全球规模最大的半导体盛宴SEMICON China 2025近日火热召开,吸引了产业链上超过1400家企业的积极参与。其中,先进封装成为整个会场毋庸置疑的一大焦点。随着摩尔定律逐渐逼近物理极限,先进封装技术已经成为突破性能瓶颈、提升芯片集成度与功能的重要路径。作为全球电子行业领先的封装技术材料制造商,贺利氏电子展示了其在封装领域的最新成果。贺利氏电子半导体业务全球负责人陈丽珊(Li-San Chan)表示,全球半导体产业正在迈向绿色、异构集成与高性能计算的新时代,封装技术是支撑其进一步发展的重要赛道。贺利氏电子持续聚焦封装产业,可以为用户提供从材料、材料系统到组件,到技术服务的完整产品组合。同时,陈丽珊还呼吁业界加大对封装产业技术研发的投入。只有各方业者协力合作,才能更快突破封装领域现存的瓶颈,为行业的进一步发展奠定基础。
贺利氏电子半导体业务全球负责人陈丽珊(Li-San Chan)
深耕封装市场,赋能半导体小型化、高性能发展
得益于人工智能的发展,高性能半导体的需求激增,2024年半导体市场销售额创造历史新高。人工智能也成为推动封装业特别是先进封装增长的重要力量。Yole 数据显示,2024 年全球封测市场规模达到 899 亿美元,同比增长5%。然而,陈丽珊指出,去年半导体市场的高增长,其实主要来源于高单价商品的驱动。AI芯片的高价格以及存储价格的回升掩盖了消费电子、工业、汽车等行业需求的疲软。2024年,在半导体产品的销量上并没有取得突破。
但是,陈丽珊却对2025年的市场报以谨慎乐观的态度。“第一季度的市况仍然比较疲弱,与去年同期相差不多。然而,我们在手机等边缘计算与数据中心等高性能计算领域却看到了需求回升的迹象,它们都有可能发展演变成为更加强劲的市场驱动力,推动半导体市场在下半年进入景气周期。”
陈丽珊还同时看好中国市场需求。“相对其他区域市场而言,中国半导体市场一直有着更加良好的表现,在国补以及DeepSeek普及等因素的驱动下,可以期待中国市场在下半年产生更加强劲的增长动力。”
整个半导体市场的增长也将带动封测产业的提升。作为半导体产业的重要构成部分,据Yole 数据,全球先进封装市场将以年均8%的增速扩张,预计 2027 年全球封装市场规模可达 1221 亿美元,其中先进封装市场规模将达 650 亿美元,占比提升至 53%。
陈丽珊还强调,先进封装市场的增长要优于整个半导体市场的平均涨幅。这一方面是由于摩尔定律趋缓,传统工艺节点演进放缓,封装技术特别是先进封装技术如SiP(系统级封装)等成为提升芯片性能的核心路径;其次是第三代半导体崛起,使得市场对传统封装的需求依旧不减,碳化硅、氮化镓等在功率电子、射频领域的规模化应用,对封装材料的热管理、电气性能提出了更高要求;此外,异构集成等新技术如Chiplet(芯粒)等不断涌现,新技术的普及将为未来封装市场的增长提供动力。
面对这一市场形势,贺利氏电子也持续深耕半导体封装市场,依托其深厚的材料科学积累,为业界提供更具小型化、稳定性,以及更高散热性能的解决方案,助力半导体行业在先进封装方面实现更高的突破。本次展会期间,贺利氏电子就推出了诸多创新的先进半导体及功率半导体封装材料解决方案,从键合丝到超细间距封装材料、烧结银、金属陶瓷基板等,赋能半导体封装小型化与高性能发展,同时推动功率电子的效能提升。
同时,陈丽珊还呼吁业界加大对先进封装的研发投入。目前业内实际对封装领域的投资并不足够,更多的资金都投向了晶圆厂方面,对中后道的投资不足。现在封装在产业链中所扮演的角色越来越重要,某些情况下比前道工艺的重要性更高。投入研发的资金相对不足,不可避免会滞后产业的发展。因此,陈丽珊希望看到业界在封装领域投入更多资源。先进封装需要产业界不同方面的力量,加大投入,形成合力,才能解决那些存在的问题,推动整个产业跃升进入新的阶段。
创新解决方案,为凸点、键合、散热提供新思路
