報告進一步指出，用于將芯片與更先進節(jié)點集成的高端性能封裝預(yù)計到2028年將超過160億美元，占先進封裝領(lǐng)域的20%以上。在不同的先進封裝平臺中，2.5D/3D 增長最快，2022 年至 2028 年的 CAGR 接近 40%。它是分析和開發(fā)最多的技術(shù)之一，收入占比較大。

在日前舉辦的 ECTC（電子元件和技術(shù)會議）上，Yole的分析師分享了對先進封裝未來發(fā)展的一些看法。

在Yole看來，隨著摩爾定律的放緩以及前沿節(jié)點復(fù)雜性和成本的增加，先進封裝正在成為將多個裸片集成到單個封裝中的關(guān)鍵解決方案，并有可能結(jié)合成熟和先進的節(jié)點。異構(gòu)集成和基于小芯片的方法在人工智能、網(wǎng)絡(luò)、自動駕駛、高端 PC 和高端游戲等細分市場中變得必不可少。通過先進封裝技術(shù)實現(xiàn)的異構(gòu)集成可在緊湊的平面中實現(xiàn)具有成本效益的多芯片集成，與傳統(tǒng)封裝相比也可實現(xiàn)更卓越的性能。

Yole在文章中強調(diào)，ECTC 的幾個會議專門討論了混合鍵合（hybrid bonding）。在他們看來，該技術(shù)正在成為異構(gòu)集成和小芯片空間內(nèi)組裝技術(shù)進步的關(guān)鍵，因為它允許在封裝內(nèi)高密度垂直堆疊不同的芯片。

混合鍵合可以是晶圓到晶圓（wafer-to-wafer）、裸片到晶圓（die-to-wafer）或裸片到裸片（die-to-die）。其主要優(yōu)勢在于，它允許 3D 器件堆疊以實現(xiàn)垂直縮放和比其他芯片堆疊技術(shù)更高的互連密度。它的另一個特點是細間距鍵合導(dǎo)致更高的互連密度。這也增加了系統(tǒng)帶寬和功率效率。速度也有所提高，因為傳統(tǒng)的凸點被消除，而是使用直接的銅對銅鍵合。這形成了非常緊密的互連，并且由于焊盤是芯片結(jié)構(gòu)的一部分，因此提高了鍵合強度和可靠性。

不過ECTC上的一些發(fā)言者則談到了可以改進混合鍵合技術(shù)的發(fā)展，例如提高鍵合強度。良品率也有提升空間。污染問題也會影響混合鍵合；雖然污染風(fēng)險并不比其他技術(shù)高，但由于間距小，顆粒阻止傳播的影響更大。

除了新技術(shù)，ECTC 還討論了新材料。其中，玻璃正在成為可用于封裝的關(guān)鍵材料之一。它具有許多優(yōu)點，例如高導(dǎo)熱性、機械強度、低介電常數(shù)和低介電損耗。它還能夠創(chuàng)建細線和空間，允許小間距，并且 CTE（熱膨脹系數(shù)）比通常用于封裝的其他有機材料更接近硅。

這種材料也已經(jīng)在 RF、HPC、光子學(xué)和 CPO（共同封裝光學(xué)）應(yīng)用中變得流行起來。

ECTC 與會者看到了圍繞玻璃基板和玻璃中介層的發(fā)展，包括佐治亞理工學(xué)院與玻璃供應(yīng)商和 IC 基板供應(yīng)商密切合作以開發(fā)可靠和高性能的解決方案。正在開發(fā)的一個領(lǐng)域是玻璃芯基板（ glass core substrates），以取代傳統(tǒng) IC 基板的有機芯（organic core）。這主要可用于 HPC 和 RF 應(yīng)用程序。

除了與硅相比成本更低之外，玻璃還有許多優(yōu)點。它允許將芯片集成到大型封裝中，同時提供更好的平整度，這對于 HPC 和 AI 應(yīng)用程序至關(guān)重要。當頻率超過 5G 時，其低介電常數(shù)將至關(guān)重要，屆時 6G 和 7G 將再次提高頻率。

