“未來(lái)的全球產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng),其實(shí)就是人工智能的競(jìng)爭(zhēng),面對(duì)大量的算力需求,封裝技術(shù)是核心技術(shù)之一。”——石磊
根據(jù)長(zhǎng)電科技2023年財(cái)報(bào),從應(yīng)用端看存儲(chǔ)器市場(chǎng)將成為2024年半導(dǎo)體市場(chǎng)復(fù)蘇最主要的推動(dòng)力,WSTS 預(yù)計(jì)其市場(chǎng)將高速增長(zhǎng),同比漲幅為44.8%。
另外,據(jù)市場(chǎng)調(diào)查機(jī)構(gòu) IDC 數(shù)據(jù),預(yù)計(jì)到 2027 年全球人工智能總投資規(guī)模將達(dá)到 4,236 億美元,近 5 年復(fù)合年增長(zhǎng)率為 26.9%。其中中國(guó)將達(dá)到 381 億美元,占全球總投資 9%。
存儲(chǔ)芯片市場(chǎng),三星、海力士和美光主導(dǎo)DRAM市場(chǎng),三星、Kioxia、西部數(shù)據(jù)、美光主導(dǎo)NAND 市場(chǎng)。國(guó)內(nèi) DRAM 市場(chǎng)的主要企業(yè)有長(zhǎng)江存儲(chǔ)、福建晉華和合肥長(zhǎng)鑫;NAND 市場(chǎng)則以長(zhǎng)江存儲(chǔ)為主。2024年上半年,海力士、三星、美光均會(huì)推出24GB容量的HBM3e,下半年將推出36GB版本的HBM3e。
本文為您調(diào)研匯報(bào)了HBM/DRAM、3D NAND封測(cè)市場(chǎng)的最新進(jìn)展。全網(wǎng)首次呈現(xiàn)了昇維旭、長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)、福建晉華、武漢新芯、通富微電、長(zhǎng)電科技、盛合晶微面向HBM的制造和封測(cè)能力。根據(jù)未來(lái)半導(dǎo)體年初調(diào)研,2024年國(guó)產(chǎn)規(guī)劃HBM產(chǎn)能為520萬(wàn)顆,2024年全球HBM需求量約4000萬(wàn)顆。
存儲(chǔ)大廠三分天下
2023年11月,英偉達(dá)面向AI領(lǐng)域的超高性能DRAM新產(chǎn)品HBM3E 打造的新一代圖形處理器帶來(lái)了容量、帶寬和性能的全面升級(jí),市值更突破2萬(wàn)億美元大關(guān),在無(wú)量錢(qián)途上寂寞前行。
自2024年起,市場(chǎng)關(guān)注焦點(diǎn)即由HBM3轉(zhuǎn)向HBM3E,并逐步成為HBM市場(chǎng)主流。美光和 SK 海力士官方表示,他們?cè)?2024 年和 2025 年的大部分時(shí)間里供應(yīng)的 HBM 產(chǎn)品已售罄。2024年HBM需求將接近200%,預(yù)計(jì)到2025年將翻一番。為了滿足需求,三星和SK海力士已經(jīng)將超過(guò)20%的DRAM生產(chǎn)線轉(zhuǎn)換成HBM生產(chǎn)線。目前,國(guó)際HBM存儲(chǔ)制造三巨頭市占率分別為:SK海力士占50%,三星占40%,美光占10%左右,也就是說(shuō)2022-2024年之間的市占率在1%-3%之間波動(dòng),所謂焦灼之極、兵家必爭(zhēng)。
美光是存儲(chǔ)領(lǐng)域2.5D/3D堆疊技術(shù)領(lǐng)領(lǐng)導(dǎo)廠商之一。其 1β(1-beta)技術(shù)、3D TSV 和其他實(shí)現(xiàn)差異化封裝解決方案,為領(lǐng)先的 HBM3E 和 HBM4 產(chǎn)品路線圖以及為 AI 應(yīng)用打造的 DRAM 和 NAND 全套解決方案打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
24年Q1美光量產(chǎn)8層堆疊的HBM3E,并出樣了12層堆疊的 36GB 容量 HBM3E,供應(yīng)給英偉達(dá) H100、H200 加速卡。與業(yè)界其他HBM3解決方案相比,美光 HBM3E,允將硅通孔(TSV) 數(shù)量翻倍,增加5倍金屬密度,功耗較降低30%,引腳速度超過(guò)9.2 Gb/s,可提供超過(guò)1.2 TB/s的內(nèi)存帶寬。在與前一代相比,每瓦性能提高了2.5倍,滿足了AI數(shù)據(jù)中心的極端功耗需求。
美光2024年的HBM產(chǎn)能已經(jīng)售罄,2025年大部分產(chǎn)能的供應(yīng)也已經(jīng)分配完畢,預(yù)計(jì)HBM產(chǎn)品的出貨占比將在明年大幅度攀升。美光近年在HBM市場(chǎng)處于相對(duì)劣勢(shì),正磨拳擦掌,大干一場(chǎng)。
美光西安封測(cè)廠擁有DRAM內(nèi)存顆粒封裝測(cè)試及模組制造業(yè)務(wù),目前擴(kuò)建堆疊式球珊陣列芯片封測(cè)生產(chǎn)線投資3.2億,2024年完工擴(kuò)建月產(chǎn)能1100萬(wàn)件內(nèi)存顆粒產(chǎn)品。2024年3月美光西安的封裝和測(cè)試新廠房已破土動(dòng)工,這是在23年6月宣布在西安追加投資43億元人民幣的承諾,制造更廣泛的產(chǎn)品解決方案,包括但不限于移動(dòng)DRAM、NAND及SSD.
