先進封裝、CowWoS、HBM，一文了解它們的關係

7 月 18 日，A 股封測/封裝公司盤中大幅衝高。

資料顯示，以台積電 CoWoS 為代表的先進封裝技術是目前 HBM 與 CPU/GPU 處理器集成的主流方案。此前業內消息稱，由於 CoWoS 需求高漲，台積電向設備廠商啓動第二波追單，同時要求供應商全力縮短交期支援，預期今年第四季至明年首季將進入大量出機高峰。

對此天風證券表示，隨着 AI 需求全面提升，帶動先進封裝需求提升，台積電啓動 CoWoS 大擴產計劃，部分 CoWoS 訂單外溢，本土封測大廠有望從中獲益。

什麼是先進封裝？

半導體封裝是半導體制造工藝的後道工序，是指將通過測試的晶圓加工得到獨立芯片的過程，即將製作好的半導體器件放入具有支持、保護的塑料、陶瓷或金屬外殼中，並與外界驅動電路及其他電子元器件相連的過程。

迄今為止，全球集成電路封裝技術一共經歷了五個發展階段。通常認為，前三個階段屬於傳統封裝，第四、五階段屬於先進封裝。當前的主流技術處於以 CSP、BGA 為主的第三階段，且正在從傳統封裝（SOT、QFN、BGA 等）向先進封裝（FC、FIWLP、FOWLP、TSV、SIP 等）轉型。

與傳統封裝相比，先進封裝採用非焊接形式封裝，應用場景主要適用於存儲器、CPU 和 GPU 等，在先進封裝工藝中，除了需要用到傳統的封測設備，還需要使用晶圓製造前道工藝的部分設備。並存在技術難度大、研發成本高、應用場景較少等缺陷。

先進封裝：後摩爾時代的新引擎

自 2015 年以來，集成電路先進製程的發展開始放緩，7nm、5nm、3nm 製程的量產進度均落後於預期。隨着台積電宣佈 2nm 製程工藝實現突破，集成電路製程工藝已接近物理尺寸極限；與此同時芯片設計成本快速提升，以先進工藝節點處於主流應用時期設計成本為例，工藝節點為 28nm 時，單顆芯片設計成本約為 0.41 億美元，而工藝節點為 7nm 時設計成本提升至 2.22 億美元。

據民生證券介紹，為有效降低成本、進一步提升芯片性能、豐富芯片功能，各家龍頭廠商爭相探索先進封裝技術。先進封裝技術作為提高連接密度、提高系統集成度與小型化的重要方法，在單芯片向更高端製程推進難度大增時，擔負起延續摩爾定律的重任。

華金證券也指出，隨着後摩爾時代的到來，封測環節被推向舞台的正中央。特別是先進封裝的出現，讓業界看到了通過封裝技術推動芯片高密度集成、性能提升、體積微型化和成本下降的巨大潛力，先進封裝技術正成為集成電路產業發展的新引擎。

HBM 引爆，CoWos成台積電又一大殺器

較於傳統消費級芯片，算力芯片面積更大，存儲容量更大，對互連速度要求更高，而 Chiplet 技術可以很好的滿足這些大規模芯片的性能和成本需求，因而得到廣泛運用。

台積電作為 Chiplet 工藝龍頭，也是當前業內主流算力芯片廠商的主要供應商，旗下 3D Fabric 平台擁有 CoWoS、InFO、SoIC 三種封裝工藝，Intel、三星也擁有類似方案。

這裏重點講吓市場關注的 CoWoS。

CoWoS 是台積電的一種 “2.5D” 封裝技術，屬於先進封裝分類的一種，採用的是無源轉接板，且已成為先進封裝技術的主流。

該技術用多個有源硅芯片集成在無源硅中介層上。中介層充當頂部有源芯片的通信層。然後將內插器和有源硅連接到包含要放置在系統 PCB 上的 I/O 的封裝基板。

此次該技術爆發得益於 HBM 需求。由於目前幾乎所有的 HBM 系統都封裝在 CoWos 上，所有先進的人工智能加速器都使用 HBM，因此幾乎所有領先的數據中心 GPU 都是台積電封裝在 CoWos 上的。

據行業媒體半導體風向標分析，CoWoS 和 HBM 已經是大多數面向人工智能的技術，因此所有閒置空間已在第一季度被吸收。隨着 GPU 需求的爆炸式增長，供應鏈中的這些部分無法跟上併成為 GPU 供應的瓶頸。

另據 TrendForce 集邦諮詢統計，NVIDIA 在 A100 及 H100 等相關 AI Server 需求的帶動下，對 CoWoS 產能的需求將大幅提升，加之 AMD、Google 等高端 AI 芯片的需求增長，CoWoS 產能 2023 下半年或將供不應求。

上文提到，由於 CoWoS 需求高漲，台積電於 6 月底向設備廠商啓動第二波追單，同時要求供應商全力縮短交期支援，預期今年第四季至明年首季將進入大量出機高峰。

對於 HBM，除了英偉達外，Google 將於 2023 年下半年積極擴大與 Broadcom 合作開發 AISC，其 AI 加速芯片 TPU 亦採搭載 HBM 存儲器，以擴建 AI 基礎設施。

先進封裝國內增速將高於海外

根據 Yole 數據，2021 年全球封裝市場總營收為 844 億美元，其中先進封裝佔比 44%，市場規模達 374 億美元。Yole 預計 2027 年全球封裝市場規模為 1221 億美元，其中先進封裝市場規模為 650 億美元，佔比將提升至 53%。2021-2027 年間先進封裝市場規模的年化複合增速預計為 9.6%，將成為全球封測市場增長的主要驅動力。

國內方面，根據 Frost&Sullivan 統計，中國大陸 2020 年先進封裝市場規模為 351.3 億元，預計 2025 年將增長至 1136.6 億元，2020-2025 年間年化複合增速達 26.47%，高於 Yole 對全球先進封裝市場年化複合增速 9.6% 的預測值。

產業鏈方面，民生證券 Chiplet 及 CoWoS 竟帶來果茶年供應鏈三方面機遇，包括

1）封測端：國產封測廠商有望參與算力芯片 Chiplet 封裝供應鏈；

2）設備端：帶來晶圓級封裝和後道封測設備需求增長；

3）材料端：帶來高速封裝基板等高端封裝材料的用量增長。