国产先进封装光刻机突围商业前景如何？

　　本报记者 李玉洋 李正豪 上海报道
　　在虎年首个工作日，上海微电子装备（集团）股份有限公司（以下简称＂上海微电子＂）的一则消息轰动了中国半导体圈。2月7日，该公司举行首台2.5D/3D先进封装光刻机发运仪式，标志着中国首台2.5D/3D先进封装光刻机正式交付客户。
　　据悉，此次发运的新一代先进封装光刻机主要应用于高密度异构集成领域，可满足2.5D/3D超大芯片尺寸的先进封装应用需求，代表了行业同类产品的最高水平，可提供5G、AI、HPC（高性能计算机群）、物联网等高性能运算芯片的系统性能。
　　随之而来的是，在美国商务部2月8日发布的＂未经核实名单＂ （Unverified List，简称UVL）中，上海微电子赫然在列。关于这台光刻机的技术突破及其会否受＂未经核实名单＂影响等问题，《中国经营报》记者致电上海微电子方面，但截至发稿未获回复。
　　5G、AI等高性能运算芯片为什么需要先进封装光刻机？前中国电科11所工程师、杭州海康微影传感科技有限公司材料分析师尚林涛告诉本报记者，高集成度芯片需要非常细小的光刻线宽，没有先进制造技术，摩尔定律预言恐难实现，但高集成度并没有预言的那么快，所以先进封装技术就显得非常重要了。
　　美国＂未经核实名单＂管制措施没有＂实体清单＂严厉，但被列入其中的公司也会在一定程度上遇到进口美国零部件的阻碍。不过，半导体研究机构芯谋研究的研究总监王笑龙对记者分析：＂这个设备对部件的要求低很多，基本不怕美国卡脖子。＂
　　重要突破
　　需要指出的是，上海微电子此次发运的封装光刻机并不是公众所熟知的那种制造芯片的光刻机，比如ASML的EUV光刻机。
　　按照用途，光刻机可分为制造芯片用光刻机、封装用光刻机、显示和MEMS（微机电系统）等领域用光刻机三大类。业界通常把集成电路/芯片的制造称为前道工艺，封装称为后道工艺，所以制造芯片用光刻机也被称为前道光刻机，封装用光刻机则被称为后道光刻机。
　　而在整个半导体生产制造流程中，封装相当于出版行业中的装订环节。
　　尚林涛表示，光刻机主要作用是通过包含器件结构信息的图型化掩膜版及光刻胶，在半导体材料表面形成一定形状的器件结构，前道光刻机和后道光刻机虽然都是光刻机，但工艺、用途不一样，前者用于器件成型，后者做金属电极接触。
　　在技术要求方面，王笑龙表示，虽然后道光刻机的技术含量要比前道低，但上海微电子的封装光刻机产品实力位列全球前列。据了解，先进封装光刻机是上海微电子的主打产品，全球市场占有率连续多年排名第一。
　　公司官网显示，上海微电子此前已推出了两款用于IC后道制造的500系列先进封装光刻机，都适用于200毫米（8英寸）/300毫米（12英寸）的晶圆，而7纳米、5纳米等先进制程都使用的是12英寸晶圆，换句话说，上海微电子的后道光刻机可以用于先进制程芯片的封装。
　　＂国内（半导体）设备、材料企业，扎扎实实做好简单的，站稳了形成正向现金流，支持做更高端的前道产品，这样才能形成良性循环。＂王笑龙认为这才是国内半导体设备、材料厂商理应的发展路径。
　　深度科技研究院院长张孝荣则表示，随着先进光刻机技术的发展，人类在芯片制程领域的努力已经逼近物理学的极限，摩尔定律即将失效，先进封装技术开始崛起，并将成为下一代半导体重要的发展方向。
　　＂先进封装是当前国产半导体发展的重要方向之一，上海微电子先进封装机问世，大大地鼓舞了国产替代的进程。＂张孝荣说。
　　前景可观
　　业界普遍认为，为延续摩尔定律，通过缩小晶体管线宽的技术路线已逼近物理学极限，未来的演进只会越来越困难，而走异构集成的技术路线受到业内关注，比如近年来被业界多次提及的Chiplet（芯粒）便是其中的代表——Chiplet就是在一颗芯片里集成不同的模块，每个模块不一定都要用到2纳米、3纳米的先进工艺。
　　换句话说，异构集成就是不同制程工艺的模块集成在一颗芯片中，后期封装也需要相应的技术和工艺。
