
众所周知,在摩尔定律几乎触及物理极限的今天,半导体行业的“内卷”方向已悄然位移。
如果说过去几十年大家是在拼工艺制程,那么现在,随着AI芯片爆发、HBM内存普及,以及高速信号传输需求持续提升的趋势和背景下,巨头们的胜负手正在向先进封装转变。
近日,市场研究公司Gartner根据初步数据预测,2025年全球半导体市场预计将增长21%,达到7934.49亿美元,如果2026年增长率达到26%,市场规模将达到约1万亿美元。其中,先进封装技术凭借其在提升芯片性能、降低功耗和优化集成度方面的显著优势,正成为行业增长的重要引擎。Yole Group测算数据显示,当前全球先进封装市场规模已达460亿美元,到2028年前后可能超过794亿美金。
在此背景和趋势下,台积电、Intel、三星近期相继亮出新底牌,纷纷加大先进封装领域的研发与投入力度,从技术路线创新到产能布局扩张同步发力,助推行业竞争进入白热化阶段。
三强争霸:
先进封装的技术“新爆点”
台积电:WMCM开启苹果A20的封装革命
台积电在先进封装领域始终保持领跑姿态,通过多技术路线并行策略,牢牢绑定苹果、英伟达等核心客户。
据近期消息披露,台积电的WMCM封装技术已进入量产倒计时,其计划在嘉义AP7工厂新建WMCM生产线,2026年底实现月产6万片晶圆的目标,2027年产能将进一步翻倍至12万片。
据了解,WMCM全称为晶圆级多芯片模组,采用逻辑SoC与DRAM平面封装架构,核心创新在于以重布线层(RDL)替代传统Interposer中介层,在CoWoS基础上的终极演化,可将内存与CPU、GPU、NPU集成于同一晶圆,极大缩短了信号传输路径,显著提升互连密度与散热性能,将独家适配苹果iPhone 18搭载的A20系列芯片,配合2nm制程实现性能跃升。
相比当前苹果A系列芯片采用的InFo-PoP技术,WMCM封装技术能在不显著增加芯片面积的前提下,显著提升互连带宽并降低功耗,同时大幅降低制造成本;通过缩短芯片间信号传输路径,提升信号完整性与散热性能,能够更好适配台积电第二代2nm工艺的A20 SoC,为移动终端AI算力与高端游戏性能释放提供支撑。
WMCM技术的量产将推动先进封装从数据中心向消费电子领域下沉,极大提升芯片间数据吞吐效率,助力终端产品实现差异化竞争,同时为行业树立“晶圆级封装+先进制程”的协同标杆,加速消费级芯片封装技术的迭代升级。
Intel:玻璃基板破局,重塑多芯片互连规则
在2026年NEPCON日本电子展上,Intel展示了结合EMIB(嵌入式多芯片互连桥接)与玻璃基板的最新封装样品。这一举动打破了市场对其玻璃基板技术退场的疑虑,展现出在多芯片互连领域的技术野心。
据报道,这款样品具备三大核心亮点:78mm×77mm的超大尺寸(达到标准光罩尺寸的2倍)、10-2-10堆叠架构(10层RDL+2层厚核心玻璃基板+10层堆叠层),以及45μm超微细凸点间距,远超传统基板性能上限。

这是一条区别于传统有机基板的颠覆性路径,EMIB本身是一种高密度、低成本的高性能连接方案,EMIB在玻璃基板之上,利用玻璃基板的物理特性来实现更大的尺寸和更高的密度。
相较传统有机基板,玻璃基板具有更佳的平整度、低介电损耗和尺寸稳定性,具备与硅片接近的热膨胀系数,可有效解决高温下基板翘曲导致的芯片接合不良问题;同时支持超精细布线与高密度I/O配置,EMIB桥接技术则突破多芯粒互联带宽瓶颈,完美匹配AI加速器、多chiplet GPU等大算力芯片的集成和高速信号传输需求。
Intel通过“No SeWaRe”技术通过材料改性与工艺优化解决玻璃基板切割搬运中的微裂纹问题,彻底解决了玻璃基板的脆性难题,满足高可靠性要求,大幅提升产品可靠性。
据悉,Intel正推进玻璃基板与硅芯片的热膨胀系数匹配优化,目标将偏差控制在3-5ppm/℃,进一步提升封装良率,计划在2026-2030年逐步完成产品导入,有望重塑多芯片互连技术规则。
