先進封裝產能不足，芯片大廠紛紛布局，封裝材料迎來機遇

GPU大廠英偉達（NVIDIA）的AI芯片在全球供應不足，其最主要原因在于代工伙伴臺積電的CoWoS先進封裝產能不足。即便臺積電承諾擴產，預計最快也要等到年底才會有一倍的產能增加，紓解供應不足的壓力。對此，現在市場上傳出，英特爾也加入供應英偉達先進封裝的行列，月產能大約5,000片的規模。至于時間點，最快2024年第2季加入英偉達先進封裝供應鏈行列。

根據英特爾之前的說明，現階段旗下的主要先進封裝技術分為 2.5D 的 EMIB（嵌入式多芯片互連橋接，為水平整合封裝技術），以及 3D 的 Foveros（采用異質堆疊邏輯處理運算，可以把各個邏輯芯片堆棧一起）兩大類。首先，2.5D的EMIB主要應用于邏輯運算芯片和高帶寬存儲器的拼接，目前發表的Intel Xeon Max系列、Intel Data Cneter GPU Max系列都已搭載EMIB封裝技術。

至于，更先進的 3D Foveros 先進封裝技術部分，則是讓頂層芯片不再受限于基層芯片大小，且能夠搭載更多頂層與基層芯片，并透過銅柱直接將頂層芯片與基板相連，減少硅穿孔 （TSV） 數量以降低其可能造成之干擾。未來將搭載在即將發布的 Meteor Lake、Arrow Lake 和 Lunar Lake 等系列處理器上。

當前，英特爾在美國奧勒岡州與新墨西哥州設有先進封裝產能，同時并積極在檳城新廠擴充先進封裝。而且，英特爾曾經表示，開放讓客戶僅選用其先進封裝方案的方案，使得希望讓客戶更具生產彈性。因此，消息指出，在英偉達選擇讓英特爾加入提供先進封裝產能之后，未來臺積電依舊會是英偉達的主要先進封裝供應商。


先進封裝，紛紛擴產

由于芯片短缺和地緣政治緊張局勢，先進封裝變得更加重要。2022年先進封裝市場約占整個集成電路封裝市場的48%，而且市場份額還在穩步提升。封裝這條路，從傳統封裝走向先進封裝，從舊技術走向新技術，這本應該是順滑過渡，但2023年AI訂單需求的增加，對于先進封裝的需求遠遠大于現有產能。

在AI的浪潮之下，先進封裝領域需求正在呈現水漲船高的局面。這就帶來了先進封裝的產能告急。英偉達等HPC客戶訂單旺盛，客戶要求臺積電擴充CoWoS產能，導致臺積電先進封裝CoWoS產能吃緊，缺口高達一至二成。

面對產能吃緊，不少企業紛紛宣布擴產。

首先來看臺積電。在先進封裝產能供不應求的情況下，臺積電去年8月宣布斥資900億元新臺幣（約合人民幣206億元），在竹科轄下銅鑼科學園區設立生產先進封裝的晶圓廠，預計創造約1500個就業機會。

臺積電總裁魏哲家之前曾在法說會提到，臺積電已積極擴充CoWoS先進封裝產能，希望2024年下半年后可舒緩產能吃緊壓力。據了解，臺積電已在竹科、中科、南科、龍潭等地擠出廠房空間增充CoWoS產能，竹南封測廠亦將同步建置CoWoS及TSMC SoIC等先進封裝生產線。

在今年，臺積電的產能將比原定倍增目標再增加約20%，達3.5萬片——換言之，臺積電2024年CoWoS月產能將同比增長120%。為了應對溢出的先進封裝產能，臺積電還委外給日月光承接相關訂單，推升日月光高端封裝產能利用率激增。

再來看英特爾。英特爾選擇在馬來西亞擴張自己的先進封裝。英特爾副總裁兼亞太區總經理Steven Long表示，目前英特爾正在馬來西亞檳城興建最新的封裝廠，強化2.5D/3D封裝布局。這將是繼英特爾新墨西哥州及奧勒岡廠之后，首座在美國之外采用英特爾Foveros先進封裝架構的3D封裝廠。

英特爾表示，其規劃到2025年3D Foveros封裝的產能將達到當前水平的四倍，屆時檳城新廠將會成為英特爾最大的3D先進封裝據點。此外，英特爾還將在馬來西亞另一居林高科技園區興建另一座組裝測試廠。未來英特爾在馬來西亞的封測廠將增至六座。

