又一巨头,发力先进封装

智通财经网
Aug 16, 2025

长期以来,三星在晶圆代工领域的发展可谓屡遇波折。在先进制程技术的角逐中,尽管三星率先在3纳米工艺采用GAA全环绕栅极技术,试图弯道超车台积电,却因初期良率问题陷入被动。市场研究机构估算,三星制造3纳米芯片的成本较台积电高出约40%,导致高端客户订单流失,苹果英伟达等行业巨头持续向台积电靠拢。据TrendForce数据,2025年第一季度,台积电全球代工市场份额高达67.6%,三星却从上个季度的8.1%下滑至7.7%。

在制程推进上,三星原计划2027年量产的1.4纳米工艺,于2025年6月宣布推迟至2029年,测试线建设同步暂缓。同时,德州泰勒市尖端制程晶圆厂因客户匮乏,开业时间延迟至2026年,进一步凸显其在先进制程市场拓展的艰难。

然而,先进制程攻坚的压力下,三星已悄然将目光投向另一关键战场。近年来,先进封装已成为半导体行业的战略高地,面对晶圆代工的结构性挑战,这家科技巨头选择以加码先进封装技术作为突围路径,一系列新动作正陆续展开,为其在半导体竞争中开辟着新的可能性。

先进封装,三星技术突围战

70亿美元建厂,三星抢滩美国先进封装市场空白

在与特斯拉签署价值165亿美元的芯片代工大单后,三星迅速抛出一记重磅战略举措。近日,三星正式官宣,计划豪掷70亿美元在美国打造一座先进芯片封装工厂。这一消息瞬间点燃行业关注热情,成为全球半导体领域热议焦点。

上文提到,三星晶圆代工业务长期以来深陷泥沼。而特斯拉的巨额订单,犹如久旱逢甘霖,极大提升了三星的市值与市场信心,也为其后续投资计划注入了强心针,坚定了三星在美国市场进一步深耕布局的决心。

从规划来看,这座先进封装工厂选址美国,精准锚定美国半导体产业当前的薄弱环节。当下,美国在芯片设计与晶圆制造环节实力强劲,拥有英伟达、高通等设计巨头,台积电、英特尔也在当地设有晶圆厂,但高端封装技术却严重滞后,本土尚未建成高端封装设施。全球90%的先进封装产能集中在亚洲,美国本土缺乏2.5D/3D堆叠、Chiplet集成等关键技术设施。这一产业洼地成为三星战略切入的核心靶点。

这座70亿美元的封装工厂将成为三星“设计-制造-封装”一体化模式的关键环节。根据规划,工厂将聚焦高端封装技术,与德州泰勒晶圆厂形成协同,为客户提供从芯片设计到成品交付的全流程服务。这一布局精准卡位台积电的时间差——台积电美国先进封装厂最快2029年才能投产,三星若能率先落地,便能抢占宝贵的市场先发优势,在时间窗口上赢得先机。

值得注意的是,三星的投资节奏与订单获取形成联动。在拿下特斯拉订单十天后,其又斩获苹果图像传感器订单,显示出客户对其本土化产能的迫切需求。为规避美国关税壁垒,从芯片制造到封装测试的全流程本地化已成为必然选择,这进一步凸显了建设本土封装厂的紧迫性。

此外,从技术卡位角度而言,随着半导体技术演进,先进封装成为提升芯片性能、实现异构集成的关键路径。三星在先进封装领域的扩展计划剑指台积电凭借CoWoS技术占据的AI芯片封装主导地位。同时,在Chiplet生态构建上,三星通过将HBM高带宽内存与逻辑芯片高效协同封装,有望联合美国芯片设计企业,打造下一代Chiplet生态,在未来芯片技术竞争中占据有利位置。