这不仅是材料的革新,更是算力密度的跨越。该技术明确指向服务器级AI与高性能计算市场,而非消费级产品,确保Intel在AI服务器市场依然拥有强硬的话语权。随着AI芯片需求激增,Intel通过“EMIB+玻璃基板”组合打造差异化竞争力,有望将先进封装业务培育为晶圆代工之外的核心营收增长点。
三星:散热与集成双突破,迈向移动SoC场景
三星则以散热技术创新为切入点,在先进封装领域开辟差异化赛道,此举体现了三星在芯片封装阶段大幅提升散热性能的系统性策略。
据悉,三星在Exynos 2600处理器中导入的Heat Pass Block(HPB)技术,其核心是在SoC裸晶上方集成铜基导热块,与LPDDR DRAM内存一起策略性地放置在处理器芯片上方,优化热量传导路径,同时搭配高k环氧模塑复合材料(EMC),引导热量快速向导热块传导,形成封装层级的专属散热通道,大幅提升处理器散热效率,为极限性能释放提供支撑,精准适配高性能计算、高端移动终端等场景。

过去几年,旗舰智能手机普遍仰赖均热板(Vapor Chamber)与石墨片等机身层级的被动散热方案,藉由扩大散热面积,将热能分散至机身结构中。然而,随着高脉冲CPU、GPU与NPU同时运作成为常态,仅靠手机内部的被动散热结构,已愈来愈难以支撑长时间高负载运算。
传统的设计中,DRAM的配置往往会阻碍热量从CPU晶粒导出,成为主要的散热瓶颈。为了克服这一点,三星的FoWLP_HPB技术采取了以下关键措施:
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缩减DRAM尺寸:通过减小阻碍散热路径的DRAM大小,打通热量传导的瓶颈。
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加装HPB导热块:如此专门的导热块搭配来以促进热量向外释放。
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应用新型EMC材料:采用High-k环氧模路复合材料(EMC),确保热量能高效地朝HPB方向传递。
与传统封装方案相比,HPB技术缩短热量传导距离,实现热阻降低16%、芯片运行温度降低30%的显著效果,有效减少高负载场景下的性能降频现象,为移动芯片超频潜力释放提供可能,解决了旗舰手机高发热的行业痛点。
在手机SoC性能与功耗齐升的今天,散热能力直接决定了芯片的持续高性能输出时间。HPB的设计理念就是利用铜的高导热性更有效地散发芯片热量,避免性能下降,从而提高整体稳定性。它超越了传统的器件级散热方式,在处理器架构的初始阶段就解决了散热问题。
据悉,HPB是一种已被用于服务器和 PC 的散热技术。由于手机厚度较薄,HPB此前一直未在移动SoC上得到应用。此次,三星的HPB技术作为从封装层面系统性优化热管理的典范,不仅为高端旗舰手机提供性能升级的新方案,更揭示了未来芯片设计的一个关键趋势:热设计与电设计、信号设计同等重要。
可以预见,三星将最新的2nm工艺技术和HPB直接散热技术相结合,力求彻底改变其在芯片性能和散热管理方面的声誉。这一突破或将成为三星移动业务的转折点,为其在高性能智能手机领域提供稳固的竞争优势,同时向苹果、高通等流失客户释放合作信号,试图凭借散热技术优势重塑半导体代工市场竞争格局。
不过需要注意的是,尽管HPB带来了明确的散热优势,但其在工程与产品设计层面引入了新的限制,包括体积、封装难度与成本等问题。
在体积与高度上,HPB会增加封装的Z轴高度,对于追求轻薄设计的手机而言,势必压缩其他元件,如电池或相机模组的空间配置;其次是封装设计的复杂度,HPB属于多材料结构,需同时处理金属、封装树脂与裸晶之间的热膨胀差异,对制程控制与长期可靠性提出更高要求,初期导入也可能影响良率表现;此外,成本因素亦不可忽视。HPB封装需要更精细的制程与额外材料,短期内势必仅适用于旗舰或Pro级SoC,难以全面下放至中低阶市场。