使用玻璃芯構(gòu)建 IC 基板和用玻璃替代硅中介層的挑戰(zhàn)與玻璃的重量以及核心周圍的玻璃和有機層之間的 CTE 差異有關(guān)，這可能會影響封裝的可靠性。另一個問題是，構(gòu)建跡線（ build traces）的金屬化工藝比硅更難。然而，這是一個相對較小的問題，而且很可能會得到解決。

日本材料供商 Hoya 以及美國的 Corning 和 Schott 等公司都有興趣進入該領(lǐng)域。

據(jù)一篇題為《Leveraging Glass Properties for Advanced Packaging》的論文介紹，玻璃為先進封裝提供了許多機會。最明顯的優(yōu)勢是材料特性。作為絕緣體，玻璃具有低電損耗，尤其是在高頻下。相對較高的剛度和調(diào)整熱膨脹系數(shù)的能力為管理玻璃芯基板和玻璃通孔 (TGV) 和載體應(yīng)用的粘合堆疊中的翹曲提供了優(yōu)勢。玻璃還為開發(fā)具有成本效益的解決方案提供了優(yōu)勢。玻璃成型工藝有可能形成面板格式以及低至 100 微米的厚度，從而有機會優(yōu)化或消除當前的制造方法。

玻璃具有許多特性，使其成為各種包裝應(yīng)用中令人興奮的材料。相對于硅，玻璃的電氣性能降低了電損耗。這在高頻下變得更加重要，這是下一代移動技術(shù)可能采用的路徑。重要的意義在于能夠在保持電池壽命的同時增加智能手機的功能。

調(diào)整材料屬性（如 CTE）極大地促進了使用玻璃作為多種形式的 2.5D 和 3D 應(yīng)用的 TGV 基板。此外，以薄而大的高質(zhì)量玻璃板形成玻璃的能力使許多機會能夠?qū)崿F(xiàn)成本效益。正在展示為有效加工超薄玻璃提供手段的處理技術(shù)。

良好成型的通孔和盲孔的形成已經(jīng)得到證明，并且可以利用現(xiàn)有的金屬化技術(shù)在晶圓和面板形式的玻璃中產(chǎn)生非常好的 Cu 填充性能。玻璃中銅填充通孔的可靠性能已得到證明。這些發(fā)展使玻璃成為下一代包裝應(yīng)用的令人興奮的材料。

但是，迄今為止，還沒有大批量生產(chǎn)，玻璃在封裝中的集成在未來幾年內(nèi)不太可能，因為一些持續(xù)存在的挑戰(zhàn)仍需要解決。不過，據(jù)報道，玻璃基板供應(yīng)商 Absolics 有望開始小批量生產(chǎn)今年晚些時候或 2024 年初生產(chǎn)玻璃芯 IC 基板。

據(jù)Yole報道，在封裝領(lǐng)域，大家關(guān)注的另一個趨勢 CPO 與網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心市場相關(guān)，在這些市場中，對帶寬增加的需求正在推動光子互連的發(fā)展，以提高速度和降低功耗。

CPO 是封裝電子產(chǎn)品和光子芯片，例如與光子芯片互連的 ASIC 或 CMOS 芯片。在這一領(lǐng)域，公司進行了合作：ECTC 上有來自網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心、芯片供應(yīng)商、代工廠、OSAT、研發(fā)機構(gòu)和材料供應(yīng)商的演示。許多人正在關(guān)注先進的基板，其中兩個芯片之間的互連是通過 IC 基板實現(xiàn)的。

