Chiplet 技術帶來國產芯片供應鏈機遇

• 陳博 2023年11月3日 來源：中研網 711 42
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算力芯片的2.5D/3D封裝主要包括中段晶圓級封裝+后段封裝。以臺積電CoWoS封裝為例：1）晶圓級封裝：計算核心等芯片晶圓制造完成后在重構晶圓上制造RDL和bump；2）COW：將計算核心、I/Odie、HBM等芯片封裝在Interposer上，即為CoWoS（chiponwaferonsubstrate）的chipon

得益于Chiplet技術在大規模算力芯片領域的優異表現，業內設計公司巨頭紛紛加入推廣Chiplet成為行業主流方案。2022年3月3日，AMD、Intel等半導體巨頭宣布共同成立Chiplet行業聯盟，目標共同打造Chiplet互連標準、推進開放生態，并制定了標準規范UCIe，在芯片封裝層面確立互聯互通的高速接口標準。

目前市面上的主流算力芯片廠商均導入了Chiplet方案，尤其是在AI芯片領域。Nvdia方面，當前主力產品A100/H100均采用臺積電CoWoS2.5D封裝，A100采用7nm制程，最高配備80GBHBM2E;H100則采用4nm制程，并配備最高80GBHBM3。AMD方面則推出了更大規模的Chiplet產品，其2023年6月14日正式發布的MI300AI加速卡擁有13個小芯片，共包括9個5nm的計算核心(6個GCD+3個CCD)，4個6nm的I/Odie兼InfinityCache(同時起到中介層的作用，位于計算核心和interposer之間)，還配備了累計8顆共計128GB的HBM3芯片。相較Nvdia的A/H系列產品，MI300更進一步的將SOC拆分成了多顆小芯粒，并擁有更大的面積、芯粒數量、緩存顆粒數量。

國內算力芯片廠商亦在快速跟進，除了前文提到的壁仞科技以外，沐曦、天數等AI芯片廠商亦紛紛推出異構集成的GPU產品，導入HBM存儲，我們相信Chiplet的技術優勢將使其成為算力芯片未來的主流方案，給產業鏈各環節帶來價值增量。下文我們將具體討論Chiplet的產業鏈進展，以及其對國產供應鏈的拉動作用。

1、封裝：晶圓廠主導，封裝廠商配套導入中

算力芯片的2.5D/3D封裝主要包括中段晶圓級封裝+后段封裝。以臺積電CoWoS封裝為例：1)晶圓級封裝：計算核心等芯片晶圓制造完成后在重構晶圓上制造RDL和bump;2)COW：將計算核心、I/Odie、HBM等芯片封裝在Interposer上，即為CoWoS(chiponwaferonsubstrate)的chiponwafer環節;3)OS：完成CoW封裝的整個系統在封裝基板上封裝，這一步即CoWoS的onsubstrate環節，其封裝方式與傳統的FCBGA的后段封裝基本類似。

與傳統的產業鏈分工不同的是，2.5D/3D封裝是在晶圓制造和傳統的后段封裝之間增加了額外的環節，因此晶圓廠和封裝廠均有參與機會。當前臺積電基本壟斷了全球算力芯片的2.5D封裝市場，受益于算力芯片需求攀升，正在積極擴充封裝產能。而于此同時，國內龍頭封裝廠亦在積極把握行業機遇，導入客戶Chiplet產品供應鏈。通富微電已經具備7nmChiplet規模量產能力，并持續與AMD等龍頭廠商加深合作;長電科技推出XDFOI?技術方案，已經實現國際客戶4nm節點Chiplet產品的量產出貨。此外，Chiplet應用加速了晶圓級封裝的需求，國內諸多封測廠商都具備晶圓級封裝能力，諸如長電科技、通富微電、華天科技、甬矽電子、盛合晶微等，有望迎來晶圓級封裝的需求增量。我們看好Chiplet技術應用提速之下國內先進封裝廠商的發展機遇。

2、設備：晶圓級封裝設備和后道封測設備需求增長

Chiplet應用對設備的需求拉動來自兩方面：1)晶圓級封裝設備。晶圓級封裝需要的設備與前道晶圓制造類似，涉及光刻機、涂膠顯影設備、薄膜設備、電鍍設備、刻蝕設備、清洗設備、量測設備等。國產諸多公司都有相關業務：北方華創(刻蝕、薄膜、清洗等)、芯源微(涂膠顯影、清洗)、盛美上海(電鍍、清洗、涂膠顯影、拋光)、中科飛測(檢測)等。2)后道封測設備。Chiplet封裝依舊需要和傳統封裝類似的封裝和測試環節，有望成為國產封測設備廠商成長的新動力，包括：封裝設備廠商新益昌、ASMP;測試設備廠商長川科技、華峰測控、金海通等。

3、材料：ABF載板用量提升

Chiplet技術發展增大芯片封裝面積，提升ABF載板用量。Chiplet是將一類滿足特定功能的die(裸片)，通過die-to-die內部互聯技術實現多個模塊芯片與底層基礎芯片封裝在一起，形成一個系統芯片，要將這些芯片整合在一起需要更大的ABF載板來放置，這意味著ABF載板耗用的面積將隨chiplet技術而變大，而載板的面積越大，ABF的良率就會越低，ABF載板需求也會進一步提高。同時，Chiplet先進封裝的應用也會增加封裝載板層數，具體層數與技術指標要求取決于芯片的設計方案。

ABF載板已經成為FC-BGA封裝的標配。ABF載板又被稱為味之素基板，其關鍵材料ABF膜被日本味之素公司壟斷，是FC-BGA封裝的標配材料。ABF載板作為芯片封裝中連接芯片與電路板的中間材料，主要用于CPU、GPU、FPGA、ASIC等高運算性能芯片，其核心作用就是與芯片進行更高密度的高速互聯通信，然后通過載板上的更多線路與大型PCB板進行互聯，起著承上啟下的作用，進而保護電路完整、減少漏失、固定線路位置、有利于芯片更好的散熱以保護芯片，甚至可埋入無源、有源器件以實現一定系統功能。ABF載板廠商主要集中在中國臺灣、日本和韓國。根據QYResearch統計及預測，2021年全球ABF基板市場銷售額達到43.68億美元，預計2028年將達到65.29億美元，CAGR為5.56%。目前ABF載板主要有七大供貨商，2021年供貨比重分別是欣興21.6%、Ibiden19.0%、AT&S16.0%、南電13.5%、Shinko12.1%、景碩7.2%、Semco5.1%，2022年除Semco外，其余廠商于皆有進行擴產。從生產端來看，日本、中國臺灣和韓國主導了全球ABF載板生產，2021年這三大地區的市場份額分別為25%、44%和9.9%。

未來隨著CPU、GPU、FPGA、ASIC等高性能運算芯片需求增長以及Chiplet技術的廣泛應用，ABF載板的需求量將進一步提升。國內廠商如華正新材、生益科技、方邦股份、興森科技、深南電路等正在加快核心技術研發，力爭打破海外壟斷格局。目前華正新材的CBF積層絕緣膜正在加快新產品開發進程，在CPU、GPU等半導體芯片封裝領域進入了下游IC載板廠、封裝測試廠及芯片終端驗證流程，并取得了良好進展。

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