當(dāng)前我國集成電路封測行業(yè)已在國際市場競爭中占據(jù)有利地位。從材料成本占比的角度來看，基板是不可或缺的核心原材料。

隨著封裝技術(shù)向多引腳、窄間距和小型化方向發(fā)展，封裝基板已逐漸替代了傳統(tǒng)的引線框架，成為了主流的封裝材料。

在新一輪的算力浪潮推動(dòng)下，我國載板供應(yīng)無法滿足旺盛的市場需求，產(chǎn)業(yè)鏈有望迎來廣闊的市場空間。

什么是電子基板

電子信息時(shí)代 PCB 作為最基礎(chǔ)、最活躍的電子部件登上國際電子產(chǎn)業(yè)舞臺(tái)，成為電子產(chǎn)業(yè)不可缺少的重要組成部分。從消費(fèi)類到投資類電子產(chǎn)品，從民用到軍用電子設(shè)備，PCB均發(fā)揮著前所未有的功能和作用。20 世紀(jì)末國際上逐漸將沿用上百年的 PCB 改稱為電子基板（electronic substrate），此稱謂的改變意味著傳統(tǒng)的 PCB 業(yè)已跨入高密度多層基板時(shí)代，封裝基板被提到突出地位。

電子基板按其結(jié)構(gòu)可分為普通基板、印制電路板、模塊基板等幾大類。其中 PCB 在原有雙面板、多層板的基礎(chǔ)上，近年來又出現(xiàn)積層（build-up）多層板；模塊基板是指新興發(fā)展起來的可以搭載在PCB之上，以BGA、CSP、TAB、MCM為代表的封裝基板（package substrate，簡稱 PKG 基板）。電子基板是半導(dǎo)體芯片封裝的載體，搭載電子元器件的支撐，構(gòu)成電子電路的基盤。小到芯片、電子元器件，大到電路系統(tǒng)、電子設(shè)備整機(jī)，都離不開電子基板。近年來在電子基板中，高密度多層基板所占比例越來越大。

誕生于上世紀(jì) 90 年代初，并于中期在全球得到快速發(fā)展的積層多層板（build-up multplayer board，簡稱 BUM 基板）是實(shí)現(xiàn)高密度布線的有效方式。積層多層板在歐美稱為高密度互連基板（high density interconnection substrate，簡稱 HDI 基板）；在臺(tái)灣稱為“微細(xì)通孔基板”（簡稱微孔板），盡管稱謂不同，但在超微細(xì)、多層立體布線、微細(xì)孔、層間互連等方面卻是完全一致的。在實(shí)現(xiàn)節(jié)距微細(xì)化的同時(shí)，其面積、厚度、質(zhì)量可大大降低，產(chǎn)品的質(zhì)量、穩(wěn)定性、可靠性則大大提高。


封裝基板經(jīng)歷了四代演變

從廣義上講，半導(dǎo)體封裝基板隨著封裝技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了四代的變化。

第一代是陶瓷封裝。將裸露的半導(dǎo)體芯片安裝在陶瓷基板上并密封。第二代是塑料封裝，將裸芯片安裝在引線框架（金屬板）的芯片焊盤上并用模制樹脂密封。20 世紀(jì) 80 年代，出現(xiàn)了從陶瓷封裝到塑料封裝的代際轉(zhuǎn)變。在塑料封裝中，芯片焊盤取代了基板。也可以說是無板的。

20世紀(jì)90年代，塑料封裝發(fā)生了重大變化。第三代封裝技術(shù)，也稱為面陣式，已經(jīng)出現(xiàn)并開始流行。裸芯片安裝在樹脂基板上，并且基板的裸芯片側(cè)（上側(cè)或表面?zhèn)龋┯媚Ｖ茦渲芊狻：盖虻耐獠侩姌O以二維矩陣排列在電路板的另一側(cè)（底部或背面）。典型的封裝是塑料 BGA（球柵陣列）。

