3D TSV 和 2.5D 市场规模

3D TSV 和 2.5D 市场分析

2025 年 3D TSV 和 2.5D 市场规模预计为 599.2 亿美元，预计到 2030 年将达到 2233.5 亿美元，预测期内复合年增长率为 30.1% （2025-2030）。

半导体行业的封装已经发生了持续的变革。随着半导体应用的不断增长，CMOS 尺寸缩小和价格上涨的放缓迫使该行业依赖于 IC 封装的进步。 3D 堆叠技术是满足 AI、ML 和数据中心等应用所需性能的解决方案。因此，在预测期内，对高性能计算应用不断增长的需求将主要推动 TSV（硅通孔）市场的发展。

• 3D TSV 封装技术也正在受到关注。它减少了芯片之间的数据传输时间以及当前的引线键合技术，从而产生了显着的效果。以更快的速度大幅降低功耗。 2022年10月，台积电宣布推出创意3DFabric联盟，这是对台积电开放创新平台（OIP）的重要介绍，旨在帮助客户克服半导体和系统级设计挑战的巨大障碍。它还将有助于利用台积电的 3DFabric 技术快速集成下一代 HPC 和移动技术的进步。
• 消费者对电子产品的需求不断增长，引发了对能够实现各种新功能的先进半导体设备的需求。随着对半导体设备的需求不断增强，先进的封装技术提供了当今数字化世界所需的外形尺寸和处理能力。例如，根据半导体行业协会的数据，2022 年 8 月，全球半导体行业销售额为 474 亿美元，比 2021 年 8 月的 473 亿美元总额小幅增长 0.1%。
• 在广告领域据 GSM 协会称，到 2025 年，美国预计将成为全球智能手机普及率最高的国家（占连接数的 49%）。根据美国物联网协会的数据，美国的每户智能家居设备比例最高，消费者最倾向于在两到三个用例（能源、安全和电器）中拥有电器。​
• 此外，2022 年 9 月，拜登政府宣布将投资 500 亿美元建设国内半导体产业，以对抗对中国的依赖，因为美国对国家安全至关重要的尖端芯片产量为零，但消耗了全球 25% 的尖端芯片。乔·拜登总统于 2022 年 8 月签署了一项 2800 亿美元的 CHIPS 法案，以促进国内高科技制造业，这是其政府提高美国对中国竞争力的一部分。半导体行业如此强劲的投资将为所研究市场的增长提供利润丰厚的机会。​
• MEMS 和传感器的增长归因于汽车、工业自动化等各种应用中对传感器和显示器的需求快速增长。 2022 年 8 月，MEMS 制造商、全球半导体行业的重要参与者意法半导体推出了专为消费智能行业、移动设备、医疗保健和零售行业设计的第三代 MEMS 传感器。强大的芯片大小的运动和环境传感器为当今智能手机和可穿戴设备提供用户友好的情境感知功能，而可穿戴设备则采用 MEMS 技术制造。 ST 最新一代的 MEMS 传感器突破了输出精度和功耗方面的技术界限，将性能提升到了新的水平。
• 此外，TSV 器件制造的高成本限制了市场的增长。这不仅包括设备的成本，还包括其正常运行所需的配件和消耗品的成本。此外，管理 TSV 器件制造的严格准则和法规也增加了成本。
• 此外，全球半导体短缺促使厂商在疫情后专注于扩大产能。例如，中芯国际宣布了雄心勃勃的计划，通过在不同城市建设独特的芯片制造工厂，到 2025 年将产能翻一番。此外，许多亚太地区地方政府已通过长期计划为半导体行业提供资金，因此预计将恢复市场增长。例如，中国政府投入约23-300亿美元用于支付2030年国家集成电路投资基金第二期。
• 此外，俄罗斯和乌克兰之间持续的冲突预计将对电子行业产生重大影响。这场冲突已经加剧了影响该行业一段时间的半导体供应链问题和芯片短缺问题。中断可能会导致镍、钯、铜、钛、铝和铁矿石等关键原材料价格波动，导致材料短缺。这将阻碍 3D 堆叠式内存的制造。

3D TSV 和 2.5D 市场趋势

LED 封装预计将出现显着增长

• LED 在产品中的使用越来越多，促进了更高功率、更大密度和更低成本设备的扩展。与 2D 封装不同，使用三维 (3D) 硅通孔封装 (TSV) 技术可实现高密度垂直互连。
• TSV 集成电路缩短了连接长度；因此，在有效地结合单片和多功能集成的情况下，需要更小的寄生电容、电感和电阻，从而提供高速、低功耗互连。根据 IEA 的数据，LED 的渗透率国际照明市场预计到 2025 年将达到 76% 左右，到 2030 年进一步达到 87.4%。
• 此外，采用节能 LED 的政府举措和规则推动了所研究的市场。据国际能源署(IEA)预测，2025年LED在照明市场的增长率预计将达到75.8%。
• 对LED封装的要求可能会更高。如果LED芯片没有精确地定位到封装中，则可能会直接影响整个封装器件的发光效率。任何偏离既定位置的情况都会导致 LED 光无法从反光杯充分反射，从而影响 LED 的亮度。
• 美国能源部最近宣布投资 6100 万美元用于 10 个采用最新技术的试点项目，将数千个家庭和企业转变为尖端的节能网络。这适用于更换白炽灯和卤素灯泡以获得更好的环境节能 LED 照明。因此，随着 LED 的扩张，美国的 LED 封装需求将在预测期内增长。
• 此外，市场上的各个参与者正在研究的市场中开发新产品。 2022年5月，Lumileds LLC推出高功率CSP（芯片级封装）LED。 LUXEON HL1Z 是一款非圆顶单面发射器，可通过仅 1.4 平方毫米的小盒子提供高发光效率（137 流明/瓦或更高）。
• LED 封装应用的快速进步预计将在未来几年提高创新和消费，推动所研究的市场增长。另一方面，高饱和度可能会限制产品接受度，从而限制市场增长。