再考虑到供应链布局角度,在美国本土建立封装产能,契合全球供应链本地化、安全化趋势。三星可依托德州泰勒晶圆厂,为客户提供从芯片设计、制造到封装的一站式服务,大幅缩短交付周期,提升对客户需求的响应速度。尤其在AI芯片需求井喷的当下,美国本土封装产能的补充,将为英伟达、AMD等高性能计算芯片企业提供更便捷、高效的供应链选择,增强三星在高端芯片市场的综合竞争力。

政策红利同样不可忽视。美国《芯片与科学法案》提供的520亿美元补贴中,25亿美元专门投向先进封装领域。三星的投资计划与政策导向高度契合,有望获得可观补贴支持,有效降低初期投资风险。

不过,三星这一布局并非坦途。美国建厂面临人力、能源成本高昂难题,较韩国高出30%-40%,如何平衡成本成为挑战。此外,美国半导体专业人才,特别是先进封装领域技术骨干存在缺口,三星需妥善解决人才招募与培养问题,才能确保工厂顺利运营。

总而言之,三星70亿美元的美国封装厂投资,既是对市场空白的精准卡位,也是其半导体业务战略转型的关键落子。通过填补美国产业链短板、整合政策资源、发挥一体化优势,三星正试图在先进封装领域实现对台积电的弯道超车。这场布局的最终成效,不仅将影响三星自身的市场地位,更将重塑全球半导体产业的竞争格局。

三星横滨设先进封装研发中心

在全球半导体先进封装技术的角逐中,三星电子再落重要一子。

近日,据行业消息人士透露,三星计划投资250亿日元(约合1.7亿美元),在日本横滨设立先进芯片封装研发中心,此举旨在强化其在该领域的技术实力,进一步挑战台积电的领先地位。

该研发中心选址横滨港未来区的Leaf Minato Mirai大楼,这栋总建筑面积达47,710平方米的12层建筑(含4层地下空间)将被改造为集研究实验室与中试生产线于一体的研发基地,预计2027年3月正式启用。

值得注意的是,这是三星近十年来在日本首次收购大型建筑,此前其2015年曾出售东京六本木总部大楼部分股份,此次布局凸显了对先进封装赛道的战略重视。

从合作生态来看,三星的横滨研发中心将重点深化与日本半导体产业的协同。计划与Disco Corp、Namics Corp、Rasonac Corp等日本材料和设备供应商建立技术合作,并加强与东京大学的产学研联动——该校距离研发中心不到一小时车程,三星计划从中招聘大量硕士和博士级研究人员,充实研发团队。横滨市也将为该项目提供25亿日元的启动补贴,为研发中心的落地提供支持。

三星此举也直指其在封装领域的短板与市场机遇。

作为芯片性能提升的关键技术,先进封装通过2.5D/3D堆叠、Chiplet集成等方式,无需依赖超精细纳米制程即可增强芯片功能,在AI芯片制造中至关重要。但目前三星在该领域仍落后于台积电:Counterpoint数据显示,2025年第一季度台积电在代工、封装和测试市场的总份额达35.3%,而三星仅占5.9%,尤其在高端封装产能和技术上差距明显。

不过,市场增长潜力与自身突破为三星提供了动力。先进芯片封装市场规模预计将从2023年的345亿美元增长至2032年的800亿美元,而三星近期斩获特斯拉165亿美元AI6芯片订单,被业内视为其交钥匙服务(代工+封装一体化)能力提升的佐证。此次横滨研发中心的设立,正是三星完善“设计-制造-封装”全链条服务、追赶台积电的关键布局。

随着三星在横滨加码先进封装研发,全球半导体封装市场的竞争将进一步升级。这不仅是技术层面的较量,更是产业链生态的比拼,而横滨研发中心或将成为三星缩小与台积电差距的重要支点。

三星加码SoP技术,挑战台积电SoW封装霸权

在先进封装技术的下一代竞争中,三星电子正全力推进“SoP(System on Panel,面板级系统)”技术的商业化落地,直接对标台积电的SoW(System-on-Wafer,晶圆级系统)技术和英特尔的EMIB工艺,争夺下一代数据中心级AI芯片的制高点。