从Exynos 2600的导入来看,Heat Pass Block已不再只是单一散热技术的尝试,而是反映出移动SoC正跨入一个全新阶段──效能瓶颈正逐步从制程微缩与架构设计,转移到热能能否被即时带走。
先进封装,必争之地
除了上述介绍的先进封装技术外,纵观产业现状,当前先进封装市场呈现多技术路线并存博弈的格局,其中2.5D/3D封装作为主导路线,增长潜力最为突出。
根据Yole Group数据显示,AI数据中心处理器的2.5D/3D封装出货量2023-2029年复合增长率将达23%,广泛应用于AI芯片、高端存储器等领域。该路线凭借中介层实现芯片立体集成,有效突破平面封装的密度限制,台积电、三星、英特尔凭借技术积累占据市场主导地位。
例如,台积电CoWoS产能扩张持续提速。据行业数据显示,其CoWoS月产能已从2024年的3.5-4万片,提升至2025年的6.5-7.5万片,实现翻倍增长,2026年将进一步向9-11万片区间冲刺。作为英伟达H100、AMD MI300等旗舰AI芯片的核心封装方案,台积电CoWoS产能高度集中服务头部客户,仅英伟达就占据2025年产能的63%,供需紧张格局预计持续至2026年。

此外,台积电通过InFO设备升级、SoIC 3D堆叠技术迭代,构建起覆盖AI芯片、高端消费电子的完整技术矩阵,目标2026年先进封装业务营收占比突破10%,打造新增长引擎。
英特尔在先进封装领域的布局核心在于IDM 2.0战略驱动的Chiplet集成生态,通过EMIB(2.5D中介层)、Foveros(3D堆叠)以及Co-EMIB(3.5D混合架构)三位一体的技术组合,构建了一个从CPU到AI加速器的完整产品矩阵。
在产业布局上,Intel正在大力扩充其先进封装产能与生态。随着IDM 2.0战略的实施,Intel已在全球布局多个封装生产基地,包括位于美国新墨西哥的Fab 9(支持EMIB和Foveros)以及马来西亚的Project Pelican项目(聚焦Foveros和Co-EMIB产能),旨在将先进封装产能回流至美国和东南亚。
此外,英特尔在玻璃封装和CPO(共封装光学)领域也在积极探索。

其中,英特尔将玻璃封装视为先进封装核心方向,2023年已展示了首款功能齐全的玻璃封装测试芯片,该技术可与Foveros Direct等先进封装技术结合,并兼容EMIB-T架构,支撑超大型封装及光学组件集成,计划2025-2030年实现量产,还联合行业厂商探索电光玻璃基板在400G及以上集成光学方案中的应用。
在CPO领域,英特尔依托EMIB技术构建CPO架构,将XPU与光学I/O芯片通过硅桥互连,搭配定制光纤阵列单元(FAU),采用有源耦合工艺降低损耗。
整体来看,Intel的策略是通过技术迭代与产能扩张双轮驱动,抢占AI数据中心与高性能计算领域的封装市场份额。
三星则依托HIT技术平台,推出了I-Cube、H-Cube和X-Cube三大系列封装方案。I-Cube和H-Cube主打2.5D集成,水平整合逻辑和内存芯片,而X-Cube则实现了3D垂直堆叠。三星凭借ABF+HDI双基板(H-Cube)和混合键合(Hybrid Bonding)技术,构建了面向AI数据中心和高端消费电子的完整技术矩阵,在技术细节上与台积电和Intel形成了直接竞争的关系。
此外,依托自身在存储领域的优势,三星还推出了SAINT技术体系,聚焦存储芯片与逻辑芯片的协同封装,通过创新3D堆叠方案,构筑独特竞争力。目前细分为三大针对性方案:
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SAINT-S:专为SRAM设计的堆叠技术,优化静态随机存取存储器的集成效率;