Yole表示，在過去的 50 年里，移動技術(shù)創(chuàng)新每十年推出一次。移動帶寬需求已從語音通話和短信發(fā)展到超高清 (UHD) 視頻和各種增強現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實 (AR/VR) 應(yīng)用。盡管 COVID-19 爆發(fā)對電信基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)鏈產(chǎn)生了深遠影響，但全球消費者和企業(yè)用戶繼續(xù)創(chuàng)造對網(wǎng)絡(luò)和云服務(wù)的新需求。社交網(wǎng)絡(luò)、商務(wù)會議、超高清視頻流、電子商務(wù)和游戲應(yīng)用程序?qū)⒗^續(xù)推動增長。

每個家庭和人均連接到互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備的平均數(shù)量正在增加。隨著具有更高功能和智能的新數(shù)字設(shè)備的出現(xiàn)，Yole觀察到每年都有更高的采用率。此外，智能電表、視頻監(jiān)控、醫(yī)療保健監(jiān)控、連接驅(qū)動器和自動化物流等機器對機器應(yīng)用的擴展顯著促進了設(shè)備和連接的增長，并推動了數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的擴展。

由于預(yù)算削減，共同封裝光學(xué) (CPO) 社區(qū)面臨困難時期，因為可插拔器件（pluggables）已經(jīng)可以實現(xiàn) CPO 承諾的成本節(jié)約和低功耗。CPO 的全面部署只會在可插拔功能用盡時才會發(fā)生。至少在接下來的兩代開關(guān)系統(tǒng)中，很難與可插拔模塊競爭，而可插拔模塊在很長一段時間內(nèi)仍將是首選。CPO 最近因其在數(shù)據(jù)中心 (DC) 中的網(wǎng)絡(luò)能效而受到廣泛關(guān)注。Yole的分析表明，與 DC 的總功耗相比，網(wǎng)絡(luò)節(jié)省的功耗可以忽略不計。只有 Broadcom、Intel、Marvell 和其他一些 CPO 參與者會將專有解決方案推向市場。為了滿足市場需求并讓最終用戶相信 CPO 的可行性，

隨著 6.4T 光模塊的到來，CPO 和可插拔光學(xué)器件之間的激烈競爭可能會在 2029 年到來。屆時 CPO 系統(tǒng)中的多個技術(shù)障礙有望得到解決。然而，收發(fā)器行業(yè)不斷致力于創(chuàng)新以推動可插拔光學(xué)市場。在 CPO 系統(tǒng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的批量出貨之前，可插拔將采用聯(lián)合封裝方式，光學(xué)引擎將在高性能計算和未來分解系統(tǒng)中獲得更多普及。圍繞機器學(xué)習(xí) (ML) 系統(tǒng)供應(yīng)商 Nvidia 和 HPE 的包括 Ayar Labs、Intel、Ranovus、Lightmatter、AMD、GlobalFoundries 等在內(nèi)的工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)取得了不錯的進展，計劃在 2024 年至 2026 年之間實現(xiàn)產(chǎn)品的批量出貨.

Yole預(yù)計， 800G 和 1.6T 可插拔模塊會很受歡迎，因為它們利用 100G 和 200G 單波長光學(xué)器件，因此可以在 QSFP-DD 和 OSFP-XD 外形規(guī)格中以技術(shù)和成本效益的方式實施。就所需的電氣和光學(xué)密度、熱管理和能源效率而言，可插拔外形規(guī)格支持 6.4T 和 12.8 容量的能力將受到限制。由于采用分立式電氣設(shè)備，功耗和熱管理正成為未來可插拔光學(xué)器件的限制因素。使用硅光子技術(shù)平臺的共同封裝旨在克服上述挑戰(zhàn)。

Yole進一步指出，如今，光可插拔模塊市場供應(yīng)鏈已經(jīng)完善。它包括分立或集成組件供應(yīng)商、生產(chǎn)發(fā)射器和接收器光學(xué)子組件（TOSA 和 ROSA）的光學(xué)公司、多路復(fù)用器、數(shù)字信號處理器 (DSP) 和 PCB，以及組裝/測試集成商。在這樣的多供應(yīng)商市場模型中，涉及許多不同的供應(yīng)商。此外，一個開關(guān)盒中多個不同可插拔模塊的互操作性有助于行業(yè)的靈活性。這些是目前優(yōu)于 CPO 的主要優(yōu)勢，后者將嚴重依賴硅光子學(xué)。憑借高度集成的光學(xué)和硅芯片，將非常需要新的工程能力和代工廠，這對于傳統(tǒng)的中型企業(yè)來說是無法接受的。