三星SoP技术的核心创新在于采用415mm×510mm的超大尺寸长方形面板作为封装载体,这一尺寸远超传统12英寸晶圆(直径300mm)的有效利用面积。传统晶圆级封装受限于圆形晶圆形态,最大可集成的矩形模块尺寸约为210mm×210mm,而三星SoP面板可轻松容纳两个此类模块,甚至能生产240mm×240mm以上的超大型半导体模块,为超大规模AI芯片系统提供了更大的集成空间。

技术架构上,SoP省去了传统封装所需的印刷电路板(PCB)和硅中介层,通过精细铜重分布层(RDL)实现芯片间的直接通信。这种设计不仅提升了集成度,还能降低封装成本,尤其适配AI芯片和数据中心高性能计算场景的需求。三星在面板级封装领域积累的FOPLP技术经验,为SoP的研发提供了坚实基础。

商业化推进方面,三星将特斯拉第三代数据中心AI芯片系统视为重要目标。该系统计划集成多颗AI6芯片,初期拟采用英特尔EMIB技术生产。若三星能解决SoP面临的边缘翘曲、量产稳定性及高密度RDL工艺开发等难题,凭借更大封装面积和成本优势,有望进入特斯拉封装供应链。此外,三星同步研发的“3.3D”先进封装技术,将进一步提升其封装效率与成本竞争力。

此外,作为三星的主要竞争对手,台积电的SoW技术已进入实际应用阶段。该技术基于12英寸晶圆载体,通过InFO技术扩展而来,分为SoW-P(仅集成SoC组件)和SoW-X(集成SoC+HBM+I/O裸片)两个平台。其中SoW-P已投入生产,面向移动及边缘设备;SoW-X计划2027年投产,可集成16个高性能计算芯片和80个HBM4模块,专为AI/HPC场景设计,能提供高达260TB/s的die-to-die带宽。

台积电SoW技术依托成熟的晶圆制造体系,在良率控制和量产稳定性上具备优势,目前已被特斯拉、Cerebras等企业用于超级计算芯片量产。其最新发布的SoW-X技术,通过重构晶圆设计和先进液冷策略,可支持17000W功率预算,性能较传统计算集群提升46%,功耗降低17%。

三星押注SoP技术,本质上是通过差异化路径挑战台积电在先进封装领域的主导地位。对三星而言,SoP的成功商业化不仅能增强其“设计-制造-封装”一体化服务能力,更能巩固与特斯拉等大客户的合作——此前三星已斩获特斯拉165亿美元AI6芯片代工订单,若SoP技术成熟,有望将封装环节也纳入合作范围。

尽管目前SoP面临大规模作业稳定性等技术挑战,且超大型封装仍属利基市场,但三星正通过持续研发提升良率,试图在台积电SoW-X全面量产前抢占市场先机,重塑先进封装领域的竞争格局。

三星布局玻璃基板封装,2028年技术落地

在先进封装技术的赛道上,三星电子还将目光投向了玻璃基板这一新兴领域。

据最新消息显示,三星已明确计划在2028年将玻璃基板引入先进半导体封装领域,核心目标是用玻璃中介层取代传统硅中介层,这也是其玻璃基板技术路线图首次正式曝光。

中介层作为AI芯片2.5D封装结构的关键组件,承担着连接GPU与HBM内存的重要功能,直接影响芯片的数据传输效率。目前主流的硅中介层虽具备高速传输和高热导率优势,但材料成本高昂、制造工艺复杂,已成为制约AI芯片降本增效的瓶颈。而玻璃中介层凭借易实现超精细电路的特性,不仅能进一步提升半导体性能,还能显著降低生产成本,成为业界公认的替代方向。

