今年7月，為進一步加速美國先進封裝產(chǎn)能建設，美國商務部宣布推出高達16億美元的研發(fā)激勵舉措。此前的4月，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省為旨在實現(xiàn)尖端半導體國產(chǎn)化的半導體企業(yè)Rapidus公司追加提供最多5900億日元補貼，其中超過500億日元用于先進封裝技術研發(fā)。近來，由于先進封裝可以大幅提高芯片良率、降低設計復雜度及減少芯片制造成本，已成為美日對華半導體競爭的最前沿。

摩爾定律放緩，封裝技術重要性凸顯

制造半導體產(chǎn)品首先是根據(jù)所需功能設計芯片，其后進入制程工序，前端主要是晶圓制作和光刻，后端主要是芯片的封裝。根據(jù)摩爾定律（由英特爾創(chuàng)始人之一戈登·摩爾提出的觀察性規(guī)律，揭示了信息技術進步的速度，特別是集成電路中晶體管密度的指數(shù)級增長），芯片可容納的晶體管數(shù)量大約每18至24個月翻一番，處理器性能也會提升一倍，同時價格下降為之前的一半。摩爾定律對半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了重要指引與推動作用。過去，為延續(xù)摩爾定律，企業(yè)往往以提升單個芯片性能為目標，在晶體管縮放技術上不斷探索，聚焦半導體制造前端工藝。但是，隨著產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、智能化快速發(fā)展，特別是新一代科技變革中人工智能爆發(fā)式發(fā)展，世界對計算的需求呈現(xiàn)指數(shù)級增長，對性能更強、功耗更低、更具性價比的芯片需求大幅增加。而隨著晶體管縮小逼近物理極限，同時存在短道溝效應導致的漏電、發(fā)熱和功耗嚴重等問題，摩爾定律放緩，先進封裝技術成為超越摩爾定律的重要賽道。先進封裝以提升系統(tǒng)性能為目標，通過優(yōu)化芯片間互連，將多個不同性能的芯片集成在一個系統(tǒng)內，進而在系統(tǒng)層面實現(xiàn)算力、功耗和集成度等方面的提升，從而突破摩爾定律限制。先進封裝技術是半導體技術發(fā)展的必然方向，隨著人工智能、高性能計算等應用對于先進封裝的需求快速提升，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊。因此，技術領先的國家不僅在全球半導體價值鏈重塑中擁有更大優(yōu)勢，而且其優(yōu)勢可擴大至對先進封裝高需求的其他領域。

美日“強強聯(lián)合”，布局先進封裝領域

美日均為全球半導體供應鏈中的關鍵參與者，兩國聯(lián)手后將在先進封裝所需設備與材料領域形成顯著優(yōu)勢。美國是全球半導體產(chǎn)業(yè)的領導者，占據(jù)全球半導體供應鏈總價值的40%左右，在研發(fā)投入、芯片設計、制造技術與工藝方面保持領先地位，美日企業(yè)大約供應了全球70%左右的晶圓廠設備。先進封裝生產(chǎn)線設備由芯片封裝原有后道設備與新增中前道設備構成，美國企業(yè)在薄膜沉積設備、刻蝕設備、鍵合機、電鍍設備等領域的市場占比較高，而日本在光刻機、涂膠顯影設備、劃片機、減薄機、清洗設備等領域具有領先優(yōu)勢，并且在主要零部件領域占據(jù)全球50%左右的市場份額。因此，美日企業(yè)幾乎聯(lián)合主導了先進封裝所需的主要設備領域。日本在先進封裝材料領域具有顯著優(yōu)勢，彌補了美國發(fā)展先進封裝技術的不足。日本占據(jù)全球半導體材料60%以上的市場份額，并且在封裝材料領域如引線框架、鍵合線、晶圓膜、芯片粘結材料、底部填充材料及熱界面材料等占據(jù)較大的市場份額，在先進封裝所需的部分核心材料領域擁有絕對優(yōu)勢，如高端環(huán)氧塑封料產(chǎn)品市場、高端封裝載板等，在光敏聚酰亞胺領域，美日合計市場占比高達90%以上。因此，美日聯(lián)合可以依托制造設備、零部件與材料領域的優(yōu)勢，加快推進先進封裝技術研發(fā)、應用及標準制定，進一步夯實在半導體技術領域的國際領先地位。

近年來，美日積極布局先進封裝領域。2023年11月，美國政府啟動約30億美元的國家先進封裝制造計劃（NAPMP），旨在提升美國半導體的先進封裝能力，彌補產(chǎn)業(yè)鏈短板，這是2022年美國“芯片法案”發(fā)布后的首個重大研發(fā)投資計劃。今年7月，美國商務部宣布了高達16億美元的研發(fā)激勵舉措，以加速先進封裝產(chǎn)能建設。

日本也將重振半導體產(chǎn)業(yè)視為關系國運的重要戰(zhàn)略目標。2021年6月，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省公布《半導體和數(shù)字產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略》，2023年6月發(fā)布了該戰(zhàn)略的修訂版本，為半導體等重要行業(yè)發(fā)展制定了更為清晰的推進路徑，其中明確指出要發(fā)展先進封裝，并且分為設立先進封裝研發(fā)基地、確立Chiplet（也稱為小芯片或微芯片，是一種將復雜芯片拆分成多個小型、獨立且可復用的模塊的設計方法）技術及實現(xiàn)和應用光Chiplet、模數(shù)混合So C（也稱“系統(tǒng)性芯片）等“三步走”。今年4月，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省為Rapidus公司追加提供最高5900億日元補貼，其中超過500億日元就用于先進封裝技術研發(fā)。

