半導體裝置,又一個新賽道火了

當晶圓還是圓的,面板已經是方的了。

2025-2026年,半導體裝置行業出現了新風向。一批半導體裝置商正密集推出面向方形基板的新裝備,從光刻、量測、CMP、去膠、電鍍到雷射通孔、狹縫塗布、玻璃金屬化,"面板級封裝"(Panel Level Packaging, PLP)正在裝置端形成一個新的細分賽道。而這一次,中國裝置商沒有缺席。

01. 先進封裝開始“化圓為方”

SEMI發佈的報告顯示,2026年第一季度全球半導體裝置出貨金額同比增長14%,達到365.5億美元,環比增長1%。創紀錄的季度銷售額由持續的AI相關投資驅動,包括支援先進邏輯晶片、DRAM和先進封裝的產能擴張和技術升級。

而CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)是當前全球 AI/HPC 高端晶片封裝的主流方案。2025 年 CoWoS 佔據2.5D/3D 先進封裝技術的69%市場份額。該技術是台積電(TSMC)開發並主導的一種2.5D先進封裝技術。該技術於2011年宣佈研發,其核心是通過矽中介層整合邏輯晶片與高頻寬儲存器(HBM)等異構晶片,再與有機基板互連,實現高密度、高性能的系統級整合,能有效提升頻寬、降低功耗與延遲。CoWoS目前主要應用於人工智慧(AI)、高性能計算(HPC)及資料中心等領域,輝達、AMD、Google等公司的多款高端AI晶片均廣泛採用此技術。

此外,由於AI晶片越來越大、設計越來越複雜,傳統的圓形晶圓在面積利用率和封裝效率逐漸受限,因此開始走向“以方代圓”,以面板取代晶圓,將晶片排列在矩形基板上,最後再通過封裝製程連接到底層的載板上,讓多顆晶片可以封裝一起,也就是CoPoS(Chip-on-Panel-on-Substrate)。

面板級封裝最核心的技術優勢在於以方形面板替代圓形晶圓,從而大幅提升材料利用率。以標準的610mm × 457mm印刷電路板為例,其面積約為300毫米晶圓面積的4倍。理論上,單批次可製造4倍於晶圓級封裝數量的封裝件。此外,晶片本身呈方形,將其排列在矩形面板基板上,相較於圓形晶圓的邊緣浪費,空間利用率得到進一步最佳化。

半導體行業遵循“一代材料、一代工藝、一代裝備”的規律。隨著先進封裝“以方代圓”,裝置商的前置佈局已經全面啟動。

02. 國際巨頭佈局面板級封裝

面板級封裝需要經過基板準備、光刻膠塗布、曝光/光刻、顯影、去膠(Descum)、種子層沉積、電鍍、CMP平坦化、TGV通孔、通孔金屬化、量測檢測等工序。其工藝鏈與晶圓級封裝(WLP)看似相似,實則每一步有所不同。為了匹配更大的翹曲、更大的面積、更大的材料形變,面板級封裝從塗布到檢測,幾乎每一類裝置都需要重新設計。

而在這條工藝鏈上,國際巨頭已經率先卡位。國際巨頭憑藉在晶圓級裝置領域的技術積澱,正佈局全鏈條工藝,建構生態壁壘。

光刻與量測:Onto Innovation的JetStep S3500光刻系統專為面板級先進封裝生產設計。該系統能夠處理由貼裝精度誤差、CTE(熱膨脹係數)失配及面板翹曲所導致的晶片偏移。它擁有大曝光場(59.4 × 59.4 mm),分辨能力可達 2/2 μm 線寬/線距(L/S),並可選配提升至 1/1 μm 的解析度。此外,系統支援多種曝光波長,非常適合使用新型光敏聚合物進行工藝開發。針對特定應用的選項包括翹曲面板處理、即時光學對焦,以及晶片偏移校正,從而確保面板級封裝的精確性與可靠性。ASML、尼康佳能、牛尾(Ushio)、SCREEN等廠商也在佈局相關產品。

RDL裝置:Manz 亞智科技成功交付全球首台310mm × 310mm面板級封裝(PLP)電化學沉積(Electrochemical Deposition, ECD)量產裝置。全新ECD平台可靈活支援玻璃與金屬方形載具,並整合重布線層(RDL)關鍵濕製程技術,提供應用於FOPLP、CoPoS、TGV等先進封裝架構的量產解決方案。以ECD裝置為核心,Manz亞智科技此次出機還進一步整合清洗、顯影、蝕刻及剝膜等關鍵濕製程裝置,並支援旋轉噴灑(Spin)與面噴灑(Spray)雙製程模式,形成完整的面板級RDL製程解決方案Omni 310x。Omni 310x (310mm × 310mm) 正式加入既有Omni 510x(510mm × 515mm)及Omni 700x(700mm × 700mm)系列,形成完整的面板級量產平檯布局。通過模組化設計架構與彈性自動化整合能力,可依不同客戶的產品架構、封裝技術與產能需求進行客制化配置,提供更具彈性的技術路徑,支援從研發驗證、試量產到大規模生產的各階段需求。

