本文来自微信公众号“飙叔科技洞察”，作者/飙叔。
北京时间今日凌晨，英特尔在旧金山举行了隆重的“Intel Innovation”盛会。对于半导体产业相关人员来说，每年英特尔的发布会几乎都是必须聆听的，对于半导体领域的一些新动向，尤其芯片方面的最新进展和趋势，干货满满。今年也不例外，此次发布会上公布了英特尔当下以及未来几年内众多新技术进展。除了稳步推进“四年五个制程节点”计划之外，还展示了首个基于通用芯粒高速互连开放规范（UCIe）的多芯粒封装，同时公布了领先的玻璃基板封装技术，并且在AI PC、第五代至强、Gaudi 2 AI硬件加速器等方面放出了众多重要信息，通过这些信息，我们能够洞察到英特尔未来几年内的发展方向。
而最新飙叔惊喜的是——玻璃基板封装技术，这个消息其实9月19日在英特尔官网已经公布了，据英特尔介绍这项技术经过了十多年的研究才得以完善，面世的；号称是“下一代先进封装的玻璃基板”，或将颠覆整个芯片封装领域。
那今天飙叔就和大家一起聊一聊整个芯片封装领域的主要技术路线，以及整体市场格局。
一、芯片封装及其主要作用
我们知道芯片从大的流程关系来说，主要分为芯片设计、芯片制造和芯片封测三个流程环节。
芯片的封测实际上是芯片封装和测试两个环节的统称，是将生产出来的合格晶圆进行切割、焊线、塑封，使芯片电路与外部器件实现电气连接，为芯片提供机械物理保护，并利用测试工具，对封装完的芯片进行功能和性能测试。
封装（packaging，PKG）主要是在半导体制造的后道工程中完成的。即利用膜技术及微细连接技术，将半导体元器件及其他构成要素在框架或基板上布置、固定及连接，引出接线端子，并通过塑性绝缘介质灌封固定，构成整体主体结构的工艺。
封装的开始的时候，功能仅仅是为了保护内部芯片不受环境因素影响，也仅有封装能做到这一点。如今许多新型封装技术以应用为导向，也是系统架构中不可或缺的组成部分。它们能够帮助传导热量、提高性能、降低功耗，甚至可以保护信号完整性。封装正成为半导体产业链中关键的一环，它也是克服诸如热、静电等物理效应受限的替代方法。
先进封装的前景是实现异构芯片集成，但是要实现这一目标还有很长的路要走。
二、先进芯片封装的主要技术路线
与芯片设计复杂的开发流程一样，芯片封装技术也开始变得越来越复杂。虽然在过去几年里，先进封装技术在服务器芯片市场和智能手机领域一直不断发展。
对于传统封装技术本文暂时不去涉及，由于摩尔定律逼近极限，先进封装应运而生。
在“后摩尔时代”，行业从过去着力于晶圆制造技术节点的推进，逐渐转向封装技术的创新。先进封装技术不仅可以增加功能、提升产品价值，还能有效降低成本，成为延续摩尔定律的重要路径。
先进封装特指：采用了先进的设计思路和先进的集成工艺，对芯片进行封装级重构，并且能有效提系统高功能密度的封装技术。现阶段先进封装主要是指倒装焊(Flip Chip)、晶圆级封装(WLP)、2.5D封装（Interposer）、3D封装(TSV)等。
特别说明一下，目前芯片封装严格意义上来说，没有一个统一的标准，各巨头公司都在开发属于自身独有的封装技术；但演变的着眼点都在利用封装技术提升整体芯片的性能，技术方向上也基本从以上四种推进。
飙叔列举三个典型公司先进封装技术布局：
1、台积电：2.5D，CoWoS是台积电推出的2.5D封装技术，把芯片封装到硅转接板（中介层）上，并使用硅转接板上的高密度布线进行互连，然后再安装在封装基板；INFO（扇出型封装）：可应用于射频和无线芯片的封装，处理器和基带芯片封装，图形处理器和网络芯片的封装。
随带说一句，台积电很早就开始布局封装技术，也是其芯片代工良率和整理质量优于其他公司的一个重要原因，在先进封装领域台积电目前收入超过30亿美金，世界排名第四。
2、Intel：EMIB是属于有基板类封装，EMIB理念跟基于硅中介层的2.5D封装类似，是通过硅片进行局部高密度互连。与传统2.5封装的相比，因为没有TSV，因此EMIB技术具有正常的封装良率、无需额外工艺和设计简单等优点。Foveros被称作三维面对面异构集成芯片堆叠,是3D堆叠封装技术，Foveros更适用于小尺寸产品或对内存带宽要求更高的产品。在体积、功耗等方面具有显著优势。Foveros技术要处理的是Bump间距减小、密度增大以及芯片堆叠技术。
3、三星：Wide-IO(Wide Input Output)宽带输入输出技术由三星主推，目前已经到了第二代，可以实现最多512bt的内存接口位宽，内存接口操作率最高可达1GHz,总的内存带宽可达68GBps,是DDR4接口带宽(34GBps)的两倍。Wide-lO通过将Memory芯片堆叠在Logic芯片上来实现，Memory芯片通过3DTSV和Logic芯片及基板相连接。