美日在半導體領域重點圍繞下一代半導體技術研發(fā)與產(chǎn)業(yè)應用等進行合作，兩國企業(yè)圍繞先進封裝領域的合作愈加頻繁。2023年11月，日本Resonac公司宣布，將在美國硅谷建立先進半導體封裝和材料研發(fā)中心。12月，美國應用材料公司與日本USHIO公司宣布針對3 D封裝應用的數(shù)字光刻技術締結戰(zhàn)略合作伙伴關系。今年4月，美國英特爾公司與14家日本半導體企業(yè)組成半導體后端制程標準化技術研究協(xié)會。6月，日本Rapidus公司與美國IBM公司宣布確立了2納米世代半導體芯片封裝量產(chǎn)技術合作伙伴關系。7月，Resonac公司宣布，十家美日半導體企業(yè)共同成立下一代半導體封裝研發(fā)聯(lián)盟“US-JOINT”，目標是開發(fā)尖端封裝的后制程技術，驗證五至十年后實現(xiàn)實用化的新封裝結構。其將在美國硅谷設立研發(fā)基地，預計今年將開始潔凈室的建設與設備安裝，2025年全面投入運營。

2 0 2 4 年3月2 0日，美國總統(tǒng)拜登訪問英特爾工廠。拜登宣布，美國商務部與英特爾公司達成初步協(xié)議，英特爾公司在亞利桑那州、俄亥俄州、新墨西哥州和俄勒岡州的計算機芯片工廠將獲得1 9 5 億美元的補貼。

對華競爭意味凸顯,中國國產(chǎn)化順勢加速

美日圍繞先進封裝領域的合作密度增加，其不僅迎合半導體制造技術的發(fā)展趨向、整合兩國優(yōu)勢夯實國際領先地位，也欲引領全球半導體產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈重塑，對華競爭意味凸顯。

在美日聯(lián)合對華半導體競爭加劇的背景下，先進封裝被視為中國“彎道超車”的重要渠道。當前，受美日等對華半導體遏制影響，中國在先進制程技術領域的發(fā)展面臨巨大挑戰(zhàn)，而先進封裝技術可能會在彌補晶圓制造限制方面發(fā)揮更大作用，例如根據(jù)臺積電規(guī)格簡單測算，兩顆14納米堆疊后的晶體管數(shù)量達到57.76百萬個，接近1 0納米的數(shù)量水平，即性能上大體接近10納米芯片性能，中國可以通過先進封裝技術向下突破美國的制程封鎖。與此同時，先進封裝市場前景廣闊，中國在封裝領域已形成一定優(yōu)勢。根據(jù)市場研究機構Y o l e Group數(shù)據(jù)預測，全球先進封裝市場規(guī)模將從2023年的378億美元增長至2029年的695億美元，年均復合增長率達11%。另外，與設計和晶圓制造相比，封裝行業(yè)進入壁壘較低，目前半導體封裝測試（封測）已成為中國半導體產(chǎn)業(yè)鏈中競爭力最強的環(huán)節(jié)。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院、中泰證券發(fā)布的研究報告，2023年，長電科技、通富微電、華天科技與智路封測等國內企業(yè)分別位列全球委外封測廠商（OSAT）的第三、四、六、七名，市場占有率合計達25.8%。盡管在中國封測市場中，先進封裝滲透率仍低于國際水平，但是整體呈現(xiàn)上升趨勢，中國先進封裝市場規(guī)模從2016年的187.7億元增長至2020年的351.3億元，年均復合增長率高達17%左右，預計2025年中國先進封裝市場規(guī)模將超過1100億元。

在先進封裝領域，當前美日對華競爭集中在拉大技術代際差方面，但隨著中國在封測領域的優(yōu)勢擴大及先進封裝技術的逐步突破，不排除其通過加強相關設備與材料（兩國在這兩個領域仍處于主導地位）的出口管制等來直接遏制中國發(fā)展的可能。因此，中國應努力掌握主動權，加速國產(chǎn)化替代，提升龍頭企業(yè)發(fā)展韌性。近年來，國內封測龍頭企業(yè)快速布局各類先進封裝技術并不斷取得突破。例如，高密度多維異構集成系列工藝已進入穩(wěn)定量產(chǎn)階段，可為客戶提供外形更輕薄、數(shù)據(jù)傳輸速度更快、功率損耗更小的芯片成品制造解決方案；也有企業(yè)提前布局多芯片組件、集成扇出封裝、2.5D/3D等先進封裝技術，取得一定的技術優(yōu)勢。

但是，也需要認識到，盡管先進封裝相關制造、設備與材料等國產(chǎn)化初顯成效，但是電鍍設備、貼片機、劃片機、薄膜沉積設備等領域進口依賴仍然較高，底部填充膠、高性能熱界面材料、臨時鍵合膠、光敏性聚酰亞胺、光敏樹脂等核心材料的國產(chǎn)替代率較低，仍依賴于從美日歐的進口。鑒于此，中國應明晰先進封裝技術發(fā)展的難點痛點堵點，從政策、人才、資金等多端發(fā)力，引導企業(yè)夯實已有技術與市場優(yōu)勢，持續(xù)加大研發(fā)投入，努力提升生產(chǎn)技術水平，優(yōu)化產(chǎn)品性能，進而提升國際競爭力與強化發(fā)展韌性。（作者為中國社科院日本研究所副研究員）