先进封装、CowWoS、HBM，一文了解它们的关系

7 月 18 日，A 股封测/封装公司盘中大幅冲高。

资料显示，以台积电 CoWoS 为代表的先进封装技术是目前 HBM 与 CPU/GPU 处理器集成的主流方案。此前业内消息称，由于 CoWoS 需求高涨，台积电向设备厂商启动第二波追单，同时要求供应商全力缩短交期支援，预期今年第四季至明年首季将进入大量出机高峰。

对此天风证券表示，随着 AI 需求全面提升，带动先进封装需求提升，台积电启动 CoWoS 大扩产计划，部分 CoWoS 订单外溢，本土封测大厂有望从中获益。

什么是先进封装？

半导体封装是半导体制造工艺的后道工序，是指将通过测试的晶圆加工得到独立芯片的过程，即将制作好的半导体器件放入具有支持、保护的塑料、陶瓷或金属外壳中，并与外界驱动电路及其他电子元器件相连的过程。

迄今为止，全球集成电路封装技术一共经历了五个发展阶段。通常认为，前三个阶段属于传统封装，第四、五阶段属于先进封装。当前的主流技术处于以 CSP、BGA 为主的第三阶段，且正在从传统封装（SOT、QFN、BGA 等）向先进封装（FC、FIWLP、FOWLP、TSV、SIP 等）转型。

与传统封装相比，先进封装采用非焊接形式封装，应用场景主要适用于存储器、CPU 和 GPU 等，在先进封装工艺中，除了需要用到传统的封测设备，还需要使用晶圆制造前道工艺的部分设备。并存在技术难度大、研发成本高、应用场景较少等缺陷。

先进封装：后摩尔时代的新引擎

自 2015 年以来，集成电路先进制程的发展开始放缓，7nm、5nm、3nm 制程的量产进度均落后于预期。随着台积电宣布 2nm 制程工艺实现突破，集成电路制程工艺已接近物理尺寸极限；与此同时芯片设计成本快速提升，以先进工艺节点处于主流应用时期设计成本为例，工艺节点为 28nm 时，单颗芯片设计成本约为 0.41 亿美元，而工艺节点为 7nm 时设计成本提升至 2.22 亿美元。

据民生证券介绍，为有效降低成本、进一步提升芯片性能、丰富芯片功能，各家龙头厂商争相探索先进封装技术。先进封装技术作为提高连接密度、提高系统集成度与小型化的重要方法，在单芯片向更高端制程推进难度大增时，担负起延续摩尔定律的重任。

华金证券也指出，随着后摩尔时代的到来，封测环节被推向舞台的正中央。特别是先进封装的出现，让业界看到了通过封装技术推动芯片高密度集成、性能提升、体积微型化和成本下降的巨大潜力，先进封装技术正成为集成电路产业发展的新引擎。

HBM 引爆，CoWos成台积电又一大杀器

较于传统消费级芯片，算力芯片面积更大，存储容量更大，对互连速度要求更高，而 Chiplet 技术可以很好的满足这些大规模芯片的性能和成本需求，因而得到广泛运用。

台积电作为 Chiplet 工艺龙头，也是当前业内主流算力芯片厂商的主要供应商，旗下 3D Fabric 平台拥有 CoWoS、InFO、SoIC 三种封装工艺，Intel、三星也拥有类似方案。

这里重点讲下市场关注的 CoWoS。

CoWoS 是台积电的一种 “2.5D” 封装技术，属于先进封装分类的一种，采用的是无源转接板，且已成为先进封装技术的主流。

该技术用多个有源硅芯片集成在无源硅中介层上。中介层充当顶部有源芯片的通信层。然后将内插器和有源硅连接到包含要放置在系统 PCB 上的 I/O 的封装基板。

此次该技术爆发得益于 HBM 需求。由于目前几乎所有的 HBM 系统都封装在 CoWos 上，所有先进的人工智能加速器都使用 HBM，因此几乎所有领先的数据中心 GPU 都是台积电封装在 CoWos 上的。

据行业媒体半导体风向标分析，CoWoS 和 HBM 已经是大多数面向人工智能的技术，因此所有闲置空间已在第一季度被吸收。随着 GPU 需求的爆炸式增长，供应链中的这些部分无法跟上并成为 GPU 供应的瓶颈。

另据 TrendForce 集邦咨询统计，NVIDIA 在 A100 及 H100 等相关 AI Server 需求的带动下，对 CoWoS 产能的需求将大幅提升，加之 AMD、Google 等高端 AI 芯片的需求增长，CoWoS 产能 2023 下半年或将供不应求。

上文提到，由于 CoWoS 需求高涨，台积电于 6 月底向设备厂商启动第二波追单，同时要求供应商全力缩短交期支援，预期今年第四季至明年首季将进入大量出机高峰。

对于 HBM，除了英伟达外，Google 将于 2023 年下半年积极扩大与 Broadcom 合作开发 AISC，其 AI 加速芯片 TPU 亦采搭载 HBM 存储器，以扩建 AI 基础设施。

先进封装国内增速将高于海外

根据 Yole 数据，2021 年全球封装市场总营收为 844 亿美元，其中先进封装占比 44%，市场规模达 374 亿美元。Yole 预计 2027 年全球封装市场规模为 1221 亿美元，其中先进封装市场规模为 650 亿美元，占比将提升至 53%。2021-2027 年间先进封装市场规模的年化复合增速预计为 9.6%，将成为全球封测市场增长的主要驱动力。

国内方面，根据 Frost&Sullivan 统计，中国大陆 2020 年先进封装市场规模为 351.3 亿元，预计 2025 年将增长至 1136.6 亿元，2020-2025 年间年化复合增速达 26.47%，高于 Yole 对全球先进封装市场年化复合增速 9.6% 的预测值。

产业链方面，民生证券 Chiplet 及 CoWoS 竟带来果茶年供应链三方面机遇，包括

1）封测端：国产封测厂商有望参与算力芯片 Chiplet 封装供应链；

2）设备端：带来晶圆级封装和后道封测设备需求增长；

3）材料端：带来高速封装基板等高端封装材料的用量增长。