三星的技术路线选择颇具策略性。为加快原型开发进度,其优先开发小于100×100毫米的玻璃单元,而非直接采用510×515毫米的大尺寸玻璃面板。尽管小尺寸可能影响量产效率,但能帮助三星更快完成技术验证并切入市场。

这一决策与AMD等企业的规划形成呼应——业界普遍预期2028年将成为玻璃中介层规模化应用的关键节点。

同时,在技术落地层面,三星充分发挥集团化作战优势。今年3月起,三星电子已联合三星电机、三星显示等关联企业共同研发玻璃基板技术:三星电机贡献半导体与基板结合的专有技术,三星显示则提供玻璃工艺支持,形成跨领域技术协同。近期技术人才的加盟,进一步强化了其在该领域的研发实力。

产线布局上,三星计划将外部合作企业提供的玻璃中介层,与天安园区现有的面板级封装(PLP)生产线结合进行封装作业。PLP技术作为在方形面板上完成封装的工艺,相比传统晶圆级封装(WLP)具有更高的生产效率,且与玻璃基板的方形特性高度适配,为玻璃中介层的量产提供了现成的制造基础。

三星此举直指AI时代的封装需求痛点。在去年的晶圆代工论坛上,三星已提出涵盖晶圆代工、HBM和先进封装的一站式AI解决方案战略,而玻璃基板技术的加入将进一步完善这一体系。通过引入玻璃中介层,三星既能提升封装环节的性能与成本优势,又能与自身的HBM内存、先进制程代工业务形成协同,增强对AI芯片客户的综合服务能力。

值得注意的是,三星的玻璃基板策略与行业对手形成差异化。其并未盲目追求大尺寸面板技术,而是通过小单元快速验证、集团资源协同、现有产线复用的组合策略,稳步推进技术落地。这一务实路径不仅降低了技术风险,更凸显了三星在先进封装领域“多点突破、持续迭代”的整体布局思路。随着2028年落地节点的临近,玻璃基板或将成为三星挑战封装技术制高点的又一重要筹码。

布局Fan-Out PKG,移动AI芯片的关键支撑

在移动AI技术快速发展的背景下,封装技术需在高性能、低功耗与紧凑设计之间找到精准平衡。三星的扇出型封装(Fan-Out PKG)技术凭借灵活架构与高效性能,成为移动AI芯片的关键支撑方案。

扇出型封装技术自2023年起已应用于移动 AP(应用处理器)量产,其核心采用芯片后装和双面重分布层(RDL)的FOWLP(扇出晶圆级封装)技术。

相比传统封装方案,该技术实现了多维度提升:工艺周转时间缩短33%,大幅提升生产效率;架构设计更具灵活性,可适配不同移动设备的定制化需求;热阻降低45%,显著增强散热能力,有效解决了移动设备紧凑空间内的散热难题。

针对移动AI对低功耗宽I/O内存的需求,三星进一步推出多芯片堆叠FOPKG技术。通过采用高纵横比铜柱(AR>6:1)和精细间距RDL设计,该技术实现了I/O密度提升8倍、带宽提高2.6倍的性能飞跃,同时生产率较传统垂直引线键合技术提升9倍,在提升性能的同时兼顾了量产经济性。

不过,扇出型封装在移动设备应用中仍面临独特挑战。移动设备对功耗和散热的高敏感性,要求技术在高密度互连中解决材料匹配问题——例如不同材料热膨胀系数(CTE)的不一致可能导致应力累积,影响封装可靠性。

此外,随着移动AI算力需求的持续增长,扇出型封装的扩展性仍需优化。对此,三星正通过材料创新(如研发低CTE基板)和模块化设计,进一步提升技术对多样化移动场景的适应性。

作为三星异构集成生态系统的重要组成部分,扇出型封装与HBM、3D逻辑堆叠、I-Cube等技术形成协同,共同推动移动AI芯片的性能突破。

未来,通过持续提升堆叠层数、优化间距设计和扩大中介层尺寸,三星扇出型封装技术有望在解决散热瓶颈、工艺复杂性和成本控制等挑战的过程中,继续引领移动AI封装领域的技术演进。