SK海力士一直擴(kuò)建人工智能基礎(chǔ)設(shè)施,推進(jìn)HBM3E等新一代DRAM的生產(chǎn)能力,以滿足英偉達(dá)的獅子大開(kāi)口。SK海力士是英偉達(dá)H100的主要供應(yīng)商,市占約80%。
SK海力士第三代HBM技術(shù)HBM2E開(kāi)創(chuàng)大規(guī)?;亓髂K艿撞刻畛洌∕R-MUF)工藝,并通過(guò)2.5D扇出封裝能跳過(guò)硅通孔(TSV)工藝增加I/O接口的數(shù)量。同時(shí)硅通孔(TSV)技術(shù)、小芯片(Chiplet)和混合鍵合技術(shù)為制造高帶寬存儲(chǔ)(HBM)中發(fā)揮重要作用。類(lèi)似于AMD的3D V-Cache,到HBM4以3D堆疊在邏輯核心上,這不僅改變了邏輯和存儲(chǔ)芯片的互連方式,也將改變芯片的制造方式。
SK海力士HBM芯片在2025年的產(chǎn)能已經(jīng)基本售罄。行業(yè)對(duì)于高帶寬存儲(chǔ)器的高需求,迫使SK海力士HBM項(xiàng)目提速。SK海力士與臺(tái)積電(TSMC)簽署了諒解備忘錄,開(kāi)發(fā)第六代HBM產(chǎn)品 HBM4(12層)與邏輯層的先進(jìn)封裝技術(shù)密切合作。與此同時(shí),SK海力士已在加速推進(jìn)第七代HBM產(chǎn)品的HBM4E(MR-MUF技術(shù) 16層堆疊,計(jì)劃使用第六代 10+nm 級(jí) 1c nm 制程的 32Gb DRAM ),HBM4E 內(nèi)存可較 HBM4 在帶寬上提升 40%、密度提升 30%,同時(shí)能效也提高 30%。
SK海力士表示當(dāng)前HBM技術(shù)已達(dá)到新的水平,同時(shí)代際更迭周期也在加快,此前由HBM到HBM3E之間的迭代周期一直為兩年一代,但后續(xù)自HBM4開(kāi)始周期有望提升到一年一代。也意味著HBM4E將在2026年問(wèn)世。
SK海力士計(jì)劃2025年3月在京畿道中投資907億美元興建一座龐大的半導(dǎo)體生產(chǎn)園區(qū),首座晶圓廠預(yù)計(jì)將在2027年完工,整個(gè)園區(qū)共四座晶圓廠,建設(shè)工程則預(yù)計(jì)將在2046年全面竣工,可能同時(shí)生產(chǎn)DRAM和NAND閃存芯片。巧合的是,三星也選擇了在附近建造類(lèi)似的半導(dǎo)體生產(chǎn)園區(qū),其中還有研發(fā)中心。
在中國(guó)的合資公司海太半導(dǎo)體,具有DRAM封測(cè)能力以及HBM3后工序封裝高堆疊產(chǎn)品(16D),其產(chǎn)能占據(jù)海力士40%~50%左右,但海太半導(dǎo)體業(yè)務(wù)不涉及HBM制造產(chǎn)品。
三星不甘落后,成立了一個(gè)強(qiáng)悍的HBM 供應(yīng)交易研發(fā)團(tuán)隊(duì),妄圖打動(dòng)英偉達(dá),以此來(lái)對(duì)抗海力士。所以,2024年工作重心放在 HBM、DDR5 服務(wù)器內(nèi)存等企業(yè)市場(chǎng)。三星將混合鍵合、熱壓非導(dǎo)電薄膜(TC NCF)技術(shù)、非導(dǎo)電粘合膜(NCF)方法作為存儲(chǔ)器堆疊技術(shù),實(shí)現(xiàn)芯片之間間隙的最小化,并將垂直密度提高20%以上。還儲(chǔ)備垂直堆疊SRAM內(nèi)存芯片和CPU的SAINT S和垂直封裝DRAM內(nèi)的SAINT D的先進(jìn)封裝技術(shù)。
2024年2月份公布了首款12層堆疊的HBM3E DRAM,命名為HBM3E 12H,可達(dá)到驚人的1280GB/s,容量也高達(dá)36GB。三星的HBM3E使用了先進(jìn)的1α工藝,與 8層堆疊的HBM3 8H相比,HBM3E 12H在帶寬和容量上的提升幅度均超過(guò)了50%,計(jì)劃于今年下半年開(kāi)始大規(guī)模量產(chǎn),媒體預(yù)測(cè)將用于英偉達(dá)的下一代 AI 芯片,比如 B200 和 GB200。
3月,三星還公布HBM路線圖,預(yù)計(jì)2026年HBM的出貨量將是2023年的13.8倍;到2028年,HBM的年產(chǎn)量將進(jìn)一步增至2023年的23.1倍。目前三星已制造出基于混合鍵合技術(shù)的16層堆疊HBM3內(nèi)存樣品,用于2025/26年HBM4內(nèi)存量產(chǎn)。從 HBM4 開(kāi)始,三星將采用混合鍵合,直接用銅連接 DRAM 的頂部和底部。
三星電子已成功向美國(guó) AMD 供應(yīng) HBM3 內(nèi)存,但還在跟英偉達(dá)死磕認(rèn)證。