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SAINT-L:面向逻辑芯片的堆叠方案,提升逻辑电路的垂直集成密度;
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SAINT-D:针对HBM内存与逻辑芯片的协同设计,采用垂直堆叠架构,将HBM芯片直接堆叠在CPU或GPU等处理器顶部。

值得强调的是,SAINT-D技术彻底改变了传统2.5D封装中通过硅中介层水平连接HBM与GPU的模式。它采用热压键合(TCB)工艺实现HBM的12层垂直堆叠,成功消除了对硅中介层的依赖,不仅简化了结构,更带来显著性能提升。
通过SAINT技术体系的构建,三星有望进一步强化了存储与逻辑芯片的协同封装能力,为AI、高性能计算等领域提供了更高效率、更低功耗的集成解决方案,也为其在先进封装赛道的竞争增添了关键筹码。
面对先进封装的下一代竞争,三星电子还正在全力推进“SoP(System on Panel,面板级系统)”技术的商业化落地,直接对标台积电的SoW和英特尔的EMIB工艺,争夺下一代数据中心级AI芯片的制高点。
作为三星差异化竞争的核心抓手,SoP技术的核心创新在于采用415mm×510mm的超大尺寸长方形面板作为封装载体,这一尺寸远超传统12英寸晶圆的有效利用面积。传统晶圆级封装受限于圆形晶圆形态,最大可集成的矩形模块尺寸约为210mm×210mm,而三星SoP面板可轻松容纳两个此类模块,甚至能生产240mm×240mm以上的超大型半导体模块,为超大规模AI芯片系统提供了更大的集成空间。
技术架构上,SoP省去了传统封装所需的PCB和硅中介层,通过精细铜RDL实现芯片间的直接通信。这种设计不仅提升了集成度,还能降低封装成本,尤其适配AI芯片和数据中心高性能计算场景的需求。三星在面板级封装领域积累的FOPLP技术经验,为SoP的研发提供了坚实基础。
三星对SoP技术的押注,本质上是一场“错位竞争”:在台积电凭借CoWoS垄断高端AI芯片封装、英特尔依托EMIB抢占HPC市场的当下,通过SoP的尺寸与成本优势,打破现有技术格局,重塑先进封装市场的竞争逻辑。若SoP技术成功量产,不仅能补齐三星“设计-制造-封装”一体化服务的最后一块短板,更能强化其客户绑定能力——此前三星已斩获特斯拉165亿美元AI6芯片代工订单,若SoP技术成熟,有望将封装环节也纳入合作范围。
此外,三星在玻璃基板领域也在深入布局:三星电机推进玻璃芯基板2026-2027年量产,三星电子则研发玻璃中介层,目标2028年实现对硅中介层的替代,深度绑定HBM内存与GPU封装需求。
先进封装技术演进与创新方向
从三家厂商的布局和动作中能看出,先进封装正朝着以下多个核心维度演进:
材料革新,成为先进封装突破口
在先进封装技术的持续演进中,封装材料的革新始终是关键突破口。传统有机基板凭借成本与工艺成熟度优势,长期占据封装基板市场主导地位。然而,随着芯片集成度迈向新高、尺寸不断增大,有机基板的物理短板逐渐暴露。热胀冷缩特性致使其在高温工作环境下易发生翘曲变形,破坏芯片与基板间的电气连接,影响可靠性;有限的布线密度也难以满足芯片日益增长的I/O需求,成为信号高速传输的阻碍。
玻璃基板应运而生,其与硅片近乎一致的热膨胀系数,赋予了芯片在复杂工况下绝佳的尺寸稳定性,有效杜绝高温翘曲隐患;超精细的布线能力,使玻璃基板能够承载海量I/O信号,契合高密度芯片的集成诉求。
Intel此次展示的玻璃基板封装样品便是最佳例证,通过材料创新,成功突破有机基板瓶颈,为大尺寸、高性能芯片封装开辟新路径。
