生成式AI、大模型訓(xùn)練與智能終端的普及,正在引發(fā)全球存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)的“超級(jí)周期”,而傳統(tǒng)存儲(chǔ)架構(gòu)已難以突破 “內(nèi)存墻” 瓶頸,高帶寬存儲(chǔ)器(HBM)與先進(jìn)封裝技術(shù)的深度融合,成為破解AI算力提升難題的關(guān)鍵。
在這一產(chǎn)業(yè)浪潮中,封測(cè)作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈最成熟的環(huán)節(jié),率先承接國(guó)產(chǎn)替代與需求爆發(fā)的雙重紅利。2024年國(guó)內(nèi)封測(cè)市場(chǎng)規(guī)模突破3000億元,存儲(chǔ)芯片封裝作為其中增速最快的細(xì)分領(lǐng)域之一,正成為頭部企業(yè)的必爭(zhēng)之地。華天科技作為國(guó)內(nèi)封測(cè)行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè),憑借十余年技術(shù)積累與精準(zhǔn)賽道布局,在存儲(chǔ)芯片封裝領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從產(chǎn)能規(guī)模到技術(shù)突破的全面進(jìn)階,成為AI時(shí)代存儲(chǔ)封裝國(guó)產(chǎn)化的核心力量。
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厚積薄發(fā):華天科技十年深耕迎接AI驅(qū)動(dòng)下的存儲(chǔ)變局
在AI應(yīng)用中,尤其是在高并發(fā)、實(shí)時(shí)性要求極高的場(chǎng)景里,存儲(chǔ)芯片已經(jīng)成為數(shù)據(jù)的“智能樞紐”。無(wú)論是訓(xùn)練AI模型所需的海量參數(shù)存儲(chǔ),還是推理過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)流的快速響應(yīng),都要求存儲(chǔ)芯片具備極高的吞吐速度和極低的延遲。例如,LPDDR5、HBM等高性能內(nèi)存,以及基于3D NAND技術(shù)的高速固態(tài)硬盤(SSD),已成為AI服務(wù)器、高端顯卡和旗艦智能終端的標(biāo)配。
這不僅是對(duì)芯片設(shè)計(jì)本身的挑戰(zhàn),更是對(duì)封裝技術(shù)的極限考驗(yàn)。如何在有限的物理空間內(nèi)集成更多的存儲(chǔ)單元?如何確保數(shù)十億甚至上百億個(gè)晶體管在高速運(yùn)行下的信號(hào)完整性和散熱效率?如何將NAND閃存、DRAM、控制器等不同類型的芯片高效、可靠地堆疊、集成在一起?這些問(wèn)題答案,都指向了先進(jìn)的封裝技術(shù)。華天科技洞悉這一趨勢(shì),早已將存儲(chǔ)封裝作為其技術(shù)發(fā)展的一大核心支柱,并逐步構(gòu)建了覆蓋全產(chǎn)品線的全棧能力。
目前,華天科技在存儲(chǔ)芯片封裝領(lǐng)域已形成“技術(shù)成熟、量產(chǎn)穩(wěn)定、迭代高效”的發(fā)展格局,核心優(yōu)勢(shì)集中體現(xiàn)在量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、良率控制與項(xiàng)目落地能力三大維度,為承接AI及新興領(lǐng)域的存儲(chǔ)需求奠定基礎(chǔ)。
量產(chǎn)能力方面,華天科技在存儲(chǔ)芯片封裝領(lǐng)域已經(jīng)積累了10年的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。十年里,華天科技不斷優(yōu)化封裝工藝,提升生產(chǎn)效率,積累了大量的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)。目前,華天科技的存儲(chǔ)封裝+OS量產(chǎn)良率已經(jīng)超過(guò)了99.95%,這一卓越的良率水平不僅體現(xiàn)了華天科技在封裝工藝控制方面的高超能力,也意味著其能夠?yàn)榭蛻籼峁└哔|(zhì)量、高可靠性的存儲(chǔ)芯片封裝產(chǎn)品。高良率的實(shí)現(xiàn)得益于華天科技在設(shè)備管理、原材料采購(gòu)、生產(chǎn)流程優(yōu)化以及質(zhì)量檢測(cè)等環(huán)節(jié)的嚴(yán)格把控,確保了每一個(gè)封裝環(huán)節(jié)都能達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量要求。