整体来说，在先进封装的高端段（2.5D/3D堆叠，高密度扇出）以及IDM中，大型代工厂台积电、英特尔和三星则占据市场主导地位。
三、芯片基板的演进——玻璃基板将取代有机基板
在谈论芯片设计的下一步发展时，人们关注的焦点包括填充更多内核、提高时钟速度、缩小晶体管和3D堆叠等，很少考虑承载和连接这些组件的封装基板。
基板是芯片封装体的重要组成材料，主要起承载保护芯片与连接上层芯片和下层电路板的作用。它们为芯片提供了结构稳定性（硅芯片非常脆弱），也是传输信号的手段。自上世纪70年代以来，基板设计发生了多次演变，金属框架在90年代被陶瓷所取代，然后在世纪之交被有机封装所取代。当前的处理器广泛使用有机基板。
英特尔认为，有机基板将在未来几年达到其能力的极限，因为该公司将生产面向数据中心的系统级封装（SiP），具有数十个小瓦片（tile），功耗可能高达数千瓦。此类SiP需要小芯片（chiplet）之间非常密集的互连，同时确保整个封装在生产过程中或使用过程中不会因热量而弯曲。
英特尔预计，玻璃基板具有卓越的机械、物理和光学特性，使该公司能够构建更高性能的多芯片SiP，在芯片上多放置50%的裸片（die）。特别是，英特尔预计玻璃基板能够实现容纳多片硅的超大型24×24cm SiP。
玻璃基板是指用玻璃取代有机封装中的有机材料，并不意味着用玻璃取代整个基板。因此，英特尔不会将芯片安装在纯玻璃上，而是基板核心的材料将由玻璃制成。
有机基板和玻璃基板的对比
与传统有机基材相比，玻璃具有一系列优点。其突出特点之一是超低平坦度，可改善光刻的焦深，以及互连的良好尺寸稳定性，这对于下一代SiP来说非常重要。此类基板还提供良好的热稳定性和机械稳定性，使其能够承受更高的温度，从而在数据中心应用中更具弹性。
此外，英特尔表示，玻璃基板可实现更高的互连密度（即更紧密的间距），使互连密度增加十倍成为可能，这对于下一代SiP的电力和信号传输至关重要。玻璃基板还可将图案变形减少50%，从而提高光刻的焦深并确保半导体制造更加精密和准确。
英特尔称，玻璃基板可能为未来十年内在单个封装上实现惊人的1万亿个晶体管奠定基础。
为了证明该技术的有效性，英特尔发布了一款用于客户端的全功能测试芯片。这项技术最初将用于构建面向数据中心的处理器，但当技术变得更加成熟后，将用于客户端计算应用程序。英特尔提到，图形处理器（GPU）是该技术的可能应用之一，很可能会受益于互连密度的增加和玻璃基板刚性的提高。
组装测试芯片基板
英特尔已在玻璃基板技术上投入了大约十年时间，目前在美国亚利桑那州拥有一条完全集成的玻璃研发线。该公司表示，这条生产线的成本超过10亿美元，为了使其正常运行，需要与设备和材料合作伙伴合作，建立一个完整的生态系统。业内只有少数公司能够负担得起此类投资，而英特尔似乎是迄今为止唯一一家开发出玻璃基板的公司。
与任何新技术一样，玻璃基板的生产和封装成本将比经过验证的有机基板更昂贵。英特尔目前还没有谈论产量。如果产品开发按计划进行，该公司打算在本十年晚些时候开始出货。第一批获得玻璃基板处理的产品将是其规模最大、利润最高的产品，例如高端HPC（高性能计算）和AI芯片，随后逐步推广到更小的芯片中，直到该技术可用于英特尔的普通消费芯片。
四、芯片封装市场格局
据Yole数据，2021年全球封装市场规模约达777亿美元。其中，先进封装全球市场规模约350亿美元，2022年全球市场规模385亿美元，预计到2025年先进封装的全球市场规模将达到420亿美元，2019-2025年全球先进封装市场的年平均增长率CAGR约8%。相比同期整体封装市场(年平均增长率CAGR=5%)和传统封装市场，先进封装市场增速更为显著。
先进封装占比：倒装占比最高，3D封装预计增长最快。从晶圆数来看，根据Yole数据，2019年约2900万片晶圆采用先进封装，到2025年增长为4300万片，年均复合增速为7%。
整体来说，芯片封装市场全球前十大封测厂商中，前十大封测厂商有九家位于亚太区，在全球封测产业拥有重要地位。不看台湾，我们中国大陆有4家公司赫然上榜，分别排名3、4、6、7，合计份额约为25%左右，占到全球的四分之一了。
另外，国内封测公司对于先进封装也在逐步进入，目前国内先进封装行业的各个专利申请人的专利数量进行统计，排名前列的公司依次为：长电科技、生益科技、通富微电、国星光电、寒武纪、深科技、正业科技等。
先进封装行业上市企业专利数量TOP 10
封装正成为半导体产业链中关键的一环，但却难以实现技术和成本的两全其美。对于英特尔公司推出用于下一代先进封装的玻璃基板，称这一“程碑式的成就”将重新定义芯片封装的边界，能够为数据中心、人工智能和图形构建提供改变游戏规则的解决方案，推动摩尔定律进步。
最近几年在美国的高压之下，芯片的各个环节其实都在发展和突破，只是由于每个环节的难易程度不同，目前显然最后的封测环节可以说已经基本摆脱了影响。