作為封測龍頭的日月光也宣布擴產。除了前文提到，日月光已經接受部分臺積電的溢出產能外。日月光在去年12月底，已經宣布大舉投資先進封裝產能，其子公司將以承租同集團臺灣福雷電子高雄楠梓廠房的方式，擴充封裝產能。有機構預測，2023年里日月光在封測方面的資本支出，60%都投向了先進封裝。

在2023年的先進封裝激烈競爭中，有一個國家不得不提——美國。2023年11月，美國公布了《芯片法案》的首項研發投資，劍指先進封裝業。

美國將投資大約30億美元，專門用于資助美國的芯片封裝行業。這項投資計劃的官方名稱為“國家先進封裝制造計劃”，其資金來自《芯片法案》中專門用于研發的110億美元資金，與價值1000億美元的芯片制造業激勵資金池是分開的。

美國商務部表示，美國的芯片封裝產能只占全球的3%，因此美國制造的芯片往往需要運到海外進行封裝。砸錢買封裝，美國想補齊自己的封裝短板。

美國自家的企業安靠出來站臺。在去年12月，宣布斥資20億美元在美國亞利桑那州皮奧里亞市建造一座先進封裝廠。蘋果也表示大力支持，官方宣布將成為半導體封裝大廠Amkor（安靠）位于美國亞利桑那州Peoria新封測廠第一個，也是最大客戶。


先進封裝帶來工藝流程變化，催生高端材料需求

先進封裝相對傳統封裝的變化主要在于兩個方面：

(1)FC新增Bumping、回流焊、底部填充環節。一般情況下，行業將FC（FlipChip，倒轉）作為傳統封裝和廣義先進封裝的臨界點，以結構最相近的WBBGA和FCBGA作對比，后者所代表的先進封裝相較前者所代表的傳統封裝會多出Bumping工序，由此延伸出回流焊、底部填充等新增工序要求。

(2)立體組裝對減薄/拋光產生更高要求，新增RDL、Bumping、TSV環節。立體組裝作為第五代封裝技術，其對封裝技術提出更高的要求，以主流的2.5D/3D封裝為例，相對于普通的FCBGA來說，立體封裝工序會在晶圓檢測和切片之間存在諸多變化，其中減薄/拋光環節將面臨更高的要求，中間也會新增RDL、Bumping、TSV等環節，技術難度大幅提升。

先進封裝技術難度提升、新增多個環節，導致工藝過程中出現了新的材料需求，并且材料性能對先進封裝工藝的影響程度大幅提升，可以說先進封裝材料成為了支撐先進封裝產業鏈發展的關鍵。


臨時鍵合：先進封裝對減薄要求提高，臨時鍵合材料成為關鍵耗材

先進封裝中晶圓減薄主要是為了滿足TSV制造和多片晶圓堆疊鍵合總厚度受限的需求，有效提高芯片制造的效率和成本效益。大尺寸薄化晶圓的柔性和易脆性使其很容易發生翹曲和破損，為了提高芯片制造的良率、加工精度和封裝精度，需要一種支撐系統來滿足苛刻的背面制程工藝（除了背部研磨減薄外，還包括光刻、刻蝕、鈍化、濺射、電鍍等RDL工藝等）。在此背景下，臨時鍵合與解鍵合技術應運而生。當前在晶圓薄化趨勢持續攀升背景下，臨時鍵合技術普及率不斷提升，進而帶動臨時鍵合膠需求持續增加。

臨時鍵合膠（TemporaryBondingAdhesive，TBA）是把晶圓和臨時載板粘結在一起的中間層材料，熱穩定性、化學穩定性、粘接強度、機械穩定性、均一性等是臨時鍵合膠的關鍵選擇因素。臨時鍵合膠的材料性能主要是由基礎黏料的性質決定的，可用作基礎黏料的高分子聚合物材料包括熱塑性樹脂、熱固性樹脂、光刻膠等。

根據新思界產業研究中心發布的《2023-2028年臨時鍵合膠（TBA）行業市場深度調研及投資前景預測分析報告》顯示，2022年全球臨時鍵合膠市場規模約為2.2億美元，同比增長8.6%。全球范圍內，布局臨時鍵合膠市場的企業主要有美國3M、美國杜邦、美國道康寧、美國BrewerScience、日本TOK、英國MicroMaterials等國際企業以及臺灣達興材料、中國大陸的鼎龍股份、飛凱材料、未上市公司深圳化訊、浙江奧首、深圳先進電子材料、華進半導體等。受技術發展影響，目前全球市場由美國3M與臺灣達興材料兩家企業占據主導地位，合計市場占有率已超40%，行業集中度較高。