第二代和第三代的外部電極布局有顯著不同。在第二代中，外部電極在封裝體的側(cè)面或背面成排排列。它被稱為內(nèi)聯(lián)（對于插入安裝型）或輪廓（對于表面安裝型）。外部電極通常像細(xì)長引腳（也稱為外引線）一樣從封裝體的側(cè)面突出。

第三代，外部電極不再是引腳，而是呈二維正方形或交錯(cuò)矩陣排列的球形電極（通常為球形焊球稱為“焊球”）。當(dāng)然，電極密度（面積密度）相比第二代有了很大的提高。換句話說，即使外部電極的數(shù)量相同，第三代的封裝體也比第二代的封裝體小，并且在封裝體尺寸相同的情況下，可容納的外部電極的數(shù)量顯著增加。

即使采用塑料 BGA，也會(huì)使用特殊樹脂基板來容納處理器等高性能裸芯片。標(biāo)準(zhǔn)塑料 BGA 使用引線鍵合連接裸芯片和樹脂基板。使用具有小寄生元件的倒裝芯片將具有高信號(hào)頻率的裸芯片連接至樹脂基板，而不是使用具有大寄生元件的引線接合。

構(gòu)建板通常用于高性能處理器的 BGA 樹脂板。積層板是在普通玻璃環(huán)氧樹脂線路板（核心板）的正反面層疊具有小直徑過孔的多層線路層的板，適用于高速信號(hào)和低功耗的芯片。大量電極（裸芯片上的電極焊盤數(shù)量）。有。

最近，已經(jīng)開發(fā)出一種結(jié)構(gòu)，其中多個(gè)裸芯片安裝在稱為“中介層”的子板上，并且使用凸塊將配備有外部電極的主板（封裝板）連接至中間板。用于高性能多芯片封裝。為了方便起見，這被稱為“第四代”。中介層的材料通常是硅，

2022 年封裝技術(shù)路線圖預(yù)測了到 2031 年的路線圖（按應(yīng)用劃分的封裝基板所需的規(guī)格）。基板按用途分為“消費(fèi)設(shè)備用封裝基板（積層基板）”、“存儲(chǔ)器用封裝基板”、“惡劣環(huán)境電子設(shè)備用封裝基板”。對于消費(fèi)類設(shè)備，由于有核心基板，因此基板的總厚度超過200μm。另一方面，堆積層中的通孔直徑很窄，約為 40 μm。雖然內(nèi)存板很薄，厚度在70μm左右，但過孔直徑為60至50μm，過孔間距在120μm左右，不是很細(xì)。


ABF載板快速增長

大算力芯片向先進(jìn)封裝邁進(jìn)將成為ABF載板需求成長的主因。此外，ABF的另一個(gè)推動(dòng)因素就是 AI、5G、自動(dòng)駕駛、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)、新應(yīng)用的興起。以此前最為熱門的元宇宙來說,AR/VR 等頭顯設(shè)備作為未來元宇宙重要的入口，背后隱藏著巨大的芯片機(jī)會(huì)，而這些芯片機(jī)會(huì)也將成為推動(dòng) ABF 載板市場增長的新增長力。Gartner 預(yù)計(jì)，2023年 AI芯片市場規(guī)模將達(dá)到 534 億美元,比 2022 年增長 20.9%,2024 年將增長 25.6%,達(dá)到 671 億美元。到 2027 年,AI 芯片營收預(yù)計(jì)將是 2023 年市場規(guī)模的兩倍以上，達(dá)到1194 億美元。

Chiplet 封裝技術(shù)的崛起進(jìn)一步推動(dòng) ABF 載板需求。Chiplet 意為芯粒,通過將系統(tǒng)級(jí)芯片 SoC 按照不同功能拆分為不同大小和性能的小芯片。不同的模塊，比如CPU、存儲(chǔ)器、模擬接口等，可以采用不同的工藝分別進(jìn)行生產(chǎn)。因此，Chiplet 模式具有開發(fā)周期短、設(shè)計(jì)靈活性強(qiáng)、設(shè)計(jì)成本低等特點(diǎn)。大面積矩形 SoC 芯片在 12英寸晶圓上進(jìn)行封裝，造成晶圓邊緣面積大量浪費(fèi),封裝效率降低、單顆芯片封裝成本提高，無法滿足 Chiplet 發(fā)展的更高要求。Chiplet 可以通過 MCM、InFO、CoWoS、EMIB 等多項(xiàng)封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)，核心技術(shù)主要由臺(tái)積電、日月光、英特爾等全球半導(dǎo)體龍頭廠商主導(dǎo),橫跨 2D至 3D等多個(gè)級(jí)別的封裝技術(shù)。不同方案具備不同的封裝難度、成本和性能，可以滿足下游客戶不同偏好的需求。

