2024年，全球扇出型面板級(jí)封裝（FOPLP）與玻璃基板封裝（GSP）市場(chǎng)的總規(guī)模約為6.5億美元。這個(gè)數(shù)字在半導(dǎo)體行業(yè)算不上顯眼——臺(tái)積電一個(gè)季度的資本支出就遠(yuǎn)超于此。
然而，根據(jù)Counterpoint Research最新發(fā)布的報(bào)告，到2030年，這個(gè)市場(chǎng)的規(guī)模將膨脹至超過81億美元。
六年時(shí)間，超過12倍的跨越，年復(fù)合增長(zhǎng)率之驚人，足以讓任何關(guān)注半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的人停下腳步。這背后，究竟發(fā)生了什么？
傳統(tǒng)芯片封裝使用的是圓形晶圓——硅片是圓的，封裝就在圓形的基板上進(jìn)行。這聽起來天經(jīng)地義，但問題在于：圓形的晶圓在矩形面板上排版時(shí)，邊角區(qū)域不可避免地被浪費(fèi)。
FOPLP（扇出型面板級(jí)封裝） 的核心創(chuàng)新就是“化圓為方”——用方形面板取代圓形晶圓作為封裝基板。這一改變帶來的效率提升堪稱革命性，方形面板的面積利用率高達(dá)95% ，而傳統(tǒng)圓形晶圓僅有不到85%。在相同的面積下，F(xiàn)OPLP的面板能比12英寸晶圓多容納1.64倍的芯片。也就是說，單次可封裝的芯片數(shù)量大幅增加，成本預(yù)計(jì)可節(jié)省約20%至30% 。
如果說FOPLP解決的是“形狀”問題，那么玻璃基板封裝（GSP） 解決的是“材料”問題。
目前主流的封裝基板大多采用有機(jī)材料（如樹脂類）。但隨著AI芯片越來越復(fù)雜、晶體管越來越多，有機(jī)基板開始“撐不住了”。AI處理器動(dòng)輒上千億晶體管，運(yùn)行時(shí)發(fā)熱巨大，有機(jī)材料在高溫下容易膨脹變形，導(dǎo)致芯片翹曲、連接失效。
玻璃基板的優(yōu)勢(shì)恰恰體現(xiàn)在這里。與有機(jī)材料相比，玻璃具有三大核心優(yōu)勢(shì)：熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和更高的互連密度。玻璃的熱膨脹系數(shù)僅為3-5 ppm/°C，而有機(jī)基板高達(dá)15-20 ppm/°C——這意味著在高溫環(huán)境下，玻璃基板的形變要小得多。此外，玻璃基板能夠?qū)崿F(xiàn)比有機(jī)基板高50%的芯片密度，其通孔間距可降至不足100微米，使芯片間的互連密度增加十倍。
那么，誰在為這81億美元的市場(chǎng)買單？答案是AI和高性能計(jì)算（HPC） 。
據(jù)Counterpoint Research最新報(bào)告預(yù)測(cè)，到2030年，AI和HPC應(yīng)用將占FOPLP市場(chǎng)總收入的45.6%。AI加速器和先進(jìn)計(jì)算處理器的普及，正在推動(dòng)對(duì)更高互連密度、更好熱性能和更大封裝尺寸的封裝解決方案的需求。
英偉達(dá)的AI芯片、各大云廠商的自研算力芯片、自動(dòng)駕駛的計(jì)算平臺(tái)——這些芯片的共同特點(diǎn)是：晶體管數(shù)量爆炸式增長(zhǎng)、功耗持續(xù)攀升、對(duì)封裝的要求越來越高。傳統(tǒng)的封裝方式已經(jīng)跟不上算力狂奔的步伐，F(xiàn)OPLP和玻璃基板正是在這個(gè)節(jié)骨眼上走到了舞臺(tái)中央。
臺(tái)積電正在開發(fā)其CoPoS（Chip-on-Panel-on-Substrate） 平臺(tái)，目標(biāo)在2028年底至2029年初實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。英特爾、三星電機(jī)、日月光和力成科技也在積極擴(kuò)展各自的玻璃基板和面板級(jí)封裝計(jì)劃。這場(chǎng)競(jìng)賽的參與者，幾乎囊括了全球半導(dǎo)體的全部頭部力量。
市場(chǎng)前景令人振奮，但技術(shù)挑戰(zhàn)同樣不容忽視。面板尺寸標(biāo)準(zhǔn)化、Through-Glass Via（TGV）工藝一致性和制造可擴(kuò)展性等因素，將繼續(xù)影響商業(yè)化的速度。
此外，翹曲問題也是攔路虎。芯片、銅、玻璃三種材料的熱膨脹系數(shù)不一樣，如果中間沒有足夠強(qiáng)的附著與緩沖層，就會(huì)出現(xiàn)翹曲、微裂紋，最終變成良率問題，甚至導(dǎo)致電性失效。多層異質(zhì)材料堆疊下的熱膨脹系數(shù)不匹配，可能在制程中引發(fā)翹曲，進(jìn)而影響曝光對(duì)位精度與整體良率。
京東方玻璃基封裝載板的量產(chǎn)估計(jì)要到2028年。臺(tái)積電的CoPoS預(yù)計(jì)2027年進(jìn)入試產(chǎn)，2028年下半年正式量產(chǎn)。這些時(shí)間表說明，從技術(shù)突破到大規(guī)模商業(yè)化，仍有不短的路要走。
因此，從6.5億美元到81億美元，表明FOPLP和玻璃基板封裝市場(chǎng)正站在爆發(fā)的前夜。AI的算力渴求、HPC的性能競(jìng)賽、Chiplet架構(gòu)的普及——多重力量交織在一起，推動(dòng)著一場(chǎng)封裝技術(shù)的深刻變革。
然而，技術(shù)的突破從來不是一蹴而就。TGV的精度、面板的翹曲、良率的爬坡、標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一——每一個(gè)挑戰(zhàn)都需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同攻關(guān)。正如報(bào)告所言，持續(xù)的生態(tài)系統(tǒng)合作和技術(shù)發(fā)展，才是支持更廣泛應(yīng)用的根本保障。