三星SAINT技术:存储与逻辑协同封装的创新突破

在先进封装技术的布局中,三星电子还推出了SAINT(三星先进互连技术)体系,聚焦存储与逻辑芯片的协同封装,通过创新3D堆叠技术构建差异化竞争力。

SAINT技术体系涵盖三种针对性的3D堆叠方案,分别适配不同芯片类型的集成需求:

SAINT-S:专为SRAM设计的堆叠技术,优化静态随机存取存储器的集成效率;

SAINT-L:面向逻辑芯片的堆叠方案,提升逻辑电路的垂直集成密度;

SAINT-D:针对HBM内存与逻辑芯片的协同设计,采用垂直堆叠架构,将HBM芯片直接堆叠在CPU或GPU等处理器顶部。

其中,SAINT-D技术最具创新性,彻底改变了传统2.5D封装中通过硅中介层水平连接HBM与GPU的模式。它采用热压键合(TCB)工艺实现HBM的12层垂直堆叠,成功消除了对硅中介层的依赖,不仅简化了结构,更带来显著性能提升:热阻较传统工艺降低35%,良率达到85%。

这一技术为HBM内存与逻辑芯片的高效协同奠定了基础,2025年三星凭借该技术已占据全球25%的HBM产能份额。不过,垂直堆叠方案也对HBM内存基片的制造工艺提出了更高要求,需要开发更复杂的基片生产技术。

为支撑SAINT技术的落地与量产,三星同步推进全球封装设施布局。在韩国本土,三星与忠清南道天安市签订协议,计划建设占地28万平方米的先进 HBM 封装工厂,预计2027年完工;在日本横滨,三星正在建设Advanced Packaging Lab(APL)研发中心,重点攻关下一代封装技术,聚焦HBM、人工智能和5G等高价值芯片应用的封装创新。

通过SAINT技术体系的构建,三星进一步强化了存储与逻辑芯片的协同封装能力,为AI、高性能计算等领域提供了更高效率、更低功耗的集成解决方案,也为其在先进封装赛道的竞争增添了关键筹码。

三星I-Cube与X-Cube先进封装技术

在先进封装技术的竞争格局中,三星电子构建了以I-Cube和X-Cube为核心的技术体系,分别覆盖2.5D和3D IC封装领域。通过与台积电、英特尔等对手的技术对比,可更清晰把握三星在该领域的定位与特色。

三星的I-Cube技术聚焦2.5D封装领域,细分为I-Cube S、I-Cube E以及衍生的H-Cube三种方案,通过不同的中介层设计满足多样化需求。

Cube S:高带宽硅中介层方案

I-Cube S采用硅中介层(Silicon Interposer)作为核心连接载体,将逻辑芯片与高带宽存储器(HBM)裸片水平集成在同一中介层上,实现高算力、高带宽数据传输与低延迟特性。

其技术优势体现在三大方面:一是在大尺寸中介层下仍能保持出色的翘曲控制能力;二是具备超低信号损失和高存储密度特性;三是显著优化了热效率控制。从结构上看,I-Cube S与台积电的CoWoS-S技术相似,均采用“芯片-硅转接板-基板”的三层架构,适用于对性能要求严苛的高端AI芯片场景。

Cube E:嵌入式硅桥创新设计

与I-Cube S的整体硅转接板不同,I-Cube E采用“嵌入式硅桥(Embedded Silicon Bridge)+RDL中介层”的混合架构:在高密度互连区域部署硅桥以实现精细布线,其余区域则通过无硅通孔(TSV)结构的RDL中介层完成连接。