為應(yīng)對(duì)存儲(chǔ)技術(shù)的快速迭代,華天科技保持高強(qiáng)度的項(xiàng)目研發(fā)節(jié)奏,每年超過(guò)200件存儲(chǔ)新項(xiàng)目開(kāi)案,包括DDR4/DDR5、LPDDR4X/LPDDR5X、SSD/eSSD、eMMC、UFS2.2/UFS3.1/UFS4.1、MCP/eMCP/uMCP5、ePoP/nPoP/uPoP、Micro SD等主流存儲(chǔ)產(chǎn)品,覆蓋了從移動(dòng)終端(如智能手機(jī)、平板電腦)到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器,再到新興的汽車電子與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的廣闊應(yīng)用場(chǎng)景。多樣化項(xiàng)目的淬煉,使得華天科技能夠靈活應(yīng)對(duì)不同客戶的定制化需求,形成了以市場(chǎng)為導(dǎo)向的快速技術(shù)響應(yīng)能力。
具體來(lái)看在封裝產(chǎn)品與工藝方面,華天科技已實(shí)現(xiàn)多類型存儲(chǔ)封裝的規(guī)模化量產(chǎn),包括DDR5(wBGA封裝)、LPDDR5X(ODP封裝)、SSD(ODP/HDP封裝)、eSSD(1C+32NAND集成)、eMMC(1C+4NAND集成)、UFS4.1(1C+8NAND集成)、uMCP (1C+8NAND+8LP5集成)等。
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在細(xì)分存儲(chǔ)品類上,DRAM領(lǐng)域已掌握LPDDR3/4/4X、245/315/496球LPDDR5/5X、wBGA DDR4/5的全流程封裝技術(shù),適配1y/1z nm、1ɑ/1βnm工藝節(jié)點(diǎn);NAND Flash領(lǐng)域覆蓋eMMC、UFS2.2/3.1/4.1(FC主控)、SSD、Micro SD,車載eMMC、eSSD等全系列產(chǎn)品,可適配128/176/232/300+層TLC/QLC存儲(chǔ);MCP領(lǐng)域則實(shí)現(xiàn)MCP、eMCP、uPoP (LP5+UFS3.1)、uMCP (LP5+UFS4)、電磁屏蔽uMCP等產(chǎn)品的量產(chǎn),滿足消費(fèi)電子、汽車等多領(lǐng)域的復(fù)合型存儲(chǔ)需求。
隨著存儲(chǔ)封裝需求迅速攀升,華天科技正不斷加大研發(fā)投入,華天科技除了繼續(xù)在DDR/LPDDR/uPoP、SSD/eSSD、eMCP/uMCP、eMMC/UFS等已量產(chǎn)主流存儲(chǔ)產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)精進(jìn)迭代以保持技術(shù)領(lǐng)先外,同時(shí)積極布局了2.5D/3D存儲(chǔ)封裝,存內(nèi)計(jì)算PIM封裝,以及新型非易失性存儲(chǔ)器封裝等前沿技術(shù),并有部分產(chǎn)品已落地量產(chǎn)。華天科技還逐步在向更尖端的GDDR和HBM、3D DRAM封裝等領(lǐng)域進(jìn)軍,逐步構(gòu)建一個(gè)完整的技術(shù)矩陣。
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HBM被稱為“AI的終極內(nèi)存解決方案”,它通過(guò)2.5D/3D集成技術(shù),將多顆DRAM芯片與處理器(如GPU)在硅中介層上并肩排列或垂直堆疊,實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)超傳統(tǒng)封裝的內(nèi)存帶寬。這無(wú)疑是AI訓(xùn)練集群和高端顯卡最渴求的技術(shù)。華天科技在此領(lǐng)域的研發(fā),是其向全球封裝技術(shù)第一梯隊(duì)發(fā)起沖擊的關(guān)鍵一步。
