Chiplet 技术带来国产芯片供应链机遇

• 陈博 2023年11月3日 来源：中研网 711 42
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算力芯片的2.5D/3D封装主要包括中段晶圆级封装+后段封装。以台积电CoWoS封装为例：1）晶圆级封装：计算核心等芯片晶圆制造完成后在重构晶圆上制造RDL和bump；2）COW：将计算核心、I/Odie、HBM等芯片封装在Interposer上，即为CoWoS（chiponwaferonsubstrate）的chipon

得益于Chiplet技术在大规模算力芯片领域的优异表现，业内设计公司巨头纷纷加入推广Chiplet成为行业主流方案。2022年3月3日，AMD、Intel等半导体巨头宣布共同成立Chiplet行业联盟，目标共同打造Chiplet互连标准、推进开放生态，并制定了标准规范UCIe，在芯片封装层面确立互联互通的高速接口标准。

目前市面上的主流算力芯片厂商均导入了Chiplet方案，尤其是在AI芯片领域。Nvdia方面，当前主力产品A100/H100均采用台积电CoWoS2.5D封装，A100采用7nm制程，最高配备80GBHBM2E;H100则采用4nm制程，并配备最高80GBHBM3。AMD方面则推出了更大规模的Chiplet产品，其2023年6月14日正式发布的MI300AI加速卡拥有13个小芯片，共包括9个5nm的计算核心(6个GCD+3个CCD)，4个6nm的I/Odie兼InfinityCache(同时起到中介层的作用，位于计算核心和interposer之间)，还配备了累计8颗共计128GB的HBM3芯片。相较Nvdia的A/H系列产品，MI300更进一步的将SOC拆分成了多颗小芯粒，并拥有更大的面积、芯粒数量、缓存颗粒数量。

国内算力芯片厂商亦在快速跟进，除了前文提到的壁仞科技以外，沐曦、天数等AI芯片厂商亦纷纷推出异构集成的GPU产品，导入HBM存储，我们相信Chiplet的技术优势将使其成为算力芯片未来的主流方案，给产业链各环节带来价值增量。下文我们将具体讨论Chiplet的产业链进展，以及其对国产供应链的拉动作用。

1、封装：晶圆厂主导，封装厂商配套导入中

算力芯片的2.5D/3D封装主要包括中段晶圆级封装+后段封装。以台积电CoWoS封装为例：1)晶圆级封装：计算核心等芯片晶圆制造完成后在重构晶圆上制造RDL和bump;2)COW：将计算核心、I/Odie、HBM等芯片封装在Interposer上，即为CoWoS(chiponwaferonsubstrate)的chiponwafer环节;3)OS：完成CoW封装的整个系统在封装基板上封装，这一步即CoWoS的onsubstrate环节，其封装方式与传统的FCBGA的后段封装基本类似。

与传统的产业链分工不同的是，2.5D/3D封装是在晶圆制造和传统的后段封装之间增加了额外的环节，因此晶圆厂和封装厂均有参与机会。当前台积电基本垄断了全球算力芯片的2.5D封装市场，受益于算力芯片需求攀升，正在积极扩充封装产能。而于此同时，国内龙头封装厂亦在积极把握行业机遇，导入客户Chiplet产品供应链。通富微电已经具备7nmChiplet规模量产能力，并持续与AMD等龙头厂商加深合作;长电科技推出XDFOI?技术方案，已经实现国际客户4nm节点Chiplet产品的量产出货。此外，Chiplet应用加速了晶圆级封装的需求，国内诸多封测厂商都具备晶圆级封装能力，诸如长电科技、通富微电、华天科技、甬矽电子、盛合晶微等，有望迎来晶圆级封装的需求增量。我们看好Chiplet技术应用提速之下国内先进封装厂商的发展机遇。

2、设备：晶圆级封装设备和后道封测设备需求增长

Chiplet应用对设备的需求拉动来自两方面：1)晶圆级封装设备。晶圆级封装需要的设备与前道晶圆制造类似，涉及光刻机、涂胶显影设备、薄膜设备、电镀设备、刻蚀设备、清洗设备、量测设备等。国产诸多公司都有相关业务：北方华创(刻蚀、薄膜、清洗等)、芯源微(涂胶显影、清洗)、盛美上海(电镀、清洗、涂胶显影、抛光)、中科飞测(检测)等。2)后道封测设备。Chiplet封装依旧需要和传统封装类似的封装和测试环节，有望成为国产封测设备厂商成长的新动力，包括：封装设备厂商新益昌、ASMP;测试设备厂商长川科技、华峰测控、金海通等。

3、材料：ABF载板用量提升

Chiplet技术发展增大芯片封装面积，提升ABF载板用量。Chiplet是将一类满足特定功能的die(裸片)，通过die-to-die内部互联技术实现多个模块芯片与底层基础芯片封装在一起，形成一个系统芯片，要将这些芯片整合在一起需要更大的ABF载板来放置，这意味着ABF载板耗用的面积将随chiplet技术而变大，而载板的面积越大，ABF的良率就会越低，ABF载板需求也会进一步提高。同时，Chiplet先进封装的应用也会增加封装载板层数，具体层数与技术指标要求取决于芯片的设计方案。

ABF载板已经成为FC-BGA封装的标配。ABF载板又被称为味之素基板，其关键材料ABF膜被日本味之素公司垄断，是FC-BGA封装的标配材料。ABF载板作为芯片封装中连接芯片与电路板的中间材料，主要用于CPU、GPU、FPGA、ASIC等高运算性能芯片，其核心作用就是与芯片进行更高密度的高速互联通信，然后通过载板上的更多线路与大型PCB板进行互联，起着承上启下的作用，进而保护电路完整、减少漏失、固定线路位置、有利于芯片更好的散热以保护芯片，甚至可埋入无源、有源器件以实现一定系统功能。ABF载板厂商主要集中在中国台湾、日本和韩国。根据QYResearch统计及预测，2021年全球ABF基板市场销售额达到43.68亿美元，预计2028年将达到65.29亿美元，CAGR为5.56%。目前ABF载板主要有七大供货商，2021年供货比重分别是欣兴21.6%、Ibiden19.0%、AT&S16.0%、南电13.5%、Shinko12.1%、景硕7.2%、Semco5.1%，2022年除Semco外，其余厂商于皆有进行扩产。从生产端来看，日本、中国台湾和韩国主导了全球ABF载板生产，2021年这三大地区的市场份额分别为25%、44%和9.9%。

未来随着CPU、GPU、FPGA、ASIC等高性能运算芯片需求增长以及Chiplet技术的广泛应用，ABF载板的需求量将进一步提升。国内厂商如华正新材、生益科技、方邦股份、兴森科技、深南电路等正在加快核心技术研发，力争打破海外垄断格局。目前华正新材的CBF积层绝缘膜正在加快新产品开发进程，在CPU、GPU等半导体芯片封装领域进入了下游IC载板厂、封装测试厂及芯片终端验证流程，并取得了良好进展。

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