雷射通孔:德國通快集團與德國SCHMID 集團合作開發了“雷射蝕刻+濕法化學處理”工藝。該工藝首先利用通快的TruMicro系列超短脈衝雷射器與TOP Cleave玻璃加工專用雷射聚焦頭,有選擇性地對玻璃做改性處理;隨後再用蝕刻溶液刻蝕掉經過雷射改性的區域,生成所需要的高精度通孔。

此外,Applied Materials、Lam Research、TEL、KLA這些前道裝置巨頭均已將面板級封裝納入先進封裝戰略。

03. 國產裝置密集“交卷”

在國際巨頭建構生態壁壘的同時,國產裝置商也並未缺席,搶抓新賽道的入場券。2025年至2026年,國產裝置商在面板級封裝的關鍵工藝節點上,正從"驗證"走向"出貨"。

華海清科拿下國內首台量產訂單

在面板級封裝中,CMP工藝直接決定介質層與金屬層的平坦度、缺陷水平及介面質量,是保障互連可靠性及最終晶片性能與良率的核心環節。華海清科自主研發的國內首台510*515mm尺寸全自動板級CMP量產裝備Master-P510APEX已成功獲得先進封裝領域重要客戶訂單,將按計畫進入客戶端產線投入量產應用。這標誌著國產高端裝備在先進封裝核心工藝上取得了關鍵性突破,也是華海清科CMP裝備技術從晶圓級向板級延伸的重要里程碑。

北方華創發佈板級封裝專用工藝裝備,首檯面板級封裝Descum裝置出廠

在半導體製造流程中,Descum工藝是影響產品良率與生產效率的重要環節。近日,北方華創首台600mm×600mm面板級封裝去膠裝置(Descum)成功出廠。

其板級封裝Descum裝置主要用於板級封裝領域的電漿體去膠、殘留物去除,表面改性和處理等干法工藝,最大可處理600mm×600mm尺寸基板。針對PI、PR、ABF等高溫敏感材料,板級封裝Descum裝置搭載主動降溫系統,可將基板溫度穩定控制在75℃以內,大幅提升良品率。裝置基於動態電極間距調節技術,可根據PI、PR、ABF等材料不同的工藝需求,即時最佳化電漿體分佈狀態,這不僅讓大板面上的去膠效果高度均勻一致,拓寬了工藝窗口;同時顯著縮短單批工藝時間,讓單位產出更高。

除了去膠裝置,北方華創今年三月發佈的板級封裝PVD裝置專用於板級封裝領域的TGV和RDL工藝,支援粘附層、種子層等金屬的沉積,最大可處理600mm×600mm尺寸基板。板級封裝PVD裝置採用北方華創真空自主設計的大產能叢集式cluster架構,基於成熟的大翹曲基板傳輸系統控制,最多可同時掛載10個腔室,在實現高整合度的同時顯著最佳化空間佔用。針對不同工藝路線,裝置可靈活掛載PVD、Degas、Preclean、Flipper以及Cooling等多種腔室,滿足多樣化的鍍膜需求。優異的磁場控制方案可實現超高靶材利用率,有效降低耗材成本,同時高沉積效率使單台裝置產能得到大幅提高。

同期發佈的板級封裝PIQ裝置基於晶圓級PIQ技術開發,主要用於板級封裝領域的PI光膠固化工藝,最大可處理510mm×515mm尺寸基板。板級封裝PIQ裝置採用立式大管徑爐體加熱技術,可將溫度均勻性控制在±3℃以內,從源頭保障PI固化質量。自主開發的控氧及Particle技術,可快速將工藝腔室及Loading區域氧含量控制到10ppm以下,Particle控制達到晶圓級水平,有效防止PI氧化、保障膜層性能的同時,為探索更小線寬的精密封裝工藝提供更多可能。