技術(shù)圖譜:華天科技存儲(chǔ)封裝全品類產(chǎn)品與關(guān)鍵技術(shù)拆解
目前華天科技的產(chǎn)品與技術(shù)版圖構(gòu)建了NAND Flash、DRAM、MCP三大類存儲(chǔ)芯片的封裝體系,覆蓋基礎(chǔ)消費(fèi)級(jí)、集成型、高性能存儲(chǔ)等市場(chǎng)主流需求,形成“產(chǎn)品可量產(chǎn)、技術(shù)可落地、場(chǎng)景可覆蓋”的完整體系。
- NAND Flash封裝:高密度與微型化雙突破,覆蓋多場(chǎng)景存儲(chǔ)需求
NAND Flash作為消費(fèi)電子、數(shù)據(jù)中心的核心存儲(chǔ)載體,華天科技在此領(lǐng)域已形成“SSD/eSSD+eMMC/UFS+Micro SD”的全產(chǎn)品矩陣,技術(shù)亮點(diǎn)集中于超高芯片堆疊密度、極致微型化設(shè)計(jì)與多場(chǎng)景適配性:
3D NAND-SSD/eSSD:突破多層芯片堆疊技術(shù),支持1D/2D/4D/8D/16D/32D全系列芯片層疊(最高32層),適配128/232層3D NAND(TLC/QLC)工藝,可在12×18mm的FBGA132封裝尺寸內(nèi)實(shí)現(xiàn)64GB~2TB存儲(chǔ)容量,且通過(guò)優(yōu)化基板層數(shù)與芯片厚度,將封裝厚度控制在1.4mm(SSD)、1.6mm(eSSD)以內(nèi),滿足超薄筆記本、AI 終端的空間需求;帶散熱片的eSSD產(chǎn)品進(jìn)一步優(yōu)化熱管理,散熱片厚度僅0.13mm,可適配高端服務(wù)器的高負(fù)荷運(yùn)行場(chǎng)景。
eMMC/UFS:聚焦消費(fèi)電子主流需求,eMMC采用“1控制器+1/2/4顆NAND”的集成方案,UFS支持“1控制器+2/4/8顆NAND”的靈活配置,均采用FBGA153封裝(11.5×13mm),球徑0.30mm、球距0.50mm的微型化互連設(shè)計(jì),且UFS創(chuàng)新性采用“WB+FC Hybrid結(jié)構(gòu)”,兼顧成本與性能,存儲(chǔ)容量覆蓋64GB~1TB,適配智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的中高端存儲(chǔ)需求。
Micro SD卡:以“極致超薄+特種工藝”突破微型存儲(chǔ)瓶頸,采用LGA8封裝,通過(guò)45μm超薄芯片、20/10μm DAF膠層設(shè)計(jì),將封裝厚度控制在0.8mm以內(nèi);同時(shí)集成異型塑封、激光切割、斜刀切割等特種工藝,解決傳統(tǒng)SD卡的邊緣開(kāi)裂等問(wèn)題,適配232層3D NAND(TLC)工藝,容量達(dá)64GB~1TB,且支持黑白蓋印、彩色噴印的定制化外觀,滿足消費(fèi)電子的個(gè)性化需求。
- DRAM封裝:低功耗與高帶寬兼顧,適配高性能計(jì)算場(chǎng)景
DRAM封裝聚焦“低功耗(LPDDR)+高性能(DDR4/5)”兩大方向,技術(shù)亮點(diǎn)體現(xiàn)在精細(xì)化工藝控制、高兼容性與高速傳輸能力:
LPDDR系列:針對(duì)移動(dòng)設(shè)備低功耗需求,LPDDR4X采用FBGA200封裝,支持2D/4D/8D芯片層疊,適配1y nm(14~16nm)工藝,容量 2GB~16GB;LPDDR5進(jìn)一步升級(jí)為BGA315/496/245封裝,通過(guò)50μm FOW Film、45μm線弧高度的精細(xì)化工藝,降低信號(hào)傳輸損耗,且支持8層堆疊(8D),容量8GB~16GB,可直接適配AI手機(jī)、平板的高性能內(nèi)存需求。
FC DDR/wBGA DDR系列:面向高端服務(wù)器與PC,F(xiàn)C DDR采用Cu Pillar Bump(銅柱凸塊)技術(shù),通過(guò)倒裝焊工藝減少信號(hào)延遲,F(xiàn)BGA78/96/82/106封裝適配DDR4/5全系列,塑封采用Transfer(MUF)工藝,確保長(zhǎng)期穩(wěn)定性;wBGA DDR則以“晶圓級(jí)封裝+引線鍵合”平衡成本與性能,適配1x nm(16~19nm)工藝,容量4Gb~16Gb,為中高端 PC、工業(yè)控制設(shè)備提供高性價(jià)比內(nèi)存封裝方案。
- MCP 類封裝:異構(gòu)集成突破,滿足復(fù)合型存儲(chǔ)需求