随着半导体产业的持续进步,电子产品不断朝着小型化、高性能、多功能的方向发展。在此情况下,仅凭传统的封装技术,如引脚插入式封装(DIP)、小外形封装(SOP)等,已难满足这些日益严苛的要求,先进封装应运而生。
以晶圆凸点技术为例,就是在晶圆表面特定位置,制作微小的金属凸块(凸点),这些凸点如同芯片的“触角”,为芯片与封装基板、印刷电路板之间,搭建起信号与电力传输的桥梁。这使其具有卓越的集成能力与高效的电气连接性能,能够实现芯片间的紧密堆叠和连接,在高性能计算、智能手机、物联网设备中都有着广泛的应用。
在本次展会上,贺利氏电子展示了Welco T6 & T7精细焊锡膏。其适用于印刷工艺,可以助力实现更加高效和高精度的晶圆凸点制造。据陈丽珊介绍,Welco T6 & T7锡膏粉径极小,可以实现极低空洞率,从而减少焊接缺陷,提升器件的电气和机械性能。同时,Welco T6 & T7锡膏有两元、三元和六元等多种合金,从而满足客户在焊接温度、可靠性和成本方面的不同应用需求。
这些优良的材料性能使Welco T6 & T7焊锡膏印刷工艺在与传统电镀和植球工艺比较中具备诸多优势,不仅可以省掉助焊剂,成本更低,还能保证高良率和凸块高度的一致性。此外,通过消除因基板不平或铜柱高度不一致造成的虚焊和焊点不完整等缺陷,该工艺有助于提升整体良率。而且值得强调的是,相关工艺是经过大规模量产验证的,具有更高的产业化价值。
贺利氏电子在垂直键合领域展示的产品技术十分引人注目。垂直键合是半导体制造领域的一项关键核心技术,主要用于实现芯片的垂直堆叠,它能够有效提升芯片的性能,同时助力异质材料的集成。例如,在高性能计算芯片的制造过程中,借助垂直键合技术,可实现芯片的三维堆叠,这能显著提高芯片间的数据传输速度,大幅减少信号延迟,从而满足高性能计算对于运算速度和数据处理能力的极高要求。在存储芯片领域,通过将存储的外围电路和存储列阵分别在不同的晶圆上进行制作,再利用晶圆键合进行垂直堆叠,能够大幅提升存储密度。
在垂直键合的应用领域,贺利氏电子展出的2N金线非常适合用于内存PoP堆叠封装。此外,贺利氏的键合金线(4N/2N)、银合金线、镀钯铜线和镀金银线等产品,也都适合垂直键合工艺,可应用于器件的电磁干扰(EMI)屏蔽。通过垂直线键合技术,无需使用基板载体,就能实现更紧凑的封装,为半导体封装的小型化和高性能化开辟了新的道路。
受人工智能应用推动,高性能计算市场需求旺盛,并对散热技术材料提出了更高要求。高性能计算通常涉及大量的数据处理和复杂的计算任务,这导致芯片等电子元件产生大量的热量。随着芯片性能的不断提升和封装密度的增加,散热问题变得日益突出。
在这方面,贺利氏电子计划推出一款新型的高导热率热界面材料TIM1 910。该材料其用于填充发热元件(如芯片)与散热装置(如散热片、散热器等)之间的微小间隙,从而有效将热量从发热元件传递到散热装置,以确保芯片在正常的工作温度范围内运行,提高电子设备的性能和可靠性。
拥抱绿色低碳,从产品到行动全面身体力行
贺利氏电子不仅在先进封装领域推出多款创新性的技术产品,全面助力行业发展,公司对封装材料的绿色可持续发展也给予了极大关注。
碳化硅和氮化镓与硅基功率器件相比,具有更高的开关频率,更宽的禁带宽度,更加优异的耐老化性能等,其广泛的应用将有助于绿色、节能、低碳的发展。但是第三代半导体器件的芯片面积比硅基器件的芯片要小很多,在功率密度提升的同时也会更加容易导致热量集中,缩减芯片使用寿命,降低器件稳定性。散热问题成为碳化硅等第三代功率半导体器件必须解决的挑战之一。如何让碳化硅和氮化镓能够百分之百地发挥出材料本身的性能优势,不被其他封装材料短板所限制,是当前行业内的一个重要议题。
在本次展会上,贺利氏电子发布了创新的无压烧结银产品mAgic DA252。DA252 是一种专为功率芯片贴装和Clip贴装设计的无压烧结银膏。其烧结温度低至 200℃,无需施加压力即可实现超过 40 MPa 的高剪切强度,热导率高达 150 W/m·K 以上。该材料适用于SiC和GaN 芯片的贴装,具备低孔隙率、无铅、高熔点等特性,能够满足大尺寸芯片烧结的低空洞率需求,为功率器件的高性能和高可靠性提供坚实保障。
