、高性能運算近年來,人工智慧、資料中心、自動駕駛等高性能運算產業在全球範圍內迎來歷史性的爆發式增長機遇,並正逐步成為先進封裝行業的關鍵增長點和盈利點。從算力規模看,全球算力規模從2019年的309.0EFlops增長至2024年的2,207.0EFlops,複合增長率為48.2%,預計全球算力規模將在2029年達到14,130.0EFlops,2024年至2029年複合增長率為45.0%。以輝達為例,其來自資料中心的營業收入由2020財年的30億美元快速增長至2025財年的1,152億美元,複合增長率高達108%。中國高度重視算力資源的投資和算力基礎設施的建設。根據浪潮資訊、清華大學全球產業研究院等發佈的全球計算力指數評估報告,中國算力指數長期位居全球第二,僅次於美國,尤其在計算能力和基礎設施方面具備顯著優勢。從算力規模看,中國大陸算力規模從2019年的90.0EFlops增長至2024年的725.3EFlops,複合增長率為51.8%。預計中國大陸算力產業將步入到高品質發展的新階段,算力規模將在2029年達到5,457.4EFlops,2024年至2029年複合增長率為49.7%。算力通常分為通用算力(基礎算力)、智能算力和超算算力。過去,CPU、GPU、AI晶片、FPGA等高算力晶片的性能提升主要依靠晶圓製造技術的進步,但是,隨著摩爾定律逼近極限,通過製程推進持續提升晶片性能的難度快速增加。從價值量上看,芯粒多晶片整合封裝及配套的測試環節也已進入高算力晶片製造產業的價值鏈高端,一定程度上重構了積體電路製造產業鏈的價值分佈。根據Morgan Stanley發佈的報告3,目前最主流的高算力晶片的成本結構中,CoWoS及配套測試環節的合計價值量已經接近先進製程晶片製造環節,具體如下:對於中國大陸,近年來境外出口管制日益聚焦於人工智慧等高性能運算產業,且管制的深度和廣度均逐步提升,現階段已經形成對中國人工智慧等高性能運算產業“斷供”“斷鏈”的嚴峻局面,具體如下:目前,業界已經認識到中國實現人工智慧等高性能運算產業鏈的自主可控具有緊迫性,國內多家高算力晶片設計企業快速成長。由於摩爾定律逼近極限,中國晶圓製造環節的技術進步也面臨上游產業的限制,因此,國內高算力晶片設計企業正在逐步探索使用芯粒多晶片整合封裝技術方案提升自身產品的性能,並均已推出相關的高算力晶片產品。此外,為保障供應鏈的安全和穩定,中國高算力晶片設計企業也會更多地傾向於使用本土供應商的製造產能。2、智慧型手機近年來,隨著智慧型手機功能的豐富、性能的提升,以及通訊制式的迭代,單台智慧型手機需要搭載更多數量和更多種類的晶片,各類晶片使用的主要封裝技術也出現更新和發展,是先進封裝行業的重要增長點。以智慧型手機必需的應用處理器、電源管理晶片、射頻晶片和儲存晶片為例,具體如下:從出貨量看,雖然受公共衛生事件、政治經濟不確定性和消費者需求下降等因素影響,2019年至2023年全球智慧型手機出貨量總體呈現下降趨勢,但是,對於單價大於600美元的高端智慧型手機,其出貨量總體呈現穩定增長的態勢。高端智慧型手機的功能更豐富、性能更優異、通訊制式更全面,需要搭載更多使用到先進封裝技術的晶片。此後,隨著廠商庫存的正常化,以及摺疊屏手機、AI手機的加速滲透,全球智慧型手機出貨量自2024年開始復甦並預計將保持增長態勢。對於高端智慧型手機,預計其出貨量將保持穩定增長。與全球市場相同,2019年至2023年中國大陸智慧型手機出貨量總體呈現下降趨勢,此後,中國大陸智慧型手機出貨量自2024年開始復甦並預計將保持增長態勢。中國大陸高端智慧型手機出貨量除2022年出現下降外,其餘年度均總體呈現穩定增長的趨勢。特別地,支援各種人工智慧大模型的AI手機和AIPC實現了高性能運算與移動終端兩大先進封裝重要下遊行業的融合,滲透率有望實現快速提升,根據台積電的預計,全球AI手機和AIPC的滲透率將於2027年均超過50%,具體如下:五、積體電路先進封測行業發展趨勢1、國產替代加速推進國內積體電路產業自給率低,進口額連續十年居首,國產替代空間巨大。受外部限制影響,產業自主可控需求迫切,推動包括先進封測在內的全產業鏈國產化處理程序加快。2、芯粒多晶片整合封裝成為關鍵增長點數字經濟發展推動高算力晶片需求增長,芯粒多晶片整合封裝(如2.5D/3D IC)成為突破摩爾定律限制的主流方案。國內企業積極採用該技術,以應對製造環節限制並把握市場機遇。3、先進封裝成為後摩爾時代主流隨著製程推進面臨瓶頸,先進封裝成為提升晶片性能與整合度的關鍵。預計全球及中國大陸先進封裝市場佔比將持續提升,分別於2029年達到50%和22.9%。4、先進封裝價值量持續提升先進封裝價值顯著高於傳統封裝,隨著應用市場向AI、資料中心、自動駕駛等高算力領域轉移,高端封裝技術需求增長,推動產業鏈價值分佈重構。5、產業鏈協同與一站式服務能力日益重要芯粒整合封裝要求晶片設計、製造與封測緊密協作,跨環節溝通與一站式服務能力成為保障產品性能與良率的關鍵,具備晶圓製造背景的封測企業更具競爭優勢。六、結尾綜上所述,先進封測行業正處在一個技術與市場雙輪驅動的黃金發展期。從現狀看,芯粒(Chiplet)整合、2.5D/3D封裝等高階技術已成為突破算力瓶頸的主流方案,推動全球市場格局加速演變,並重構著產業鏈的價值分配。展望未來,兩條主線將愈發清晰:一是技術本身的持續深化,從互連密度、散熱能力到異質整合效率,創新競賽遠未結束;二是產業鏈協同的深度整合,設計、製造與封測的界限趨於模糊,打造一站式解決方案的能力將成為企業的核心壁壘。機遇與挑戰並存。對於中國產業而言,這既是緊跟全球技術浪潮、切入高價值環節的戰略機遇,也是建構自主可控算力體系的嚴峻考驗。可以肯定的是,先進封測的技術革新之路將繼續延伸,成為支撐數字經濟邁向下一階段的堅實基石。 (材料匯)