但Yole也直言，盡管高端CPO解決方案的主流部署主要針對大型云運營商，但仍有大量規(guī)模較小的企業(yè)數(shù)據(jù)中心尚未采用最新的互連技術(shù)，因此技術(shù)交流較多慢點。這意味著，即使 CPO 成為主流技術(shù)，可插拔模塊在 CPO 在技術(shù)上或經(jīng)濟上不可行的幾個應(yīng)用中仍將有很高的需求，例如長途應(yīng)用和邊緣數(shù)據(jù)中心。為此Yole預(yù)計可插拔技術(shù)在未來 10 年內(nèi)不會被淘汰。然而，可插拔光學(xué)行業(yè)可能會整合，而 CPO 市場將形成多供應(yīng)商商業(yè)模式。

據(jù)Yole介紹，在ECTC上，大家還談?wù)摿艘恍┙榻B涉及扇出型封裝方法，而其他人則研究了玻璃基板。此外，還討論了多種互連技術(shù)。微凸塊、TSV、RDL、硅橋和硅中介層都在經(jīng)歷技術(shù)改進。

Yole重申，在過去幾年中，半導(dǎo)體供應(yīng)鏈受到了 Covid-19、芯片和材料短缺等情況打擊。這在各個方面造成了破壞，并開始促使地方政府投資于本土半導(dǎo)體生產(chǎn)。

在 ECTC，他們討論了 CHIPS 法案將先進封裝引入北美的努力。觀察到本土供應(yīng)鏈不同要素之間的強大協(xié)作和伙伴關(guān)系，其中包括設(shè)計、設(shè)備制造商、材料和設(shè)備供應(yīng)商、研發(fā)機構(gòu)甚至 OSAT。

除了在美國開展更先進的包裝研發(fā)活動外，目標之一是支持從研發(fā)到制造和商業(yè)化的遷移，但公司一致認為需要更多的潔凈室空間，這需要基礎(chǔ)設(shè)施投資。這也需要時間。在美國，高昂的勞動力成本、技能短缺和資金需求仍然阻礙著國內(nèi)供應(yīng)鏈的發(fā)展。在歐洲，同樣的因素也適用。

高級封裝支持的異構(gòu)集成是由于當今生產(chǎn)高級前端節(jié)點成本更高、難度更大這一事實所驅(qū)動的。從歷史上看，封裝是一個 OSAT 業(yè)務(wù)，它們在這個領(lǐng)域仍然非常重要，但是臺積電和 IDM（例如三星和英特爾），在過去十年中提出了先進的后端解決方案，并利用它們的前端能力來實現(xiàn)2.5D 或 3D 解決方案，例如硅中介層、硅橋和混合鍵合。

滿足數(shù)字化、AI 興起以及網(wǎng)絡(luò)、5G 和自動駕駛汽車日益增長的需求的系統(tǒng)要求的性能水平不能僅通過減少硅節(jié)點來滿足，因為相關(guān)的成本和產(chǎn)量損失。因此，注意力集中在高級封裝上，以將來自高級或成熟節(jié)點的管芯集成在一起，以降低系統(tǒng)成本。

先進封裝，特別是高端性能封裝將依賴于克服將多個裸片放置在同一封裝中、提高裸片之間的間距、互連密度和帶寬方面的挑戰(zhàn)。因此，該行業(yè)正在尋求異質(zhì)集成和混合鍵合，同時也在研究具有成本效益和改進性能的新材料以及 CPO 等新技術(shù)，以將先進封裝提升到一個新的水平，以滿足下一代的性能需求。