先進封裝：突破「記憶體瓶頸」的解方？
作者 : Yole Développement
中國的記憶體量產、覆晶封裝DRAM的成長，以及3D堆疊技術的興起，正為封裝業者開啟巨大機會…
在強勁的DRAM和NAND需求推動下，全球記憶體封裝市場將在未來5年持續成長。Yole預計，全球記憶體封裝市場將以7%的年複合成長率(CAGR20-26)成長，到2026年時可望達到198億美元的市場規模。
在行動性、雲端運算、人工智慧(AI)和物聯網(IoT)等重要趨勢的推動下，記憶體在以資料為中心的這個時代中成為極具關鍵的市場。所有這些推動力量正持續推升所謂的「數據流量爆炸」(data-generation explosion)，並塑造未來幾年記憶體需求的強勁成長。
記憶體技術主力：NAND和DRAM
市場研究與策略諮詢公司Yole Développement (Yole)日前發表最新《記憶體封裝》(Memory Packaging)技術與市場報告。NAND和DRAM是記憶體技術主力，合計佔整體記憶體市場營收的96%。Yole並預計，到2026年，NAND和DRAM營收預計將以 9% (NAND)和 15% (DRAM) 的 CAGR20-26成長，在2026年可望分別達到930和1,550億的市場規模。
記憶體封裝市場也呈現與獨立記憶體市場相同的發展趨勢，因而也將受益於記憶體需求的強勁長期成長，以及正持續晶圓廠產能擴張。Yole記憶體技術與市場資深分析師Simone Bertolazzi預計，「全球記憶體晶圓總產量將從2020年的3,550萬片增加到2026年約5,000萬片，2020年至2026年期間的CAGR為 6%，同期間記憶體封裝量將以5%的CAGR成長。」
2020 年全球記憶體封裝市場總值為 131 億美元，相當於獨立記憶體市場的 10%左右。Yole半導體與軟體部門 DRAM 與記憶體研究副總裁Mike Howard並補充道：「以封裝營收來看，DRAM 是 2020 年主要的記憶體技術，佔整體市場營收的63%，其中，「打線鍵合」(wire bond)是針對行動應用的主要封裝方法。」
記憶體需求拉抬封裝市場成長
打線鍵合(包括離散式和多晶片)將在2026年主導記憶體封裝市場，緊隨其後的是覆晶(flip-chip)封裝技術。其中，覆晶封裝將持續在伺服器/PC DRAM 應用中擴展。
過去五年來，PC和伺服器DRAM封裝已逐步從打線鍵合遷移至覆晶封裝。三星(Samsung)和SK海力士(SK Hynix)已將大部份DRAM封裝產線轉換為覆晶封裝；美光科技(Micron)並未像其韓國競爭對手那樣儘早開始轉換過程，但也一直在準備自家的覆晶封裝產線。採用短互連覆晶技術的封裝方式，對於充份發揮DDR5和後續DRAM世代的潛力至關重要。
「晶圓級晶片規模封裝」(WLCSP)則日益被用於需要小尺寸的消費類/穿戴應用。它存在於各種低密度記憶體元件中，包括NOR Flash、EEPROM和SLC NAND。預計其營收將以14%的CAGR20-26 成長，但到 2026 年，其市值將僅佔1%。
先進封裝可望突破「記憶體瓶頸」
隨著摩爾定律(Moore’s Law)在現實發展中的持續放緩以及新型先進封裝技術的興起，後段製程變得越來越重要，有多家半導體公司現正透過後段而非前段製程提高其IC產品的性能、緊湊性和功能數量。透過新型堆疊/鍵合解決方案實現的異質整合(heterogeneous integration)技術和小晶片(chiplet)架構，經由邏輯和記憶體模組的緊密整合，已經成為提高運算系統性能不可或缺的手段。
記憶體封裝技術正迅速發展中，以滿足資料密集型應用不斷成長的性能需求，目前此類應用的發展因所謂「記憶體牆」(memory wall)而受阻——這是一種與記憶體和處理單元之間資料傳輸相關的頻寬限制。
「混合鍵合」實現下一代高性能運算架構
為了因應這一挑戰，高頻寬記憶體(HBM)正走向商業化，採用以矽穿孔(TSV)實現DRAM晶片的 3D 堆疊，以及熱壓鍵合這兩項技術。
當前，所有的記憶體製造商都在進行混合型鍵合技術研發。長江存儲(YMTC)利用其Xtacking 3D NAND技術，成為第一家將混合鍵合用於NAND的業者。然而，採用晶圓對晶圓堆疊的方法需要大規模轉換生產線，這對於已經擁有大規模產能的公司來說並不適合。因此，分析師們預計現有廠商將繼續使用其單片 3D NAND 解決方案，直到滿足所有現有堆疊方式需求為止。
業界正在對混合鍵合進行廣泛探索，以期用於下一代HBM元件，Yole 記憶體團隊預計在下一個五年到來之前將可在市場首次亮相。然而，目前看來仍有重大技術挑戰需要解決，才能實現大規模量產所需的高良率。
中國供應商加速記憶體製造 為OSAT帶來龐大商機
相較於獨立記憶體市場價格波動劇烈，記憶體封裝市場更加穩定，因為大部份業務都是由IDM在內部進行的。Yole估計2020年約68%的記憶體封裝營收都來自於IDM業者，其餘32%則來自 OSAT。
中國崛起的記憶體IDM——長江存儲(YMTC)和長鑫存儲(CXNT)，正分別加速提高其NAND和DRAM晶圓產量。然而，這兩家公司由於沒有完善的內部封裝能力，必須將所有封裝外包給 OSAT，這對 OSAT 來說是一個獨特的商機，尤其是在中國。Yole估計來自中國記憶體製造商的OSAT營收機會可望從2020年不到 1 億美元快速成長，到2026年預計會有11億美元(CAGR20-26 ~55%)的市場規模。
中國OSAT將率先抓住這個機會，江蘇長電科技(JCET)、通富微電子(TongFu)以及華天科技(HT Tech)等中國三大廠商正蓄勢待發。兩種相反的趨勢正影響著記憶體封裝業務：一方面，中國記憶體產量的增加正加速OSAT的營收成長；另一方面，IDM正在增加其內部後端能力——特別是對於先進封裝流程——減少對OSAT的外包。
從無線連接、更快的處理和運算、網路安全機制、更複雜的虛擬實境(VR)到人工智慧(AI)等技術，都將在未來的每一個嵌入式系統中發揮更關鍵功能。「嵌入式系統設計研討會」將全面涵蓋在電子產業最受熱議的「智慧」、「互連」、「安全」與「運算」等系統之相關硬體和軟體設計。
會中將邀請來自嵌入式設計相關領域的研究人員、代表廠商以及專家，透過專題演講、產品展示與互動交流，從元件、模組到系統，從概念設計到開發工具，深入介紹嵌入式系統設計領域的最新趨勢、創新和關注重點，並深入分享關於嵌入式系統設計的經驗、成果以及遇到的實際挑戰及其解決方案。
加入LINE@，最新消息一手掌握！
