【yole】先進封裝和CPO封裝現狀

本報告由Yole Group的分析師Vishal Saroha撰寫，旨在闡述全球半導體行業背景下，高端性能先進封裝（特別是2.5D和3D集成）以及共封裝光學（CPO）技術的發展現狀、市場趨勢和未來展望。報告的核心論點是：隨著摩爾定律的推進成本和難度激增，采用小芯片（Chiplet）和異構集成的高級封裝技術，已成為提升系統性能、降低成本和縮短上市時間的關鍵路徑。

1. 摩爾定律的挑戰 ：報告指出，雖然摩爾定律依然有效，但其發展速度正在因物理極限（原子尺寸限制）、激增的設計成本（數億美元級別）和制造復雜性而放緩。建造先進制程晶圓廠的資本支出極其高昂。

2. 小芯片與異構集成的興起 ：為應對上述挑戰，行業正轉向基于小芯片的設計和異構集成。通過將大型單片系統芯片（SoC）分解為多個功能化的小芯片，并使用先進封裝技術將其集成在系統級封裝（SiP）中，可以實現更佳的性能、更低的成本和更快的產品迭代。

3. 主要應用驅動 ：高端封裝的需求主要由數據中心與網絡、高性能計算（HPC）、人工智能、自動駕駛汽車和高端消費電子（如AR/VR）等領域驅動。這些應用對數據處理帶寬和能效有極高要求。

市場由多種技術共同推動，包括：

• 基于中介層的2.5D ：如硅中介層（Si Interposer）、硅橋（Si Bridge）。

• 3D集成 ：如3D堆疊存儲器（3DS/3D NAND）、3D系統級芯片（3D SoC）。

• 先進基板 ：如超高密度扇出（UHD FO）、模塑中介層（Mold Interposer）。

1. 技術演進 ：在數據通信領域，光學互聯正從可插拔光學模塊向更緊密的共封裝光學演進，旨在解決高速率下（如1.6T及以上）的功耗和密度挑戰。

2. 市場預測 ：CPO市場預計將從2024年開始增長，到2030年形成可觀規模。市場將分為面向橫向擴展網絡（Scale-Out）和縱向擴展網絡（Scale-Up）的不同應用。

3. 核心技術挑戰：光學引擎的異構集成 ：CPO的核心是將電子集成電路（EIC）和光子集成電路（PIC）集成在一起的“光學引擎”。報告詳細比較了多種集成方案：

   • 2.5D集成 ：EIC和PIC并排放置，通過中介層互聯。

   • 3D集成 ：EIC和PIC通過硅通孔（TSV）等技術進行堆疊。

   • 封裝體堆疊（PoP） ：將光學引擎堆疊在計算芯片之上。

   • 報告指出，行業尚未確定主導技術路線，低成本、高散熱性和可靠的互聯解決方案將是勝出的關鍵。

高端性能封裝（2.5D/3D）和共封裝光學（CPO）是后摩爾時代半導體產業發展的核心驅動力。它們通過異構集成實現了系統級的性能擴展，滿足了數據中心、人工智能和通信等領域對算力和帶寬的極致需求。市場正處于高速增長和激烈技術競爭的階段，未來哪種具體的集成方案能成為主流，仍有待觀察。