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3D IC AND 2.5D TSV INTERCONNECT FOR ADVANCED PACKAGING: 2016 BUSINESS UPDATE 3D硅通孔技术日益成为异质互连、高端存储及高性能应用的重要解决方案。 硅通孔技术已经广泛应用于MEMS、传感器和存储器，推动其发展的下一个应用将会是什么？ 硅通孔（Through-silicon vias, TSVs）技术已经成为高端存储器的首选互连解决方案。硅通孔技术还实现了逻辑电路与CMOS图像传感器、MEMS、传感器以及射频滤波器的异质集成（heterogeneous integration）。在不远的将来，硅通孔技术还将实现光子和LED的功能集成。到2020年，3D硅通孔和2.5D互连技术市场预计将达到约200万块晶圆，复合年增长率将达22%。其市场增长驱动力主要来自高端图形应用、高性能计算、网络和数据中心对3D存储器应用的需求增长，以及指纹识别传感器、环境光传感器、射频滤波器和LED等新应用的快速发展。 硅通孔晶圆的出货量预测（按照应用领域细分） 2015年，CMOS图像传感器仍以超过70%的市场份额主导硅通孔市场的晶圆出货量，不过，预计到2020年，这一数字将下降到60%。影响其下降的主要原因为，来自3D存储、射频滤波器以及指纹识别传感器等其它硅通孔应用的增长。与此同时，到2020年，非硅通孔技术——采用铜-铜直接键合的混合堆叠技术，预计将渗透约30%的CMOS图像传感器市场。预计到2020年，射频滤波器和指纹识别传感器的硅通孔市场将分别达到约16亿美元和5亿美元。本报告分析了市场动态趋势，提供所有细分领域及重要市场概览。本报告还提供所有细分应用领域的市场营收、出货量、市场份额及初制晶圆（wafer starts）等市场数据。 各种应用领域的硅通孔初制晶圆市场发展情况 硅通孔技术：实现异质互连的重要解决方案 展望未来五年，得益于下一波应用增长，硅通孔技术市场预计将以超过10%的复合年增长率持续增长。这些新应用包括AMD公司为其高端显卡推出的高带宽存储（high-bandwidth memory, 以下简称HBM），以及Intel公司推出的Knights landing处理器，该处理器运用了一种Micron（镁光）公司的变种hybrid memory cube（以下简称HMC）技术。与此同时，苹果公司即将发布的新款智能手机的指纹识别传感器中也采用了硅通孔技术。 存储器堆叠技术应用路线图 AMD公司和Nvidia（英伟达）公司宣布它们的新款显卡产品采用了下一代HBM2技术。包括Cisco（思科）公司和Juniper Networks（瞻博网络）公司在内的网络OEM厂商，也宣布它们的新款交换机和路由器产品采用了HMC和HBM技术。SK Hynix（SK海力士）、Samsung（三星）和Micron（镁光）等存储器供应商已经发布了第三代HBM3和HMC3规格。 硅通孔技术的另一个重要市场是服务器应用的3D堆叠存储，又称3D DDR4。Yole Développement（以下简称Yole）认为，3D堆叠存储的市场份额未来十年将超越其它3D存储。三星和SK海力士已经实现了3D堆叠存储的大规模量产，镁光科技也将很快进入该市场。 随着HBM在GPU图形处理产品中的应用，硅中介层（silicon interposer）逐渐成为小尺寸组件集成的重要解决方案。硅中介层是逻辑电路（至少一个）和存储芯片，甚至还可能和混合信号电路或模拟电路异质集成的关键基底。该领域的主要应用包括集成逻辑电路和存储的GPU、用于晶粒分割（die partitioning）的FPGA（现场可编程门阵列）以及高端应用的大型专用集成电路（ASICs）等。硅中介层目前还存在的主要问题是成本。目前，结合硅通孔技术的硅中介层成本仍在1000美元左右，不过，其成本正在不断下降以满足生产制造需要。三星公司刚刚联合其它几个高密度硅中介层（低于1μm L/S）供应商进入了硅中介层市场，这些供应商包括TSMC（台积电）、Global Foundries（格罗方德）和UMC（联华电子）。联华电子是AMD公司图形处理产品的主要供应商。其它厂商则正在寻求非硅通孔技术的替代解决方案，以提供和硅中介层相似的互连密度，例如Amkor（安靠科技）公司的SLIM（Silicon-less Integrated Module）技术、SPIL（矽品科技）公司的SLIT（Silicon-less Interconnect Technology）技术、Intel（英特尔）公司的EMIB（Embedded Multi-die Interconnect Bridge）技术以及Shinko（神钢电机）公司的iTHOP（integrated thin-film high-density organic package）技术等。 Avago（安华高）公司是应用硅通孔技术的射频体声波滤波器产品的主要供应商。预计到2020年，每个智能手机中装备的滤波器将增加到35颗。随着4G/5G网络的推行，体声波滤波器的市场需求将保持高位。 安华高公司的FBAR体声波滤波器 受智能手机和可穿戴设备应用的指纹识别传感器和环境光传感器的技术推动，硅通孔也已经渗透进入许多新传感器应用。除了新款iPhone的指纹识别传感器应用了硅通孔技术，ams（奥地利微电子）公司也应用硅通孔技术推出了迄今最小的量产环境光传感器。未来四年内，光子学等新应用领域，将极有可能出现应用硅通孔技术的产品问世。本报告介绍了所有不同领域应用硅通孔技术的产品，以及它们的规格、要求和面临的主要挑战。 3D硅通孔技术能否为新型封装策略打开新思路？ 所有顶尖的外包半导体组装和测试（OSAT）公司都具有3D/2.5D中端工艺（Mid-End-of-Line, MEOL）组装产能，但是它们的实际利用率却很低。尤其是安靠科技，它在3D/2.5D中端工艺产线投入了巨资，但是目前还没有产生有效产出。关键原因是，安靠科技主要专注于2.5D组装，但是这块市场目前仍然十分有限，尽管市场上已经出现了一些2.5D量产应用。 3D组装产品的供应链分析示例（部分内容） 就3D堆叠技术而言，存储制造商一般自己都具备组装能力。不过，安靠科技正尝试从SK海力士争取其3D存储堆叠业务。外包半导体组装和测试公司（OSAT）正转向MEMS和传感器组装业务，这两个领域的订单量更大，例如ASE（日月光半导体）公司就为各种MEMS传感器承接后通孔（via-last）硅通孔组装。 此外，代工厂还提供一站式解决方案，它们和外包半导体组装和测试公司（OSAT）合作，提供完整的3D/2.5D组装解决方案，这项技术为开创全新的制造生态系统打开了大门。本报告探讨了外包半导体组装和测试公司（OSAT）以及代工厂的各种业务模式和市场策略，以提高它们硅通孔应用的市场份额。本报告还详细分析了重点产品和厂商的供应链情况。 若需要《先进封装：3D IC和2.5D硅通孔互连技术-2016版》报告样刊，请发E-mail：wangyi#memsconsulting.com（#换成@）。
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