芯片封装发展史：从单芯片封装过渡到多芯片封装再到系统级封装

封装技术，是芯片产业必不可少的一环，就像人需要穿衣服一样，芯片生产出来需要封装。一个芯片生产出来不封装是无法直接使用的，封装既是对芯片的保护，也是为了给芯片提供一个对外交流的接口。封装的设计，就像给人穿衣服一样，要对芯片知冷知热，芯片工作时产生的热量必须通过封装外壳高效地传导出来，避免芯片烧毁，封装好的芯片可以隔绝空气减少元器件和电线氧化失效。同时，芯片封装又不仅仅是穿衣服那么简单，你可以理解成高档的灯具绝不是简单地把电灯泡包起来。通过封装，可以让多个芯片整合在一起，发挥1+1大于2的功效。对于有些领域，封装的成本甚至会超过芯片本身，可见芯片封装的重要性。

早期的芯片封装确实比较简单，只是把芯片给包装起来，并给芯片提供一个对外的接口。大家看过电路板的话，那些有两排插脚像短蜈蚣一样的元器件，就是使用早期的封装技术。但是随着芯片性能的不断提高，早期的封装技术就远远无法符合要求了。后来有了方形芯片四面都是插脚的封装方式，再后来又发展出了焊球阵列封装。从外观上看只是接口形式的变化，但是从内部看却越来越复杂。

芯片封装从单芯片封装过渡到多芯片封装再到系统级封装。单芯片封装方面，从注重接头效率，到注重封装效果，比如芯片尺寸封装，像手机这样的设备要求封装以后的芯片越小越好，也就是芯片封装外壳越小越好，哪怕封装后的芯片比别人大一点或者厚一点，都有可能成为被客户放弃的理由。当初台积电从三星手里面抢夺苹果订单，就是依靠理念更先进的封装技术。

这是近50年来芯片制成的发展曲线，其中第一个采用1万纳米的CPU是英特尔的4004，第一个采用5纳米制成的是水果公司的A14，下面说一下芯片之城到底是什么鬼东西，也就是我们所说的七纳米、十纳米，这些到底指的是什么?还有它们都采用了什么工艺?

这些工艺大致可分为两类，在22纳米之前，采用的是平面晶体管工艺，而22纳米到现在的5纳米，采用的是3D晶体管工艺。你看，这是一个平面晶体管，这是他的源极，这是漏极，这是它的通电沟道，这是绝缘层，这是栅极，当我们给栅极施加电压时，MOS管导通，电子从源极流向漏，即我们所说的制程工艺就是这个沟道的长度。

另外，台积电也传来了新消息，已经获得了大量新的芯片订单，情况是这样的。

都知道，苹果芯片订单都是台积电代工生产制造的，苹果自研的5G射频芯片订单也将交给台积电代工，全部都是采用6nm工艺。

最关键的是，台积电获得了大量的4nm、3nm以及2nm芯片订单。

据悉，高通已经将大量4nm芯片订单转移到台积电，即便是3nm芯片，其也全部给了台积电，而苹果和英特尔的3nm芯片订单也基本上都落到台积电手中。

但没有想到的是，由于三星4nm芯片的良品率低，已经导致高通不满意，消息称，高通已经将部分4nm芯片订单交给了台积电代工生产。

即便是2nm芯片订单，甚至可以预期到 2025 年的 2nm 订单都已经有排期。

由于台积电获得了大量5nm以下制程的芯片订单，其预计年营收复合增长率为10%到15%，结果也修正为15%到20%之间。

4nm、3nm、2nm都来了，超2000亿美元也不好使

据悉，大量的5nm以下制程的芯片订单流向台积电，主要就是因为台积电良品率高，产能大，毕竟，台积电拿下了全球63%以上的EUV晶圆。

长电科技官宣，称已经可以实现目前4nm手机芯片的封装工艺，除了4nm工艺的封装以外，PC、笔记本等电脑设备所用的CPU，以及显卡GPU等显示芯片也可以完成封装，这也意味着国内的技术已经能正式接受封装的代工需求。

这预示着国产制造厂的有一大突破，4nm工艺为目前半导体行业的主要需求，能够完成封装工艺无疑是个好消息。

近日，多款采用4nm制程芯片的手机，被用户吐槽存在发热量高和功耗高等方面的问题。据了解，此次涉嫌功耗过热的3款顶级手机芯片，分别是高通骁龙8Gen1、三星Exynos2200、联发科天玑9000，均为目前各厂商高端芯片的代表。同时，天玑9000的生产商是台积电，Exynos2200和骁龙8Gen1的生产商是三星，为排名前两位的芯片代工制造商。

去年年初，5nm芯片就因发热问题被频频吐槽，如今4nm芯片再度陷入同样的困境：先进工艺制程芯片存在漏电流问题，导致发热量过高，似乎已经成为一种“魔咒”，是芯片制程工艺最大的障碍之一。芯片的制程工艺仍在不断延伸，未来如何有效破解漏电“魔咒”已经成为整个芯片制造领域的努力方向。