展望未来,玻璃-有机复合材料有望成为下一代主流基板材料,融合二者优势,在确保性能前提下,实现成本可控;新型陶瓷材料也在研发视野中,凭借其高导热、低介电常数等特性,为先进封装注入新活力,加速封装技术规模化商用进程。同时,适用于更高频率的Low-Dk(低介电常数)材料、导热性能更佳的衬底等,都将陆续从实验室走向生产线。材料的革新,将从根本上解决电互连的瓶颈,开启新的性能维度。
异构集成,走向主流
异构集成被视为打破单芯片性能桎梏的核心利器。2.5D/3D封装技术作为异构集成的关键实现形式,借助硅通孔(TSV)、微凸点等技术,将不同制程工艺、不同功能属性的芯粒,如计算核心、存储单元、射频模块、传感器等,在三维空间内紧密整合于同一封装体,构建高度集成的系统级芯片。
以AMD的MI300系列芯片为例,通过异构集成技术,将CPU、GPU、HBM内存等多种芯粒协同封装,大幅提升芯片整体性能与数据处理效率,满足AI训练、高性能计算等大算力场景需求。随着应用场景对芯片性能要求的水涨船高,异构集成将朝着更高互联带宽、更低延迟方向全速迈进,实现芯粒间数据的极速交互。
与此同时,UCIe等开放互联标准的推广普及,犹如搭建起一座横跨不同芯片设计厂商的桥梁,降低多芯粒集成技术门槛,激发芯片设计创新活力,重塑芯片设计与制造生态,推动行业迈向“芯粒即插即用”的全新发展范式。
未来,Chiplet设计范式与先进封装紧密结合,成为行业共识。台积电的WMCM服务于多芯片集成,英特尔的EMIB是连接不同Chiplet的桥梁。未来,在单个封装内集成来自不同工艺节点、不同功能的芯片,将成为提升性能、降低成本、加快产品上市时间的标准做法。
向封装层级散热渗透
在芯片性能持续攀升的进程中,功耗密度也随之飙升,散热问题成为严重制约芯片性能发挥与可靠性的关键。热管理已从单纯的系统级散热向封装级深度渗透,成为先进封装技术攻关的重点方向。
对此,三星的HPB技术为封装级热管理树立新标杆,通过在封装内部嵌入铜基导热块与架构优化,打造专属散热通道,实现芯片运行温度显著降低,热阻大幅减小,有效保障芯片在高负载下的稳定运行。Intel也推出分解式散热器等创新技术,进一步强化封装内热量传导效率。
未来,热管理将形成贯穿制程工艺、封装设计、系统散热全链路的一体化解决方案。从制程工艺层面优化晶体管结构降低功耗,到封装设计中采用新型散热材料与结构,再到系统级配备高效散热模组,全方位、多层次解决高算力芯片散热难题,为AI、HPC等前沿领域的持续突破保驾护航。
光电合封,开启高速传输新时代
在数据量呈指数级增长的数字时代,传统电互联技术面临带宽瓶颈与功耗过高的双重困境,难以满足5G/6G通信、数据中心等高速传输场景对海量数据低延迟、高带宽传输的严苛要求。
光电合封技术(CPO)应运而生,将光子器件与电子芯片紧密集成于同一封装体,利用光信号以光速传输、低损耗的天然优势,实现高速、低功耗的数据传输,彻底打破电互联的物理限制。
以数据中心内部高速互联为例,光电合封技术可显著提升服务器间数据传输速率,降低功耗,提升数据中心整体运行效率。虽然当前仍处早期,但将光引擎与计算芯片在封装内紧密集成,用光传输替代部分电信号传输,是解决数据中心内部极致带宽和功耗挑战的终极方案之一。
随着技术的不断成熟与成本降低,光电合封技术有望在未来几年迎来爆发式增长,成为先进封装领域新的增长极,引领半导体产业步入“光电融合”的崭新时代,重塑高速通信与数据处理新格局。
写在最后
整体来看,台积电、Intel、三星的技术布局清晰展现了先进封装的核心价值。在后摩尔时代,封装技术已从曾经的“配角”跃升为决定芯片性能的“主角”, 技术路线迭代与产能布局直接决定企业未来市场话语权。
未来,材料革新、异构集成、热管理优化与光电合封等诸多趋势将深度融合,推动先进封装技术持续迭代。随着全球半导体竞争焦点向封装领域倾斜,掌握核心封装技术的企业将占据产业制高点,引领半导体产业迈向新的发展阶段。
文章来源: 半导体行业观察
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