亚太地区预计将占据重要的市场份额

• 亚太地区是所研究市场中增长显着的地区。崛起的智能手机主要由于人口进化和城市化的不断发展，该地区的采用率已成为全球主要移动市场之一。
• 根据 GSM 协会的数据，智能手机宽带网络覆盖了亚太地区 96% 的人口，有 12 亿人使用移动互联网服务。该地区 5G 势头持续强劲，目前已在 14 个市场提供商用 5G 服务。包括印度和越南在内的其他几个国家预计将在未来几年加入。到 2025 年，该地区将有 4 亿个 5G 连接，占人口的 14% 以上。此外，工业4.0也是亚太地区最新兴的趋势之一。物联网设备和小型化是利用 3D TSV 的工业 4.0 的重要趋势。该地区正在大力投资物联网，以支持智慧城市基础设施。
• 先进技术促进了消费电子、电信、医疗设备、通信设备等领域的发展。汽车。随着5G在国内的普及，对智能手机等的需求不断上升。
• 根据工信部的数据，中国希望在2022年安装200万个5G基站，以发展国家的下一代移动网络。根据工信部的数据，中国大陆目前已安装 142.5 万个 5G 基站，支持全国超过 5 亿的 5G 用户，使其成为全球最完善的网络。该地区5G的不断普及预计也将促进对5G设备的需求，从而增加对2.5D和3D半导体封装的需求。
• 此外，根据中国信息通信研究院的数据，5G智能手机出货量占国内出货量的75.9%，高于全球平均水平40.7%。到2022年7月，5G智能手机将达到中国所有手机出货量的74%。截至2022年7月5G手机总出货量为124毫米，中国晚推出121部st 5G手机型号。这些趋势将加速该地区对 2.5D 和 3D 半导体封装解决方案的需求。
• 自动驾驶和电动汽车的使用不断增加也增加了该地区对先进半导体的需求，进一步支持了所研究市场的增长。 2022 年 2 月，特斯拉计划在中国建设第二座电动汽车工厂，以满足当地和出口市场不断增长的需求。短期内，特斯拉计划将中国的产能提高到每年至少 1 毫米的汽车，并计划在上海临港自贸区目前的展览周围建设第二家工厂。此外，中国政府力求到 2025 年电动汽车占所有汽车销量的 20%，包括采用新能源汽车作为下一代政府车辆。
• 此外，对半导体制造和封装工厂的投资不断增长也为所研究的市场创造了有利的增长前景。例如，英特尔，一家重要的半导体公司芯片制造商，最近宣布投资 70 亿美元在马来西亚建设先进的芯片封装工厂。同样，2022 年 11 月，日月光 (ASE) 宣布投资 3 亿美元扩大其在马来西亚的生产基地。

3D TSV 和 2.5D 行业概述

3D TSV 和2.5D 市场竞争激烈，并且由各种重要的参与者组成，而且是多元化的。市场上小型、大型和本地供应商的存在创造了极好的竞争。这些公司利用战略合作来扩大市场份额并提高盈利能力。市场上的公司也在收购从事企业网络设备技术的初创企业，以增强其产品能力。

2022年8月，英特尔展示了独特的架构和产品表彰有助于基于 2.5D 和 3D 的芯片设计的突破，开创芯片制造技术及其重要性的非凡时代。英特尔的系统代工厂模型采用增强型封装。该组织计划到 2030 年将封装上的晶体管数量从 1000 亿个增加到 1 万亿个。

2022 年 3 月，Apple 采用 2.5D 方法来推动其最新 M1 Ultra 设备的制定，该设备为利用小芯片的未来设计打开了大门。一种名为 UltraFusion 的封装架构将硅中介层上的两个 M1 Max 芯片的芯片互连，以构建具有 1140 亿个晶体管的片上系统 (SoC)。它利用硅基板和中介层，支持两个具有 10,000 个互连的芯片，芯片之间具有 2.5 TB/s 的低延迟和处理器间带宽。这还将芯片连接到运行 800 GB/s 接口的 128 GB 低延迟统一内存。

3D TSV 和 2.5D市场领导者

3D TSV 和 2.5D 市场新闻

• 2022 年 10 月：台积电在 2022 年开放创新平台生态系统论坛上推出开放创新平台 3DFabric 联盟。最新的台积电3DFabric联盟将是台积电第六个OIP联盟，也是半导体企业中的第一个此类联盟，旨在与不同的合作伙伴合作，通过半导体设计的全方位解决方案和服务来加速3D IC生态系统创新。标志、基板技术、测试、封装、内存模块和制造。
• 2022 年 9 月：Siemens Digital Industries Applications 设计了适用于 2.D 和 3D 堆叠芯片布局的集成工具流程。该公司最近与代工厂联华电子 (UMC) 合作制造这些设计。由于大多数历史 IC 测试方法都是根据传统的二维方法设计的，因此 2.5D 和 3D 结构可能会给 IC 测试带来巨大障碍。 Tessent Multi-die 软件与西门子的 Tessent TestKompress 流扫描网络技术和 Tessent IJTAG 应用程序合作克服了这些问题。这些优化了每个模块的 DFT 测试能力，无需考虑整体设计，加快了 DFT 的实施，并为 2.5D 和 3D IC 的生成做好准备。
• 2022 年 6 月：日月光集团推出了 VIPack，这是一个先进的封装平台，可实现垂直集成的封装解决方案。 VIPack代表了ASE的下一代3D异构集成n 架构可扩展设计规则并提供超高密度和性能。