1.1萬(wàn)億美元的DRAM市場(chǎng)
HBM(High Bandwidth Memory, 高帶寬存儲(chǔ)器)實(shí)際上是一種3D封裝的DRAM內(nèi)存芯片,引入硅通孔和鍵合技術(shù),將多層芯片(4/8/12/16/32)堆疊在邏輯芯片上方,再通過(guò)2.5D工藝(如CoWoS-S)將HBM與GPU直接通過(guò)硅中介層(Si Interposer)連接,以實(shí)現(xiàn)更高帶寬、更多I/O數(shù)量、更低延時(shí)和低功耗,以及更小尺寸。
當(dāng)前DRAM內(nèi)存的市場(chǎng)規(guī)模非常龐大,預(yù)計(jì)到2024年,全球DRAM內(nèi)存的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1.1萬(wàn)億美元,占整個(gè)半導(dǎo)體市場(chǎng)的20%,2023-2025的復(fù)合增長(zhǎng)率有望成長(zhǎng)至40-45%以上。
中國(guó)是全球最大的DRAM內(nèi)存消費(fèi)國(guó),每年有超過(guò)600億美元的進(jìn)口。這顯然是對(duì)中國(guó)的經(jīng)濟(jì)、信息和技術(shù)自主構(gòu)成巨大的挑戰(zhàn)。國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)廠商市占率遙遙落后,但也意味著未來(lái)巨大的潛力增長(zhǎng)。國(guó)際大廠先進(jìn)封裝產(chǎn)能不足,HBM3 內(nèi)存容量緊張給了國(guó)產(chǎn)機(jī)會(huì)。
國(guó)內(nèi)廠商可從現(xiàn)貨市場(chǎng)采購(gòu)DRAM顆粒,在通過(guò)3D封裝實(shí)現(xiàn)堆疊出一個(gè)HBM器件,當(dāng)遭到封鎖時(shí),我們只能加速先進(jìn)封裝技術(shù),通過(guò)TSV垂直方向通孔和Hybrid Bonding鍵合,實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)HBM顆粒和器件。
字節(jié)跳動(dòng)、騰訊、阿里巴巴與百度等已在排隊(duì)采購(gòu)國(guó)產(chǎn)HBM,據(jù)未來(lái)半導(dǎo)體調(diào)研各家項(xiàng)目規(guī)劃產(chǎn)能,2023年國(guó)產(chǎn)CoWos規(guī)劃產(chǎn)能為50萬(wàn)顆,折算成HBM產(chǎn)能為200萬(wàn)顆;2024年CoWos規(guī)劃產(chǎn)能為130萬(wàn)顆,折算成HBM產(chǎn)能為520萬(wàn)顆;2025年CoWos規(guī)劃產(chǎn)能降為100多萬(wàn)顆,折算成HBM產(chǎn)能為400萬(wàn)顆。屬于能力有限,產(chǎn)能不足。
華為昇騰芯片
華為昇騰芯片是中國(guó)地表最強(qiáng)芯片,也是全球AI芯片競(jìng)賽的重要力量。由于國(guó)內(nèi)人工智能芯片需求猛增,也使得昇騰成為目前國(guó)內(nèi)出貨量最高的國(guó)產(chǎn)芯片。這震驚了英偉達(dá),將華為列入了其主要的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手名單。
昇騰芯片基于華為自研的達(dá)芬奇架構(gòu),昇騰系列具備高算力和能效,覆蓋云端訓(xùn)練至邊緣推理的全場(chǎng)景應(yīng)用。通過(guò)2.5D 封裝堆疊多顆HBM內(nèi)存。這些芯片都是在擁有先進(jìn)制程的基礎(chǔ)上,為了進(jìn)一步提升芯片性能。
昇騰910是華為海思的首款A(yù)I處理器,它的計(jì)算能力達(dá)到了256TFlops,單卡能力在A100/A800之上的,HBM的算力與對(duì)手相比仍有落差。昇騰920是24年底將發(fā)布的昇騰920,將采用了7納米的制程,計(jì)算能力達(dá)到了400TFlops,將是目前全球最強(qiáng)大的AI處理器之一。
華為團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)制造廠商與下游封測(cè)廠通力推進(jìn)HBM產(chǎn)線。昇騰芯片已經(jīng)有望搭載自家的HBM,從而實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)AI芯片的絕地反擊。
國(guó)產(chǎn)HBM制造隊(duì)列