RDL：先進封裝的基礎工藝，對PSPI、光刻膠、拋光材料、靶材帶來新增量

RDL（重新布線層，Redistributedlayer）是實現芯片水平方向電氣延伸和互連，面向3D/2.5D封裝集成以及FOWLP的關鍵技術。RDL生產制造中主要用到PSPI、光刻膠、拋光材料、靶材以及一些功能性濕化學品（電鍍液、清洗液、光刻膠剝離液等）。其中大部分品類，例如光刻膠、拋光液、拋光墊、靶材等都是在前道晶圓制造過程中常用的材料，先進封裝的出現使得前道材料開始應用到后道封裝中，這一高端材料下沉趨勢為競爭追趕者帶來彎道超車機會。

感光性聚酰亞胺(PSPI)：RDL核心材料，PSPI因具有優異的力學性能、熱學性能、電學性能等，在半導體封裝中被應用為緩沖層材料及再布線層材料，是關鍵的制程材料和永久材料。RDL和晶圓表面的鈍化層中介質通常需要光敏絕緣材料來制造，傳統聚酰亞胺（Polyimide，PI）需要配合光刻膠使用，采用PSPI工藝流程可大幅簡化。隨著國內集成電路、OLED面板等產業需求的進一步擴大，國內PSPI的市場規模也將持續擴增。

由于PSPI行業技術壁壘較高，目前日本和美國企業仍占據全球PSPI市場的主導地位。日本東麗工業株式會社（TORAY）、日本日立化學株式會社（Hitachi）、美國杜邦公司（DuPont）、美國Futurrex公司等為全球知名的PSPI生產商。國內方面，鼎龍股份、強力新材等已陸續實現PSPI的國產化突破。

光刻膠：先進封裝用光刻膠與晶圓制造過程中使用的光刻膠不同，封裝用光刻膠分辨率一般僅要求為微米級的厚膠、紫外光光源、436nm的g線與365nm的i線。除RDL外，在封裝基板、中介轉接板（Interposer）、TSV、Bumping中也有應用。目前主流廠商包括日本的東京應化、JSR、富士膠片、信越化學、住友化學，以及美國杜邦、歐洲AZEM等。國內企業方面，彤程新材2020年收購北京科華正式切入半導體光刻膠領域。北京科華是國內稀缺的半導體光刻膠龍頭企業，目前g/i線膠、KrF膠均已實現量產。晶瑞電材子公司蘇州瑞紅,規模生產光刻膠近30年,產品主要應用于半導體及平板顯示領域，目前g/i線膠可實現量產，KrF膠完成中試，ArF膠已經啟動研發。其他國產參與者還有華懋科技、南大光電等。

CMP材料：先進封裝工藝流程中，化學機械拋光（ChemicalMechanicalPolishing，CMP）是RDL、TSV工藝中的關鍵流程，用到的主要材料為拋光液和拋光墊。拋光液主要會用到兩大類：銅/阻擋層的拋光液和晶圓背面的拋光液。拋光液市場中卡博特(Cabot)、VersumMaterials、日立(Hitach)、富士美(Fujimi)、陶氏(Dow)等美日龍頭廠商占據全球CMP拋光液市場近80%。我國拋光液龍頭安集科技目前前后道拋光液應用范圍廣、滲透率高，2022年安集拋光液全球市占率接近8%。此外鼎龍股份、上海新陽在拋光液上均有布局，2023年開始小批量放量。拋光墊市場中，美國Dow全球占比90%一家獨大，國內鼎龍股份為拋光墊龍頭，目前與長江存儲、中芯國際等國內一流晶圓廠密切合作，滲透率持續提升。


Bumping：帶來電鍍液增量，觸發封裝基板升級

凸點制造（Bumping）是封裝技術中關鍵的一環，是芯片能夠實現堆疊的關鍵支撐。近幾年隨著先進封裝快速發展，從球柵陣列焊球（BGABall）到倒裝凸點（FCBump），再到微凸點（μBump），凸點尺寸也在不斷縮小，技術難度也在不斷升級。從當前主流的高端新進封裝方案中，我們可以看到HBM、XPU以及芯片組合整個封裝體對外互連時均需要用到Bumping工藝，可見Bumping在先進封裝工藝中起到關鍵作用。

電鍍液在bumping流程中起到了關鍵作用。高品質的電鍍液保證了金屬凸點的均勻性和可靠性。特別是在RDL（重布線層）工藝中，Bumping技術用于實現芯片與封裝基板間的精確電連接。RDL技術要求高精度的凸點布局以及優異的電氣性能，這些都離不開高性能的電鍍液。因此，電鍍液不僅決定凸點的形成，也是確保最終產品性能和穩定性的關鍵。

