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东吴证券:先进封装赋能高速计算 算力需求提升

发布时间 2024-3-7 10:42
更新时间 2024-3-7 11:05
© Reuters.  东吴证券:先进封装赋能高速计算 算力需求提升

智通财经APP获悉,东吴证券发布研究报告称,先进封装主要通过两方面提升逻辑芯片的算力:一、提升处理器集成度,从而提升性能;二、提升处理器和存储器间的连接带宽、减小连接功耗,从而解决“内存墙”和“功耗墙”,提升芯片算力。随着AI大语言模型市场的发展,模型训练和推理应用所需算力不断提升。

▍东吴证券主要观点如下:

先进封装本质目的是增加触点连接,以代替制程提升。

量子隧穿效应导致先进制程的研发制造成本过高,而良率过低,先进封装技术能够弥补制程提升的困难。先进封装技术的本质为提升连接效率。其中,重布线层技术(RDL)重新布局裸片I/O触点,支持更多、更密引脚,广泛用于晶圆级封装(WLP);硅通孔技术(TSV)通过将芯片的焊点打穿、在通孔里填充金属材料实现芯片与芯片、芯片与基板的垂直连接,是2.5D和3D封装的关键解决方案;

凸块技术使用凸点(bump)代替传统引线,增加触点、缩小传输距离和电阻;混合键合技术(Hybrid Bonding)通过将芯片或晶圆平面上的铜触点抛光后进行退火处理,使得连接平面完全贴合,以无凸点(Bumpless)的方式缩减连接距离和散热能力。先进封装对制造设备精度、无尘环境、测试精度要求极高。技术升级方向为增加连接效率(如使用玻璃基板代替有机基板)和降低成本(如使用“硅桥”代替硅中介层)。

先进封装赋能高速计算,算力需求提升,先进封装产能供不应求。

先进封装主要通过两方面提升逻辑芯片的算力:一、提升处理器集成度,从而提升性能;二、提升处理器和存储器间的连接带宽、减小连接功耗,从而解决“内存墙”和“功耗墙”,提升芯片算力。随着AI大语言模型市场的发展,模型训练和推理应用所需算力不断提升;

国内新入局AI企业众多,智算芯片需求旺盛。根据IDC,至2026年,国内智算规模可达2023年的3倍。与此同时,供给端高性能GPU产能明显不足,先进封装产能成为主要瓶颈。2023年8月,英伟达表示计划2024年将H100产能拉高至少3倍。2023年9月,台积电表示CoWoS产能只能尽量满足客户80%的需求。先进封装发展前景、国产替代空间广阔。

先进封装行业壁垒高,专业封测厂商不具优势;海外龙头加速扩产,国内企业追赶。

先进封装行业壁垒高,且相比OSAT厂,Fab厂和IDM厂更具优势,主要原因有二:第一,技术精度高,且高度依赖晶圆制造技术、与芯片设计环节的协同,例如重布线层(RDL)、硅通孔(TSV)、混合键合(HB)需要在裸晶本体上进行线路设计、刻蚀、电镀,晶圆厂在技术和硬件方面更有优势;第二,晶圆厂主导了先进封装领域的技术路线和订单分配,封装厂需要与上游厂商密切合作以获取订单。面对高增需求,海外龙头加大扩产力度,但扩产难度大、周期长。台积电、三星、英特尔、日月光纷纷增加先进封装产线,但由于上游设备供应不足等原因,扩产周期普遍达2-3年。

与此同时,国内龙头积极布局先进封装领域。长电科技聚焦XDFOI新技术、2.5D/3D技术的量产;通富微电聚焦消化高端CPU、GPU封装产能,现已涉及AMDMI300的封装;甬矽电子积极研发Fan-in/Fan-out、2.5/3D晶圆级封装相关技术,并大力建厂扩产,未来营收增长空间广阔。

风险提示:

AI算力需求增长不及预期;先进封装技术进展缓慢;国产替代不及预期。

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