先进封装光刻设备：全球与国产头部企业的布局分析

本文涉及的先进封装光刻设备相关企业

随着人工智能（AI）和机器学习（ML）领域对计算性能需求的指数级增长，采用2.5D和3D先进封装技术实现芯片集成的需求急剧攀升。这些技术不仅提升了芯片集成度、缩短了芯片间距、加快了芯片间的电气连接速率，还优化了系统性能，满足了产品“轻、薄、短、小”的发展需求。

先进封装技术的关键——光刻设备

在先进封装流程中，光刻设备扮演着至关重要的角色。它们主要用于倒装（Flip Chip, FC）的凸块制作、重分布层（RDL）、2.5D/3D封装的TSV以及铜柱（Copper Pillar）等环节。不同于前道制造中用于器件成型的功能，后道光刻机主要用于实现金属电极接触，并且在湿制程工艺中也是不可或缺的。

图：光刻设备在先进封装的主要应用

来源：芯碁微装财报

掩膜光刻与直写光刻的应用差异

根据是否使用掩膜版，光刻技术可以分为掩膜光刻和直写光刻两大类：

- 掩膜光刻：进一步细分为接触式光刻、接近式光刻及投影式光刻。接触式光刻提供高精度但容易造成缺陷；接近式光刻减少了直接接触带来的问题，但精度较低；而投影式光刻则通过光学系统成像，实现了更高的精度。

- 直写光刻：无需掩膜直接进行扫描曝光，包括激光直写和电子束直写等方法。这种技术灵活应对设计变更，但生产速度较慢。

图：直写光刻、接近/接触式光刻以及投影式光刻示意图

表：掩膜光刻与直写光刻在下表不同细分市场的差异

全球领先企业与国产代表企业的布局

在全球范围内，IC前道光刻机市场主要由ASML、Canon、Nikon等厂商主导。而在IC后道封装领域，日本ORC、美国ONTO Innovation等企业占据领先地位。相比之下，国内企业如上海微电子已展现出较强的竞争力，在全球市场的占有率达到了37%，在中国大陆市场的占有率更是高达85%。

- 上海微电子：其SSB500系列步进投影光刻机适用于多种先进封装形式，能够满足Bumping、RDL和TSV等制程需求。

- 芯碁微装：WLP系列和PLP系列产品分别应用于集成电路和面板级先进封装，具备自动套刻、智能纠偏等功能，显著提升了制程效率和质量。

表：国际先进封装光刻设备主要企业代表

新兴技术和创新解决方案

为了克服传统光刻技术的局限性，行业正在开发多项新技术，例如可编程掩模技术、多列电子束光刻（MEBL）以及直写光刻技术。这些技术不仅提高了图案化的灵活性和精度，也为快速原型制作和高混合生产环境提供了新的解决方案。

结语

随着数据中心对AI芯片需求的持续增长，以Chiplet技术为代表的先进封装领域对新型封装技术的需求也在不断上升。同时，光刻工艺在封装应用中的重要性日益凸显，分辨率高且曝光面积大的后端光刻机成为了关键设备。面对这一趋势，国内外领先企业正通过技术创新不断提升自身竞争力，推动半导体产业的发展。