Techcet2023年8月預測數據顯示，2023年全球電鍍化學品市場規模將達9.92億美元，2027年全球電鍍化學品市場規模有望達10.47億美元。

目前主要玩家仍以海外為主，國內多家公司開始布局。美國陶氏和美國樂思是美國的兩大電鍍液生產商。陶氏公司主要為半導體制造和高端電子封裝提供硅通孔電鍍液材料。樂思化學市場占有率高達80%，在全球芯片銅互連電鍍液及添加劑市場中占據主導地位。日本日原成立于1900年，電鍍液主要用于錫焊結合的表面處理。

目前，部分國產廠商經過長時間技術積累，已成功在部分電鍍液及添加劑上完成了突破。其中，上海新陽在90-14nm銅制程技術節點上完成了突破，并提供超高純電鍍液系列產品；安集科技在多種電鍍液添加劑在先進封裝領域已實現量產銷售；艾森股份先進封裝用電鍍銅基液（高純硫酸銅）已在華天科技正式供應、電鍍錫銀添加劑已通過長電科技的認證，尚待終端客戶認證通過、電鍍銅添加劑正處于研發及認證階段。天承科技在電鍍液主要產品包括水平沉銅專用化學品和電鍍添加劑等。


TSV：深孔刻蝕帶來氟基氣體需求，高性能EMC及填料成為關鍵

硅通孔技術（ThroughSiliconVia，TSV）是通過導穿硅晶圓或芯片實現多層垂直互連的技術。目前TSV技術主要應用于3個方向，即垂直背面連接、2.5D封裝、3D封裝，其中垂直背面連接主要應用在CIS、SiGe功率放大器，技術難度相對較低；2.5D中TSV的應用體現在中介層（interposer）的硅通孔制作，服務于用作多芯片間（例如GPU與存儲之間）水平連接的載體，技術難度較高；3D封裝中TSV技術的應用體現在芯片上直接進行硅通孔制作，目前常見于高帶寬存儲芯片（如HBM），技術難度高。從當前主流的高端先進封裝方案來看，中介層和芯片內部硅通孔技術都已經得到廣泛的應用，特別是在解決高帶寬存儲（存儲間通信）、存儲與算力芯片間通信的問題上起到關鍵作用。

TSV孔制造主要包括深孔刻蝕及清洗、絕緣層/阻擋層/種子層沉積、深孔填充，其中深孔刻蝕及清洗會涉及到氟基材料，沉積會涉及到SiO2、SiN、SiNO、Ti、Ta、TiN、TaN等材料，深孔填充主要涉及到電鍍液材料。

電子特氣海外高度壟斷。全球主要氣體公司主要有林德、法液空、空氣產品、日本酸素這四家海外巨頭，根據中船特氣招股書統計，四大海外巨頭在電子氣體市場合計市場份額超過70%。具體到電子特氣，除了上述四大海外巨頭以外，還有默克、SKMaterials、關東電化、昭和電工等海外廠商占據主要市場，根據BCG的統計，2021年中國大陸占全球電子特氣供給的17%，并且目前用于集成電路生產的電子特氣，我國僅能生產約20%的品種，可見在電子特氣市場我國企業仍處于追趕的過程。近年來華特氣體、中船特氣等企業逐步實現國產化突破。

EMC及填料：當前運用TSV技術的場景主要在2.5D硅中階層和3D垂直疊構，其中3DTSV的特點在于通過垂直疊構的方式縮短了芯片間通信距離，相較于傳統水平排布的方式，外圍用于塑封的EMC及內部填料料也需要相應的升級，一方面垂直疊構導致塑封的高度顯著高于傳統單芯片的塑封高度，較高的高度要求外圍塑封料要有充分的分散性，則EMC就要從傳統注塑餅狀變為撒粉顆粒狀的顆粒狀環氧塑封料（GMC，GranularMoldingCompound）和液態塑封料（LMC，LiquidMoldingCompound）。

在全球EMC市場競爭中，海外廠商（主要是日系廠商）目前仍然處于主導地位。日系廠商占據主要產能，全球主要兩大具有壟斷性地位的EMC廠商住友電木和Resonac合計產能超過10萬噸，占據全球EMC市場主要產能，而國內上規模的EMC廠商僅衡所華威、華海誠科、瑞聯新材、飛凱材料等有布局。