根據(jù)未來(lái)半導(dǎo)體調(diào)研,國(guó)內(nèi)至少在2021年就做出了自主研發(fā)HBM的計(jì)劃,當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)芯片正一個(gè)個(gè)成為美國(guó)打擊的目標(biāo),但如今我們的企業(yè)還一個(gè)個(gè)屹立不倒。雖然趕不上國(guó)際三巨頭均生產(chǎn)最新HBM3芯片以及HBM3E,我們有信心拿下HBM2。
昇維旭是一家具有深圳國(guó)資背景的高新技術(shù)企業(yè)其主要產(chǎn)品面向數(shù)據(jù)中心、智能手機(jī)等應(yīng)用場(chǎng)景的存儲(chǔ)芯片。有規(guī)劃投資超3000億人民幣建造12吋DRAM廠,規(guī)劃總產(chǎn)能14萬(wàn)片/月。一期預(yù)計(jì)2024年上半年試產(chǎn)。網(wǎng)傳其HBM 23年已立項(xiàng),24年晶圓流片并導(dǎo)入封測(cè)端,25 年不斷調(diào)試,26年推出最終產(chǎn)品HBM3。DRAM顆粒指日可待。
長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)是中國(guó)最大的DRAM內(nèi)存生產(chǎn)商。到2023年,長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)在全球DRAM市場(chǎng)的份額還不到1%。2024年上半年長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)合肥工廠一期已滿負(fù)荷生產(chǎn),達(dá)到了12萬(wàn)片每月的產(chǎn)能。2024年底二期擴(kuò)建完成,目標(biāo)實(shí)現(xiàn)30萬(wàn)片每月的產(chǎn)能,將占全球DRAM內(nèi)存市場(chǎng)的5-10%。二工廠將擁有最先進(jìn)的 DRAM以及芯片垂直堆疊技術(shù),以復(fù)制 HBM 芯片的架構(gòu)。同時(shí),正在開(kāi)發(fā)混合鍵合、TSV等先進(jìn)封裝技術(shù),以創(chuàng)造更強(qiáng)大的 HBM 產(chǎn)品(如將 8 個(gè)或 12 個(gè)具有寬接口的存儲(chǔ)器件堆疊在一起,或者HBM3),將給下游封測(cè)廠帶來(lái)機(jī)會(huì)。
2018年,長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)成功研發(fā)了國(guó)內(nèi)首個(gè)8Gb DDR4芯片,2019年三季度成功量產(chǎn)了DDR4/LPDDR4/LPDDR4X芯片2023年11月長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)正式推出LPDDR5系列,首次采用3D層疊封裝封裝,與國(guó)際水平接軌。與上一代LPDDR4相比,長(zhǎng)鑫LPDDR5單一顆粒的容量和速率均提升50%,分別達(dá)12Gb和6400Mbps,同時(shí)功耗降低30%。
目前長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)與通富微電合作開(kāi)發(fā)了HBM 芯片樣品,通富微電具備HBM的3D封裝能力,但仍處于成長(zhǎng)期,公司2.5D/3D生產(chǎn)線建成后,將實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)在HBM高性能封裝技術(shù)領(lǐng)域的突破。
福建晉華是福建省電子信息(集團(tuán))旗下的控股子公司,以,攻堅(jiān)集成電路內(nèi)存芯片自主技術(shù)與合作伙伴共創(chuàng)雙贏為使命,推出了基于 HBM 技術(shù)的DRAM內(nèi)存模組并實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)。外傳晉華 HBM 產(chǎn)品已流片,采納了3D封裝技術(shù),實(shí)現(xiàn)高帶寬、低延遲,廣泛應(yīng)用于高性能計(jì)算、人工智能等領(lǐng)域。
福建晉華建設(shè)有12吋內(nèi)存晶圓廠生產(chǎn)線,開(kāi)發(fā)先進(jìn)存儲(chǔ)器技術(shù)和制程工藝。其投資規(guī)模非常龐大,一期計(jì)劃投資53億美元,建設(shè)6萬(wàn)片每月的產(chǎn)能,二期和三期計(jì)劃投資150億美元,建設(shè)18萬(wàn)片每月的產(chǎn)能,總投資超過(guò)200億美元,總產(chǎn)能達(dá)到24萬(wàn)片每月,相當(dāng)于長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)的兩倍。
