得益于高性能计算芯片以及消费电子产品需求的快速增强，全球主要半导体制造厂商不断扩大先进封装产能，带动先进封装设备市场也进入高速成长阶段。集邦咨询数据显示，先进封装设备销售额预计在2024年增长10％以上，2025年有望超过20％。与此同时，随着先进封装技术的发展，相关设备的创新迭代也在加速，创造出更多新的市场机遇。
大厂热情不减，全球迎先进封装扩产潮
近年来，在AI浪潮的推动下，高性能HPC等对芯片需求持续高涨，加之智能手机、AI PC、HBM等的需要不断增加，均推动了先进封装的发展。目前，全球各地均迎来一波新建先进封装产能的潮流。
最新消息显示，台积电收购群创南科厂，将投资建设CoWoS产能，预计明年4月开始交机、最快下半年即可投产。此外，台积电还在中国台湾地区的竹南、台中、嘉义等台增建先进封装产能。美光虽在与台积电竞购群创南科厂中失利，但扩增先进封装产能的计划不变，近日又有消息传出将购买友达的两座厂房，交易预计年底完成，明年下半年开始投产。前不久，SK海力士也与美国商务部签署初步备忘录，将在美国印第安纳州投资一座先进封装厂，并有望获得最高4.5亿美元的直接补助和最高5亿美元的贷款。今年4月，SK海力士便曾宣布将投资38.7亿美元在印第安纳州建设先进封装厂。此外，英特尔在美国新墨西哥州、马来西亚居林和槟城，三星在韩国，日月光在中国台湾地区均有新增先进封装产能的计划传出。
中国大陆对先进封装项目的投建也是热情不减，包括华天科技先进封测项目、通富微电先进封装项目、长电微电子晶圆级微系统集成高端制造项目、松山湖佰维存储晶圆级封测项目等。根据市场研究机构Yole Group预测，先进封装在整体封装市场中的比例将于2025年超过非先进封装、达到51.03％，2023-2029年先进封装市场的复合年增长率将达到11%，市场规模将扩大至695亿美元。
而先进封装产能的扩张直接带动了先进封装设备市场的增长。与传统封装技术不同，随着科技进步，封装技术已从单一芯片封装进化为可将复数芯片整合为更高密度、更高效能的先进封装技术。很多工艺与前段制程密切衔接，如硅通孔（TSV）、重布线（RDL）等，所需设备也有了巨大变化和发展，包括涂胶设备、刻蚀机、光刻机、PVD、CVD、晶圆键合设备、检测设备等。
设备迭代加速：更高精度、效率和可靠性
随着先进封装技术的发展，相关设备也在不断演进。先进封装设备在精度、速度、功能复杂性、材料适应性以及自动化程度等方面均优于传统封装设备。以TSV技术为例，TSV是一种在硅基板上垂直穿透通孔，实现芯片间三维互联的工艺技术。TSV工艺设备涉及多个关键步骤，包括通孔刻蚀、绝缘层/阻挡层/种子层沉积、通孔内导电物质填充、晶圆减薄以及晶圆键合等，其中涉及深孔刻蚀设备，PVD、CVD设备，电镀设备，晶圆减薄设备，晶圆键合设备等。
深孔刻蚀设备用于在硅基板上形成垂直穿透的通孔，是TSV的主要工艺设备之一。应用材料和泛林半导体等国外厂商，在设备的刻蚀精度、稳定性和生产效率方面处于行业领先地位。近年来，国内企业在深硅刻蚀设备领域也取得了显著进展。例如，中微半导体和北方微电子等公司研制的深硅等离子刻蚀机已经能够投入硅通孔刻蚀的研发及量产中。其中，北方微电子的DSE200系列刻蚀机能够实现高达50:1的硅高深宽比刻蚀，并具备优良的侧壁形貌控制和刻蚀选择比。
TSV工艺要求晶圆减薄至50μm甚至更薄，以便使硅孔底部的铜暴露出来为下一步的互连做准备。因此，晶圆减薄设备需要具备高精度、高稳定性和低损伤等特点。随着半导体技术的不断发展，晶圆减薄设备在精度、效率和稳定性方面不断提升。国内外多家厂商都在积极研发更加先进的晶圆减薄设备以满足市场需求。
PVD技术通过真空蒸发、溅射或弧放电等方式将金属、合金或陶瓷等材料沉积在基板表面。随着技术的不断发展，PVD设备逐渐向着多功能、高速、高效的集成系统方向发展。例如，一些先进的PVD设备能够调节膜的成分，并采用多种不同的沉积技术，实现成膜过程的全自动化。CVD技术通过化学反应在基板表面或内部形成薄膜。目前，CVD技术已广泛应用于微电子器件、光学器件等领域。PECVD作为CVD技术的一种重要形式，能够在低压下使用电子和离子等活性物质催化产生化学反应，形成高质量的薄膜。随着技术的进步，PECVD设备在薄膜质量、制备效率和生产成本等方面不断优化。
RDL技术通过在芯片上增加额外的布线层，以提高封装的性能和可靠性，同样是先进封装的关键技术之一，关键步骤包括电介质沉积、湿法或干法蚀刻、阻挡层和籽晶层沉积以及镀铜等，设备方面涉及到涂胶机、光刻机、刻蚀机、溅射台、电镀设备等。随着RDL工艺对精度、效率和可靠性的提高，这些设备也在不断创新迭代。
比如涂胶机用于在芯片表面涂覆光刻胶，以定义出RDL图形的轮廓。近年来，涂胶机在涂覆均匀性、稳定性和效率方面取得了显著进步。新一代的涂胶机采用了先进的旋涂技术，能够在高转速下实现精准的光刻胶涂覆，确保涂层的厚度和均匀性达到最优。在RDL工艺中，光刻机同样是核心设备，用于将RDL图形从掩膜转移到涂有光刻胶的芯片表面。随着技术的不断进步，封装用光刻机的分辨率和精度也在持续提升。
刻蚀机在RDL工艺中用于去除晶圆表面未被光刻胶保护的部分，形成所需的电路图案。随着芯片尺寸的不断缩小，刻蚀机的精度和均匀性要求也越来越高。最新一代的刻蚀机采用了先进的等离子体刻蚀技术，能够在保持高刻蚀速率的同时，实现更好的刻蚀轮廓控制和更小的刻蚀损伤。此外，为了应对3D封装和异质集成等新兴技术的挑战，刻蚀机还在不断研发新的刻蚀工艺和材料。
溅射台在RDL工艺中用于在晶圆表面沉积金属层，以形成导电通路。随着薄膜沉积技术的不断发展，溅射台在沉积速率、薄膜均匀性和质量控制方面取得了显著进步。最新一代的溅射台采用了高能脉冲溅射技术，能够在提高沉积速率的同时，改善薄膜的致密性和附着力。此外，为了应对高集成度芯片的需求，溅射台还在不断研发新的靶材和沉积工艺。