Chiplet 市場規(guī)模 2035 年有望達(dá)到 570 億美元。根據(jù) Omdia 的數(shù)據(jù),Chiplet的市場規(guī)模在 2018 年僅有 6.45 億美元,2024 年預(yù)計(jì)可以達(dá)到 58 億美元，2018-2024 年復(fù)合增速約為 44%;同時(shí) Omdia 預(yù)計(jì) Chiplet 市場規(guī)模在 2035 年有望達(dá)到 570 億美元,2024-2035年復(fù)合增速約為 23%。

先進(jìn)封裝是為延續(xù)摩爾定律而生,原因在于先進(jìn)封裝能協(xié)助芯片整合在面積不變下，促成更高的效率，透過 chiplet 封裝技術(shù),將來自不同制程、不同材料的個(gè)別芯片設(shè)計(jì)置于中介層基板之上的異質(zhì)整合技術(shù)，要將這些芯片整合在一起，就是需要更大的 ABF 載板來放置。換言之，ABF 載板耗用的面積將隨 chiplet技術(shù)而變大，而載板的面積越大，ABF的良率就會(huì)越低,ABF載板需求也會(huì)進(jìn)一步提高。

玻璃基板:未來創(chuàng)新發(fā)展方向

Intel 一直在探索用玻璃取代有機(jī)基板，經(jīng)過十多年的努力，他們已經(jīng)取得了重大進(jìn)展。玻璃基板就是用玻璃取代有機(jī)封裝中類似印刷電路板的有機(jī)材料。雖然這并不意味著用玻璃取代整個(gè)基板，但基板的核心材料將由玻璃制成。與此同時(shí)，金屬再分布層(RDL)仍然存在于芯片的兩面，為各種焊盤和焊點(diǎn)之間提供實(shí)際的通道。

英特爾公司稱其為“程碑式的成就”將重新定義芯片封裝的邊界，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)中心、人工智能和圖形構(gòu)建提供改變游戲規(guī)則的解決方案，推動(dòng)摩爾定律進(jìn)步。英特爾計(jì)劃在本十年晚些時(shí)候開始出貨。第一批獲得玻璃基板處理的產(chǎn)品將是其規(guī)模最大、利潤最高的產(chǎn)品，例如高端HPC(高性能計(jì)算)和AI芯片。

英特爾目前在美國亞利桑那州擁有一條完全集成的玻璃研發(fā)線,這條生產(chǎn)線的成本超過 10 億美元，為了使其正常運(yùn)行，需要與設(shè)備和材料合作伙伴合作，建立一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)。業(yè)內(nèi)只有少數(shù)公司能夠負(fù)擔(dān)得起此類投資，而英特爾似乎是迄今為止唯一一家開發(fā)出玻璃基板的公司。

英特爾預(yù)計(jì)，玻璃基板具有卓越的機(jī)械、物理和光學(xué)特性,使該公司能夠構(gòu)建更高性能的多芯片 SiP,在芯片上多放置 50%的裸片(die)。特別是，英特爾預(yù)計(jì)玻璃基板能夠?qū)崿F(xiàn)容納多片硅的超大型 24x24cmSiP。同時(shí)可實(shí)現(xiàn)更高的互連密度(即更緊密的間距 )，使互連密度增加十倍成為可能，這對于下一代 SiP 的電力和信號(hào)傳輸至關(guān)重要。玻璃基板還可將圖案變形減少 50%，從而提高光刻的焦深并確保半導(dǎo)體制造更加精密和準(zhǔn)確。