武漢新芯是長(zhǎng)江存儲(chǔ)集團(tuán)下面的兄弟,除了生產(chǎn)邏輯芯片、CIS傳感器及NOR閃存和 3D NAND外,還擁有晶棧?Xtacking晶圓級(jí)三維集成技術(shù)平臺(tái)集成TSV混合鍵合多片晶圓堆疊技術(shù)(Multi-Wafer Stacking);C2W混合鍵合/Hybrid Bonding、晶圓堆疊技術(shù)3DLink?,包括兩片晶圓堆疊技術(shù) S-stacking?、多片晶圓堆疊技術(shù) M-stacking?和芯片 - 晶圓異質(zhì)集成技術(shù) Hi-stacking?。
憑借前道晶圓制造廠的先發(fā)優(yōu)勢(shì),武漢新芯于2024年2月啟動(dòng)建設(shè)HBM產(chǎn)線建設(shè)包括高帶寬存儲(chǔ)芯粒先進(jìn)封裝技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)線建設(shè)、C2W混合鍵合技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目標(biāo)月產(chǎn)能分別為12英寸晶圓3000片。2025年以后持續(xù)推進(jìn)高帶寬存儲(chǔ)器的多晶圓三維集成技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化、C2W混合鍵合技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目和高容值密度深溝槽電容制造工藝技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目。
3D Dram是存儲(chǔ)芯片的未來(lái)發(fā)展方向 , 存儲(chǔ)大廠龍正虎頭,中國(guó)的存儲(chǔ)大廠豈會(huì)缺席。當(dāng)切換為國(guó)產(chǎn) HBM,產(chǎn)能缺口下給了封測(cè)廠巨大機(jī)會(huì)。
國(guó)產(chǎn)HBM封測(cè)隊(duì)列
目前,后道封測(cè)廠通富微電、長(zhǎng)電科技、盛合晶微擁有HBM的封測(cè)能力
通富微電持續(xù)布局DRAM和NAND,存儲(chǔ)器封測(cè)領(lǐng)域處于第一梯隊(duì),在存儲(chǔ)封測(cè)業(yè)務(wù)國(guó)內(nèi)遙遙領(lǐng)先。公司是國(guó)內(nèi)首家完成基于TSV技術(shù)的3D DRAM封裝開(kāi)發(fā)的封測(cè)廠。擁有先進(jìn)封裝平臺(tái) VISionS (2.5D/3D/MCM-Chiplet),有涉及AMD Rx 7900 m GPU的封測(cè)項(xiàng)目。子公司正在大規(guī)模建設(shè)存儲(chǔ)器封裝項(xiàng)目。
南通通富面向HBM,規(guī)劃建設(shè)高帶寬存儲(chǔ)芯粒先進(jìn)封裝技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目,建成后形成年產(chǎn)高帶寬存儲(chǔ)芯粒產(chǎn)品產(chǎn)品共3.6萬(wàn)片生產(chǎn)能力;
通富超威(蘇州)定位國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平高性能計(jì)算處理器封裝測(cè)試研發(fā)生產(chǎn)基地。投資34.5億元高性能集成電路封裝測(cè)試項(xiàng)目2023年上半年開(kāi)工,一期計(jì)劃2025年年底投產(chǎn),后續(xù)或總投資100億元建設(shè)超威高性能集成電路項(xiàng)目。
蘇州通富超威半導(dǎo)體有限公司新投資9億高性能運(yùn)算芯片封測(cè)及先進(jìn)封裝產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目2024年首期投產(chǎn),可實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)處理器測(cè)試2000萬(wàn)顆/年、晶圓測(cè)試28000片/年。