盛美上海卡位濕法與電鍍

電鍍裝置用於先進封裝中的RDL(重布線層)製造、TSV(矽通孔)填充等工序。2025年,盛美上海向面板製造客戶交付首台水平式面板電鍍裝置Ultra ECP ap-p。該系統採用ACM專利申請保護的水平電鍍技術,並支援銅、鎳、錫銀及金等多材質電鍍工藝。其中,銅電鍍腔體配備了專為高凸柱應用設計的高速電鍍槳葉,能夠實現超過300微米的凸柱高度。Ultra ECP ap-p裝置採用四邊密封乾式接觸卡盤以提升可靠性,配備電鍍腔內清洗功能以最大限度減少不同電鍍腔之間的化學交叉污染,並採用水平電鍍設計——通過同步旋轉卡盤與旋轉矩形電場實現卓越的膜厚均勻性。

其還獲得了來自中國大陸外某全球頭部半導體封裝廠商的一檯面板級先進封裝負壓清洗裝置訂單,於2026年第一季度交付。此次獲得的面板級先進封裝裝置訂單,產品為盛美自主研發的Ultra C vac-p面板級負壓清洗裝置(全球專利申請保護中),專為應對先進扇出型面板級封裝(FOPLP)及精細間距互聯所帶來的嚴苛製程需求而設計。該裝置通過真空環境下的藥液滲透能力,提升雜質清洗效率與製程均勻性,保障複雜2.5D與3D整合方案的良率與可靠性。該裝置支援310x310毫米,510×515毫米、600×600毫米等大小尺寸面板規格,可滿足下一代器件架構的規模化量產需求。

大族半導體、帝爾雷射佈局雷射通孔TGV裝置

玻璃基板憑藉超低翹曲、高絕緣性、優良熱穩定性,被輝達、英特爾、三星等巨頭視為下一代AI封裝的核心載體。而TGV通孔裝置,則是玻璃基板量產的第一道關卡。

大族半導體研發的TGV玻璃通孔裝置,是國內研發最早,至今穩定用於TGV量產的裝置。可以實現各種尺寸盲孔、異形孔、圓錐孔製備。

2026年5月22日,帝爾雷射表示,公司應用於半導體晶片封裝、顯示晶片封裝等領域的TGV裝置,已完成面板級玻璃基板通孔裝置的出貨,實現了晶圓級和面板級TGV封裝雷射技術的全面覆蓋。

圭華、保定晶通機電補齊關鍵拼圖

面板級封裝的工藝鏈條極長,除了曝光、PVD、電鍍等工藝,塗布和金屬化也是決定良率的關鍵環節。

圭華的狹縫塗布裝置,專門針對面板級封裝的大面積光刻膠塗布需求,能夠在超大基板上實現微米級均勻塗布,為後續RDL(重布線層)的精細圖形化奠定基礎。

而保定晶通機電則定向研發了515×510mm玻璃基板雙面拋光銅鎳技術,面向先進封裝(2.5D/3D、Chiplet)的大尺寸玻璃基板金屬化核心工藝。其核心在於雙面奈米級同時拋光的玻璃表面上實現銅鎳複合金屬層,具備高附著力、高均勻性、低應力,能夠實現玻璃基板雙面銅厚磨平,保留無瑕疵高平整的1:15以上的垂直通孔表面,為下一步高密度布線打下高良率基礎。目前,該裝置已通過玻璃基板客戶考核。

04. 為什麼是“又一個新賽道”?

傳統先進封裝裝置市場長期由少數國際巨頭壟斷。但在面板級封裝領域,由於技術路線較新、客戶需求分散,國產裝置商獲得了難得的同步起跑機會。更重要的是,面板級封裝天然與顯示面板工藝有親緣關係,台積電和群創光電甚至直接購買舊LCD廠房改造為面板級封裝產線,因為LCD工藝中的光刻膠塗布、曝光、顯影等步驟與RDL製造高度相似。這為一批原本服務顯示行業的裝置商提供了跨界進入半導體高端市場的跳板。這些因素促使國產裝置商瞄準這一賽道提前佈局。儘管裝置商熱情高漲,但面板級封裝距離大規模放量的階段仍有明顯距離

當前面板級封裝的整體良率仍低於晶圓級封裝,而且面板尺寸的不統一,使得裝置商難以通過標準化量產攤薄研發成本。更嚴重的是,儘管裝置端進展迅速,但材料、EDA工具、以及檢測標準等仍相對滯後。這意味著,面板級封裝裝置市場在短期內仍將處於小批次驗證、多品類並存的階段,誰能率先在某一關鍵工藝節點建立不可替代性,誰就能在放量期佔據先機。

過去二十年,裝置創新的核心敘事是摩爾定律。但在AI時代,當單顆晶片的算力提升遭遇物理極限,封裝成為延續性能增長的關鍵,而面板級封裝則成為降低先進封裝成本、突破產能瓶頸的最優解之一。半導體裝置的下一個增量市場,或許就藏在這些方形的面板裡。而這一次,國產裝置商已經拿到了入場券。 (半導體產業縱橫)