这种设计既保留了硅桥的精细成像优势,又发挥了RDL中介层在大尺寸封装中的灵活性。该技术与台积电的CoWoS-L架构相近,均借鉴了英特尔EMIB技术的核心思路,在平衡性能与成本方面更具优势。

H-Cube:混合基板过渡方案

H-Cube是I-Cube系列的衍生技术,采用“硅中介层-ABF基板-HDI基板”的混合结构。通过将精细成像的ABF基板与高密度互连(HDI)基板结合,H-Cube可支持更大的封装尺寸,布线密度较基础版I-Cube S进一步提升。

不过从技术演进来看,H-Cube更偏向过渡性方案——随着HDI基板布线能力的提升,ABF基板的中间层未来可能被省略,因此三星未将其作为独立技术类别,而是归入I-Cube体系下。

3D IC突破:X-Cube垂直集成技术

X-Cube是三星面向3D IC封装的核心技术,通过硅通孔(TSV)实现芯片间的垂直电气连接,显著提升系统集成度。根据界面连接方式的不同,X-Cube分为两种类型:

X-Cube (bump):采用凸点(bump)连接上下芯片界面,技术成熟度高,适合对成本敏感的中高端应用。

X-Cube (Hybrid Bonding):采用混合键合技术实现界面连接,可大幅提升互连密度和热传导效率,是面向未来的高性能方案。

两种方案结构框架一致,核心差异在于连接精度与性能表现,共同构成三星在3D封装领域的技术储备。

整体而言,与台积电作为纯代工厂的技术输出模式不同,三星和英特尔的先进封装技术更多服务于自身芯片产品,因此市场知名度相对较低。

在技术路线上,三星目前更多扮演跟随者角色,I-Cube和X-Cube系列与台积电产品存在较多相似性。若想实现赶超,三星需在技术差异化和生态建设上加大投入。不过,先进封装作为半导体产业的“朝阳赛道”,技术成熟度仍有巨大提升空间,三星凭借其在存储芯片与晶圆制造领域的协同优势,未来有望在该领域实现突破。

写在最后

在晶圆代工业务承压的背景下,三星将先进封装视为战略突围的核心方向,通过多维度布局构建竞争壁垒。

从70亿美元押注美国封装工厂抢占市场空白,到日本横滨研发中心深化技术协同;从推进SoP面板级封装挑战台积电SoW霸权;再到规划2028年玻璃基板技术落地,Fan-Out PKG支撑移动AI,SAINT体系强化存储与逻辑协同,以及I-Cube与X-Cube覆盖2.5D/3D封装场景,三星形成了“技术研发+产能落地+生态协同”的立体布局。

三星致力于通过差异化技术路径弥补先进制程短板,依托“设计-制造-封装”一体化能力争夺AI、数据中心等高端市场,同时借助美国政策红利与本土化供应链巩固客户合作。尽管面临成本高企、良率优化等挑战,但三星凭借集团资源协同与技术迭代韧性,正逐步缩小与头部玩家的差距。

展望未来,随着各项技术的成熟落地,三星有望在先进封装这一战略高地实现突破,重塑全球半导体产业的竞争格局。

本文来源微信公众号“半导体行业观察”,智通财经编辑:陈秋达。

Disclaimer: Investing carries risk. This is not financial advice. The above content should not be regarded as an offer, recommendation, or solicitation on acquiring or disposing of any financial products, any associated discussions, comments, or posts by author or other users should not be considered as such either. It is solely for general information purpose only, which does not consider your own investment objectives, financial situations or needs. TTM assumes no responsibility or warranty for the accuracy and completeness of the information, investors should do their own research and may seek professional advice before investing.

Most Discussed

  1. 1
     
     
     
     
  2. 2
     
     
     
     
  3. 3
     
     
     
     
  4. 4
     
     
     
     
  5. 5
     
     
     
     
  6. 6
     
     
     
     
  7. 7
     
     
     
     
  8. 8
     
     
     
     
  9. 9
     
     
     
     
  10. 10