通富通科存儲(chǔ)器產(chǎn)品封測(cè)和功率器件產(chǎn)品封測(cè)項(xiàng)目項(xiàng)目總投資45億一期、二期已量產(chǎn)。新增存儲(chǔ)器產(chǎn)品封裝測(cè)試10800萬(wàn)塊的生產(chǎn)能力。
長(zhǎng)電科技在存儲(chǔ)市場(chǎng)封測(cè)服務(wù)覆蓋 DRAM,F(xiàn)lash 等各種存儲(chǔ)芯片產(chǎn)品,擁有 20多年 memory 封裝量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),16 層 NAND flash 堆疊,35um 超薄芯片制程能力,Hybrid 異型堆疊等,都處于國(guó)內(nèi)行業(yè)領(lǐng)先的地位。
長(zhǎng)電科技專為HBM設(shè)計(jì)的XDFOI高密度扇出型封裝解決方案,XDFOI技術(shù)是一種面向Chiplet的極高密度、多扇出型封裝高密度異構(gòu)集成解決方案,覆蓋了當(dāng)前市場(chǎng)上的主流2.5D Chiplet方案并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
3月份,公司斥資6億美元收購(gòu)西部數(shù)據(jù)旗下公司,拓展公司在存儲(chǔ)領(lǐng)域的布局。晟碟半導(dǎo)體產(chǎn)品類(lèi)型主要包括iNAND閃存模塊,SD、MicroSD存儲(chǔ)器等。
長(zhǎng)電微電子面向高算力芯片的晶圓級(jí)微系統(tǒng)集成高端制造項(xiàng)目總投資100億,2022年7月開(kāi)工,晶圓級(jí)/倒裝年產(chǎn)60億顆;項(xiàng)目一期2024 年上半年開(kāi)始設(shè)備進(jìn)場(chǎng),6-7月竣工投產(chǎn)。
長(zhǎng)電紹興項(xiàng)目面向CPU/GPU/HB,啟動(dòng)了投資投資80億元的中道先進(jìn)封裝生產(chǎn)線(HDFO高密度扇出封裝、eWLB、A-eWLB))項(xiàng)目,2022年9月投產(chǎn),年產(chǎn)12吋封裝48萬(wàn)片,每月12吋產(chǎn)出2000-5000片。
盛合精微擁有面向先進(jìn)封裝的3D創(chuàng)新研發(fā)平臺(tái)——3D SiP SmartPoser? Key Applications,實(shí)現(xiàn)高密度、高集成度、超薄3D集成。3DFO晶圓級(jí)系統(tǒng)集成技術(shù),具有高密度RDL和TIV特性,可實(shí)現(xiàn)高密度互連,并為各種應(yīng)用如移動(dòng)、高性能計(jì)算等提供高性能封裝方案。
盛合晶微一期工廠總投資10.5億美元,主打中段硅片制造集成。二期工廠總投資100億元(12億美元),由三維多芯片集成封裝、超大尺寸Fan-out先進(jìn)封裝技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)線建設(shè)、2.5D硅轉(zhuǎn)接板及硅通孔技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)線建設(shè)組成。三維多芯片集成封裝項(xiàng)目建成后達(dá)產(chǎn)年將形成金屬Bump96萬(wàn)片/年)、3D封裝19.2萬(wàn)片/年。超高密度互聯(lián)三維多芯片集成封裝項(xiàng)目目標(biāo)是形成月產(chǎn)能達(dá)4000片(12 英寸)的量產(chǎn)能力。
國(guó)產(chǎn)存儲(chǔ)封測(cè)隊(duì)列
合肥沛頓存儲(chǔ)科技有限公司專注于DRAM、NAND FLASH封裝,擁有wBGA/FBGA、FlipChip、TSV技術(shù)(DDR4封裝);多層芯片封裝和系統(tǒng)級(jí)封裝;Sip、uPOP堆疊封裝技術(shù)。目集成電路先進(jìn)封測(cè)和模組制造項(xiàng)目總投資金額100億元,一期(一期投資30.6億元)達(dá)產(chǎn)后,每月10萬(wàn)片動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)晶圓封裝測(cè)試和2萬(wàn)片閃存晶圓的存儲(chǔ)封裝產(chǎn)能。二期建設(shè)預(yù)計(jì)到2025年,月封裝測(cè)試產(chǎn)量將達(dá)到約6000萬(wàn)顆。
元成科技(蘇州)有限公司(原力成蘇州)專注于存儲(chǔ)芯片;閃存芯片、內(nèi)存芯片及邏輯芯片,擁有多層晶片疊封技術(shù)、FCCSP、銅柱凸點(diǎn)、BGA、QFN;SiP和多層疊die技術(shù)(2.5D)。存儲(chǔ)芯片年封測(cè)產(chǎn)能超過(guò)5.5億顆,并入江龍波后,提升存儲(chǔ)芯片封裝測(cè)試能力。