MCP(多芯片封裝)通過(guò)“DRAM+NAND Flash”的異構(gòu)集成,實(shí)現(xiàn)“內(nèi)存+存儲(chǔ)”一體化,技術(shù)亮點(diǎn)在于高集成度、厚度控制與場(chǎng)景定制化:
uMCP/uMCP/eMCP:uMCP采用FBGA162封裝,集成1顆LPDDR2與1顆NAND,適配38nm+32nm工藝,容量1GB+2GB,滿足入門級(jí)消費(fèi)電子需求;uMCP升級(jí)為FBGA297封裝,支持8顆LPDDR5與8顆NAND堆疊,適配1α+268L TLC工藝,容量12GB+512GB/1TB,且通過(guò)“瀑布線”鍵合技術(shù)解決多層芯片信號(hào)干擾問(wèn)題;eMCP則聚焦國(guó)產(chǎn)化適配,采用國(guó)產(chǎn)控制器,集成“1控制器+2/4顆LPDDR+1/2顆NAND”,封裝厚度僅0.92/1.09mm,滿足國(guó)產(chǎn)消費(fèi)電子的復(fù)合型存儲(chǔ)需求。
uPoP:針對(duì)高端堆疊場(chǎng)景,uPoP采用“13×14mm(LPDDR5)+11.5×13mm(UFS3.1)”的組合封裝,集成UFS3.1(1控制器+8顆 NAND)與 LPDDR5(8顆DRAM),適配236層3D NAND(TLC)工藝,容量8GB+512GB/1TB,核心依托TMV技術(shù)實(shí)現(xiàn)上下層封裝精準(zhǔn)互連,解決傳統(tǒng)PoP的厚度與可靠性痛點(diǎn),適配折疊屏手機(jī)、AI可穿戴設(shè)備的空間敏感需求。
值得一提的是,TMV(Through Molding Via,塑封體激光開(kāi)孔)技術(shù)作為華天科技uPoP/PoP堆疊封裝的核心支撐,通過(guò)“高精度工藝+ 精細(xì)化控制” 解決 uPoP 等產(chǎn)品的互連難題,在實(shí)現(xiàn)高精度互連(中介層)方案、超低Mold Clearance、超低弧高和TMV激光燒球精度控制等方面具備顯著優(yōu)勢(shì)。
結(jié)語(yǔ)
AI的浪潮正拍打著信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的每一個(gè)角落,而存儲(chǔ)芯片,作為數(shù)據(jù)的承載者,正從幕后走向臺(tái)前。華天科技憑借其在存儲(chǔ)芯片封裝領(lǐng)域的豐富量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、卓越的良率表現(xiàn)、多樣化的產(chǎn)品封裝能力、強(qiáng)大的技術(shù)創(chuàng)新與研發(fā)實(shí)力以及先進(jìn)的封裝設(shè)備與自動(dòng)化生產(chǎn),已經(jīng)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)了重要地位。至今為止,華天科技在存儲(chǔ)芯片封裝的規(guī)模體量、客戶群體、產(chǎn)品技術(shù)布局上均已處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位,并且還將繼續(xù)保持領(lǐng)先。
未來(lái),華天科技將繼續(xù)拓展先進(jìn)封裝技術(shù)、提升封裝智能化水平、加強(qiáng)與產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作以及拓展國(guó)際市場(chǎng)與品牌建設(shè),不斷提升其在存儲(chǔ)芯片封裝領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力。華天科技將致力于以卓越的產(chǎn)品和服務(wù)推動(dòng)微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,朝著打造中國(guó)封測(cè)行業(yè)第一品牌的目標(biāo)奮勇前行,為全球存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)的發(fā)展注入新的活力,助力AI技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和創(chuàng)新發(fā)展。
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