短沟道效应带来挑战

一般情况下，根据登纳徳缩放比例定律，随着芯片尺寸的缩小，所需的电压和电流也会下降，由于功耗会受电压和电流的影响，当制程工艺提升、电压和电流随之下降时，其芯片产生的功耗也会降低。台积电表示，与7nm工艺相比，同样性能下5nm工艺的功耗降低30%，同样的功耗下则性能提升了15%。

在过去那2年半导体超级周期里，终端市场的火热使得芯片设计企业纷纷对晶圆代工厂做出了长期购买的承诺，现如今受到通货膨胀加剧、消费电子疲软等一系列的影响，半导体产业迎来了下行期，这也导致曾经芯片厂商的大幅拉货成为了现在急需清理的库存。

当然根据芯片种类的不同，库存水位也有所差异。据MoneyDJ新闻报道，MCU、驱动IC等通用芯片产品目前普遍库存水位大多偏高，4-5个月以上都有;而模拟芯片等产品品项多、数量多，因此目前库存水位相对没有那么高，但预期今年的库存也会比起去年增加。

台积电在日前的法说会中指出，目前半导体供应链库存调整需要几个季度，可能将持续到2023年上半年。对此，IC设计业者大多认为，库存去化完毕、再次回补库存的时间点会落在第4季，最晚则是到年底到农历年前。

为了尽快达到供需平衡，芯片厂商们开始新一轮花式清库存。

第一种方式就是降价，这也是最直接的一种方式，比如近几年乘着数据中心东风，市值一路飙升的英伟达。由于消费市场的疲软，以及挖矿浪潮的褪去，今年显卡的价格开始下跌，从最新一季度财报来看，英伟达游戏业务营收环比下滑44%，英伟达创始人黄仁勋直接表示：“随着季度的推进，我们的游戏产品销售预期开始显著下降，在公司判断宏观条件对销售侧的影响将持续后，与合作伙伴采取了调整渠道价格和库存的策略。

黄仁勋的此番言论也意味着，英伟达后续可能下调手头库存的显卡价格。据了解，此前，英伟达曾推出了一项活动，凡是购买旗下GeForce RTX 3080/3080 Ti/3090/3090 Ti显卡或整机、游戏本等产品的消费者，可以免费获得《幽灵线：东京》和《毁灭战士：永恒》两款3A游戏大作。此举虽然没有降低显卡价格，但是通过赠送游戏，也算是一种变相降价促销的手段。

英伟达还警告称，它将在 2023 财年第二季度从收益中计提 13.2 亿美元的费用，其中包括游戏 GPU 库存的冲销以及在“安培”一代期间与其 GPU 代工合作伙伴(主要是台积电)的采购承诺。

第二种，就是降低晶圆厂投片量。据台媒工商时报报道，由于受到消费市场较大的影响，手机芯片厂商联发科近期也加大了库存去化力度，其中就包括降低在台积电以外的晶圆代工厂投片量，不过，减少的订单并没有全部取消，而是要求投片时间延后，同时要求封测厂配合调整生产安排，包括旧产品封测暂停生产，并将晶圆库存暂时寄放在封测厂，新产品封测降载生产，并拉长交货时间。业界消息显示，联发科为了降低库存，第二季度已开始对晶圆代工厂投片量进行调整。

联发科执行长蔡力行在近期举行的在线法人说明会上表示，近几个月高通膨影响消费者信心，总体经济的挑战增加了市场需求的不确定性，亦导致芯片需求的下降。观察到客户及销售通路已开始积极调整库存，预期未来的2至3个季度都还会持续调整。郭明錤的最新报告指出，联发科针对中低阶产品，四季度的的出货目标已砍30–35%

除了联发科外，据Digitimes报道，苹果、AMD、以及英伟达也罕见下调台积电的订单量。据透露，苹果下调规模未知，但iPhone新机首批出货量减少一成，此前预计iPhone 14 系列首批出货量约 9000 万部;AMD削减第四季度至2023年首季约2万片的7/6纳米制程订单;英伟达向台积电表明将延迟且缩减首波订单。

第三种方式，则是涨价。在市场需求不振的当下，英特尔、高通等芯片大厂却传来涨价的消息。对于大厂们的涨价举措，DigiTimes 称Intel 打算近期提高 CPU 价格的策略来激进计算机供货商立即购买更多数量的产品。腾旭投资投资长的程正桦也分析指出，现在是IC设计产业正在清库存，但不久后又有新的芯片要进来了，由于市场需求实在太烂，厂商以另一个角度思考，反正降价卖不动，就告诉客户明年要涨价，现在就快点把货拉走，先度过这波景气修正，至于明年涨价的细节，明年再说。