海太半導(dǎo)體(無(wú)錫)有限公司專注于DRAM、NAND。封裝20納米DRAM封測(cè)、模組封測(cè)、高階混合封裝(Hybirid,F(xiàn)C+WB)工藝。HBM3后工序封裝。高堆疊產(chǎn)品(16D)產(chǎn)能占據(jù)海力士40%~50%左右。掌握了的技術(shù)的技術(shù)突破。完成了1制程DRAM的驗(yàn)證和量產(chǎn)。
宏茂微電子(上海)有限公司有3D NAND Flash產(chǎn)品堆棧式封裝(Raw NAND , EMMC , UFS),實(shí)現(xiàn)3D NAND芯片封測(cè)的規(guī)模量產(chǎn)。同時(shí)建有大容量存儲(chǔ)芯片封測(cè)產(chǎn)線技術(shù)改造項(xiàng)目。
浙江甚湖科技有限公司有多層芯片疊加(最多16DIE)封裝和SiP封裝、2.5D技術(shù),芯項(xiàng)目計(jì)劃投資11億元,代建用地44畝,建設(shè)年產(chǎn)2000萬(wàn)顆高端芯片F(xiàn)C+2.5D先進(jìn)封裝測(cè)試生產(chǎn)基地
龍芯中科(鶴壁)技術(shù)有限公司專注于龍芯一號(hào)、二號(hào)、三號(hào)等系列芯片封裝,有FC-BGA、2.5D、Chiplet封裝組技術(shù)。龍芯中科芯片封裝項(xiàng)目總投資13億元(分三期)一期項(xiàng)目2023年10月投產(chǎn),每年可封裝測(cè)試芯片500萬(wàn)至1000萬(wàn)片。未來(lái)3至5年,將根據(jù)市場(chǎng)需求有序推進(jìn)二期、三期建設(shè)。三期項(xiàng)目全部達(dá)產(chǎn)后,年可封裝測(cè)試芯片3000萬(wàn)片,預(yù)計(jì)年稅收超2億元。
惠州佰維存儲(chǔ)科技有限公司掌握16層疊Die、30~40μm超薄Die、多芯片異構(gòu)集成等先進(jìn)封裝工藝,為NAND、DRAM芯片和SiP封裝產(chǎn)品的創(chuàng)新力及大規(guī)模量產(chǎn)提供支持。其在東莞松山湖高新區(qū)落地的“晶圓級(jí)先進(jìn)封測(cè)制造項(xiàng)目”是通過(guò)TSV和混合鍵合工藝實(shí)現(xiàn)針對(duì)DRAM顆粒的多層堆疊封裝,甚至是異質(zhì)集成。
深圳市晶存科技有限公司有DRAM,總投資超10億先進(jìn)存儲(chǔ)芯片測(cè)試及封裝產(chǎn)線的重要基地,2024開(kāi)工。
廣西桂芯半導(dǎo)體科技有限公司儲(chǔ)類(lèi)封裝領(lǐng)域項(xiàng)目總投資10億三期項(xiàng)目,WLCSP/FOWLP 110億顆/年。
四川和恩泰半導(dǎo)體有限公司總投資6億元和恩泰半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片封裝測(cè)試項(xiàng)目,2021年投產(chǎn),年產(chǎn)能5000萬(wàn)片存儲(chǔ)芯片(SiP封裝工藝年產(chǎn)能500-800KK)。
國(guó)產(chǎn)HBM剛剛起步
國(guó)內(nèi)目前可以攻克HBM2。美國(guó)并未對(duì) HBM 芯片本身的出口施加限制,但 HBM3 芯片含有美帝限制的技術(shù),包括華為在內(nèi)的許多中國(guó)公司被禁止使用。然而,我們?nèi)孕枰七M(jìn)自己的HBM3 所需的技術(shù),并且在一次次制裁中取得突破。生產(chǎn) HBM 不僅需要高質(zhì)量的 DRAM 生產(chǎn)能力,還需要先進(jìn)封裝技術(shù)將這些芯片堆疊連接。
中國(guó)目前沒(méi)有哪家企業(yè)能夠量產(chǎn)高階HBM芯片來(lái)加速 AI 計(jì)算,至少要等到2025年甚至更長(zhǎng)時(shí)間,中國(guó)面臨著相當(dāng)長(zhǎng)的路要走。國(guó)際上能夠做HBM的都是IDM大廠包攬?jiān)O(shè)計(jì)制造和封測(cè),中國(guó)企業(yè)在未來(lái)幾年內(nèi)很難具備挑戰(zhàn)美光、三星和 SK 海力士地位的實(shí)力。
3D NAND