“银烧结形成的连接层具有更高的机械强度和致密度,能够承受大电流、高电压带来的大功率应用需求,可实现在铜表面直接烧结,无需再镀金或镀银,在温度和应力循环过程中保持固相连接层的强度。此外,相比压力烧结,无压烧结可以缩短加工时间,并降低芯片开裂风险。”陈丽珊介绍。
不仅推出的产品可以助力绿色低碳,贺利氏电子本身也将ESG理念融入产品研发和生产过程当中。贺利氏电子通过绿色封装来实现可持续发展,减少资源消耗和废弃物产生。据了解,贺利氏电子的产品如Welco 锡膏、键合金线等所采用的材料都使用百分百再生金和锡,全产业链符合RMI和ISO14021/UL2809认证,显著减少碳足迹。
“在半导体封装行业,绿色、无铅等已经成为推动行业可持续发展的关键趋势。在全球倡导可持续发展的大趋势下,各个行业都在努力减少对环境的影响,提高资源利用效率。”陈丽珊表示。
强化本地策略,全面融入中国本地市场
在中国为中国,全面融入中国本地市场,也是贺利氏电子在本届SEMICON China 2025上想要表达的一大主题。陈丽珊十分看好中国半导体市场的发展。从宏观层面来看,中国半导体市场近年来已经取得了显著的进步,并且在政策支持、资本投入、人才储备等多方面都具备持续发展的坚实基础。随着物联网、5G等技术的广泛应用,数据量呈现爆炸式增长,传统的云计算模式在处理实时性要求高的数据时面临诸多挑战,而边缘计算能够在数据产生的源头附近进行实时处理和分析,可有效减少数据传输延迟,提高系统响应速度。这一特性使得边缘计算在工业自动化、智能交通、智能家居等众多领域具有巨大的应用潜力,推动半导体,包括封装产业技术在中国市场上的不断创新和升级。
展望未来5~10年,陈丽珊则看好中国市场对CPO(光电共封装)技术产品的需求。作为一种新型光电子集成技术,CPO将光引擎(光学器件)和交换芯片(如ASIC芯片)共同封装在一起,通过缩短交换芯片与光引擎之间的距离,可以显著提高电信号在芯片和引擎之间的传输速度,从而减小尺寸、提高效率、降低功耗,并实现高度集成。中国作为人工智能、数据中心大国,有望对CPO形成广泛的需求,同时也会带动与此相关的、庞大的封装及材料市场。
为此,贺利氏电子将继续秉持本地化策略,深耕中国市场。“产业链、供应链的本地化发展有利于更加快速地响应客户需求,提升服务能力。这些年来,用户对我们公司材料实现本土化开发方面的要求越来越高。随着中国市场的竞争越来越激烈,用户不仅希望你的技术迭代、产品研发能够跟上需求,还希望你有一支本土团队提供就近服务,这样响应速度、产品交期、售后服务,才能够跟得上客户的需求。贺利氏电子在中国本地建立技术支持团队,为中国用户提供及时周到的服务。”陈丽珊指出。
实际上,贺利氏电子很早就在中国设立了研发技术中心,致力于针对中国市场的特定需求进行产品研发和创新。这有助于贺利氏电子更快速地响应市场变化,推出符合中国用户需求的产品。贺利氏电子在封装材料领域持续进行技术创新,可以满足中国半导体产业对高端封装材料的需求。
此外,贺利氏电子还在中国设立了本地化制造工厂,包括位于山东招远的工厂和江苏常熟的工厂,给国内提供键合线、锡膏等封装材料。通过这一举措,不仅降低了生产成本,还与中国本土的供应商和合作伙伴建立了紧密的合作关系,共同优化供应链管理,提高供应链的整体效率和可靠性。
在经历了一段低位徘徊之后,2025年中国乃至全球半导体市场,都有望迎来真正的回暖。持续深耕中国市场的贺利氏电子也将继续加大在中国市场的投入,通过不断推出创新产品,为中国市场、本土用户,提供更高品质的服务。
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