　　＂异构芯片是多种计算单元（比如CPU、GPU、DSP、AI加速器、FPGA等）的搭配。通常情况下，异构计算架构合封的芯片里既有CPU等传统的通用计算单元，也有高性能的专用计算单元。＂芯谋研究分析师王立夫告诉记者，常见的封装电路是通过引线互联的方式来导通，而高性能计算（HPC）和高端AI芯片等高密度异构芯片是通过晶圆重新布线bump（铜柱或铜球）互联的方式，因此这些异构芯片需要先进封装技术。
　　而先进封装技术在集成度、性能、功耗等方面更具优势，且设计自由度更高、开发时间更短。因此，先进封装技术被称为突破摩尔定律瓶颈的一大利器。
　　值得一提的是，上海微电子这款先进的封装光刻机对准的是新的市场需求，高性能计算和AI芯片是行业的热门赛道，包括华为、阿里巴巴和百度等在内的巨头在AI芯片领域都有布局。
　　从供应链角度看，封测是我国本土半导体产业链较为成熟的环节，也是我国半导体行业在全球市场份额占比较高的环节。根据Chipinsights数据，2020年前十大封测公司中，中国内地有三家（长电科技、通富微电、华天科技）上榜，市占率合计为 20.94%。
　　电子创新网CEO张国斌表示：＂总体来说，后道光刻机难度不大，能做的厂商很多，从指标看，上海微电子在后道光刻机方面还是比较领先的。＂他进一步指出，上海微电子后道光刻机主要应用于200/300毫米集成电路先进封装领域，包括2.5D/3D等先进封装形式，可满足RDL（重新布线）等制程的晶圆级光刻工艺需求。
　　＂这些封装技术都是目前主流的异构封装技术，未来2.5D/3D封装需求有很多，这是一个不错的市场。＂张国斌说。同时，王笑龙也表示，随着先进封装的比重不断提升，将利好国产后道光刻机市场。
　　同时，张孝荣认为上海微电子这台封装光刻机技术先进，体现了国产技术的价值，正在推动本土企业进入新的产业循环周期。
　　记者注意到，2021年年末，富士康位于青岛的半导体封测项目引进了几十台上海微电子的封装光刻机。
　　巨头抢滩
　　随着摩尔定律走到极限，各种应用对芯片的种类和性能要求不断提高，先进封装在各个层面都必不可少，已成为包括芯片设计厂商、IDM（整合元件制造商）、代工厂等都关心的一个重要环节。
　　台积电在官网对3D先进封装的介绍中称，云计算、大数据分析、神经网络训练、人工智能推理、智能手机上的移动计算甚至自动驾驶汽车，都在推动计算向极限发展。面对更多样化的计算应用需求，先进封装技术成为持续优化芯片性能和成本的关键创新路径。
　　2011年，台积电萌生进军半导体封装领域的想法，而后晶圆级封装技术CoWoS和InFO相继被开发出来，得到英伟达、谷歌和日本＂富岳＂超算等客户的采用。当业界巨头聚焦于先进制程和EUV等技术竞争时，不起眼的封测成为了台积电甩开三星、英特尔的一大利器。2021年9月，台积电针对数据中心市场又推出了其新型先进封装技术——COUPE（紧凑型通用光子引擎）异构集成技术。
　　作为传统封装市场的龙头企业，日月光面对异构芯片的发展趋势，也在不断加码晶圆级FOWLP技术，以提升在先进封装领域的实力。三星虽然在工艺制程上与台积电差距不大，但在封装领域却存在一定劣势。基于FOPLP和FOWLP封装技术上的追赶，三星或将缩小差距。
　　鉴于先进封装的地位与日俱增，英特尔也在2.5D封装领域布局，并于2017年推出EMIB（嵌入式多芯片互连桥接）技术。紧接着于2018年12月推出名为＂Foveros＂的全新3D封装技术。2021年3月，英特尔发布IDM2.0战略，其中就包含了与IBM联合研发下一代逻辑芯片的先进封装技术。
　　根据市场研究机构Yole的预测，2025年先进封装的占比将提升至整体封测行业的49.4%，其中SiP（系统级封装）被市场看好，在2020年到2026年年间，基于覆晶（FC）和打线接合（WB）的SiP市场将成长至170亿美元的规模。
　　目前，先进封装市场的这块蛋糕，吸引来不少半导体公司的产能扩张动作，比如英特尔计划投资70亿美元，扩大其在马来西亚先进半导体封装工厂的生产能力；全球第二大封测代工厂安靠计划在越南投资16亿美元建设封测厂，日月光旗下矽品将在中国台湾地区投资约28.9亿美元新建封测厂。而国内三大封测龙头——长电科技、通富微电、华天科技也分别募集资金数十亿元投入封测领域项目。