NAND閃存結(jié)構(gòu)從最初的2D到如今的3D、4D。2023年的卷王難分仲伯,SK 海力士可以堆300層,鎧俠可以堆218層,SK海力士可以堆321層。三星預(yù)測(cè)到2030年將出現(xiàn)1000層NAND。鎧俠表示將在2031年批量生產(chǎn)超過(guò) 1000 層的 3D NAND 存儲(chǔ)器。目前 NAND 閃存行業(yè)已度過(guò)了最艱難的 2023 年,今年將進(jìn)入上升期,預(yù)計(jì) 2023~2027 年的閃存需求總量復(fù)合增長(zhǎng)率可達(dá) 21%,單臺(tái)設(shè)備平均容量的復(fù)合增長(zhǎng)率為 20%。
三星V-NAND技術(shù)通過(guò)改良型的Charge Trap Flash技術(shù)在一個(gè)3D的空間內(nèi)垂直互連各個(gè)層面的存儲(chǔ)單元,使得在同樣的平面內(nèi)獲得更多的存儲(chǔ)空間。三星V-NAND閃存還放棄浮柵極MOSFET,使用電荷攫取閃存設(shè)計(jì)。
三星電子已開(kāi)始量產(chǎn)其基于雙堆棧架構(gòu)的第 9 代 V-NAND 內(nèi)存,。第一批基于其最新 NAND 技術(shù)的芯片采用三級(jí)單元 (TLC) 架構(gòu),容量為 1 Tb,數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá) 3.2 GT/s。該公司當(dāng)?shù)?8 代 V-NAND 為 236 層,有傳言稱第 9 代 V-NAND 將其提升至 290-300層,再往后的第十代則會(huì)達(dá)到430層左右。
目前三星在西安的工廠已建立了投資超40億美元的半導(dǎo)體封測(cè)線,可封裝月產(chǎn)能達(dá)20萬(wàn)片12英寸晶圓,占三星NAND閃存產(chǎn)總量的40%以上。2024切換至236層(V8)NAND閃存。
鎧俠正加速BiCS FLASH 3D立體堆疊閃存技術(shù)研發(fā)進(jìn)程。該技術(shù)首先堆疊板狀電極,然后打開(kāi)穿過(guò)它們的孔并連接電極,從而一次為所有層形成存儲(chǔ)單元以降低制造成本。此外,為了實(shí)現(xiàn)更大的存儲(chǔ)容量,KIOXIA十多年來(lái)一直在繼續(xù)R&D增加層,目前已推出最高218層的BiCS FlASH閃存產(chǎn)品。
2023年鎧俠宣布第八代BiCS 3D NAND 存儲(chǔ)器堆疊了218層,應(yīng)用了先進(jìn)的晶圓鍵合、橫向收縮技術(shù),并在橫向收縮、縱向收縮方面取得平衡,存儲(chǔ)密度比上代提升超過(guò)50%,達(dá)到了1Tb(128GB),接口速度3200MT/s。
23年8月SK海力士公布了321層 4D NAND閃存并計(jì)劃于2025年上半期開(kāi)始量產(chǎn),這是目前堆疊層數(shù)最多的閃存。與上一代238層512Gb NAND相比,生產(chǎn)效率提高了59%。每個(gè)硅芯片可提供 1Tbit 的存儲(chǔ)容量,同時(shí)利用 3 位/單元 (TLC) 多級(jí)存儲(chǔ)方法,存儲(chǔ)密度提高了 41%。
在中國(guó)市場(chǎng),SK海力士將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到其半導(dǎo)體制造工廠所在地?zé)o錫,在重慶的封測(cè)廠,占到整個(gè)SK海力士閃存產(chǎn)品的40%以上,其投資12億美元建設(shè)Nand Flash封裝測(cè)試生產(chǎn)線2020年量產(chǎn),年生產(chǎn)芯片20億片。
長(zhǎng)江存儲(chǔ)是中國(guó)大陸第一家專攻3D NAND芯片廠,可提供3D NAND閃存晶圓及顆粒, 嵌入式存儲(chǔ)芯片以及消費(fèi)級(jí)、企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤(pán)等產(chǎn)品。晶棧(?)Xtacking(?) 是長(zhǎng)江存儲(chǔ)核心技術(shù),已發(fā)展到第三代 3D QLC閃存技術(shù)的產(chǎn)品X3-6070 QLC 較上代 IO 速度提升 50%、存儲(chǔ)密度提高 70%、擦寫(xiě)壽命達(dá) 4000 次 P / E。2022 年初率先實(shí)現(xiàn)232層3D NAND 量產(chǎn),首次領(lǐng)先海外廠商。長(zhǎng)江存儲(chǔ)在研發(fā)超過(guò) 300 層的 NAND 閃存,計(jì)劃在2024年下半年新品上市。
當(dāng)前,3D NAND 的堆疊層數(shù)提升成為業(yè)界新問(wèn)題,推動(dòng) QLC NAND 的應(yīng)用將是大勢(shì)所趨。
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