在半导体设备领域,一场围绕面板级封装(PLP)的新变革正悄然兴起。2025至2026年,众多半导体设备商纷纷投身于面向方形基板的新装备研发与推出,从光刻、量测到CMP、去胶、电镀,再到激光通孔、狭缝涂布、玻璃金属化等环节,面板级封装在设备端形成了一个全新的细分赛道,国产设备商也积极参与其中,展现出强劲的竞争力。
先进封装技术正从传统的圆形晶圆向方形面板转变,这一趋势背后有着深刻的原因。当前,CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)是全球AI/HPC高端芯片封装的主流方案,2025年其在2.5D/3D先进封装技术市场中占据69%的份额。该技术由台积电开发主导,通过硅中介层集成异构芯片,实现高密度、高性能的系统级集成,广泛应用于人工智能、高性能计算及数据中心等领域,英伟达、AMD、谷歌等公司的多款高端AI芯片均采用此技术。然而,随着AI芯片尺寸增大、设计愈发复杂,传统圆形晶圆在面积利用率和封装效率上的局限性逐渐凸显,“以方代圆”成为必然选择。面板级封装以方形面板替代圆形晶圆,以标准610mm × 457mm印刷电路板为例,其面积约为300毫米晶圆面积的4倍,理论上单批次可制造的封装件数量是晶圆级封装的4倍,且芯片排列在矩形面板基板上,空间利用率得到进一步优化。
面对先进封装的技术变革,国际半导体设备巨头迅速布局面板级封装领域。面板级封装的工艺链涵盖基板准备、光刻胶涂布、曝光/光刻、显影、去胶、种子层沉积、电镀、CMP平坦化、TGV通孔、通孔金属化、量测检测等多个工序,与晶圆级封装看似相似,实则每一步都因更大的翘曲、面积和材料形变而需要重新设计设备。在光刻与量测环节,Onto Innovation的JetStep S3500光刻系统专为面板级先进封装生产设计,能够处理芯片偏移问题,拥有大曝光场和较高的分辨能力,还支持多种曝光波长;ASML、尼康佳能、牛尾(Ushio)、SCREEN等厂商也在积极布局相关产品。在RDL设备方面,Manz亚智科技成功交付全球首台310mm × 310mm面板级封装电化学沉积量产设备,并整合了清洗、显影、蚀刻及剥膜等关键湿制程设备,形成完整的面板级RDL制程解决方案。激光通孔领域,德国通快集团与德国SCHMID集团合作开发了“激光蚀刻 + 湿法化学处理”工艺,利用超短脉冲激光器对玻璃进行改性处理,再通过蚀刻溶液生成高精度通孔。Applied Materials、Lam Research、TEL、KLA等前道设备巨头也将面板级封装纳入先进封装战略。
在国际巨头构建生态壁垒的同时,国产设备商也积极抢抓新赛道的入场券。在面板级封装的关键工艺节点上,国产设备商正从“验证”走向“出货”。CMP工艺是保障芯片性能与良率的核心环节,华海清科自主研发的国内首台510*515mm尺寸全自动板级CMP量产装备Master-P510APEX,成功获得先进封装领域重要客户订单,标志着国产高端装备在先进封装核心工艺上取得关键性突破。北方华创在板级封装领域成果丰硕,首台600mm×600mm面板级封装去胶设备成功出厂,该设备搭载主动降温系统,可稳定控制基板温度,提升良品率,还基于动态电极间距调节技术,优化等离子体分布状态;其发布的板级封装PVD设备专用于TGV和RDL工艺,采用大产能集群式cluster架构,可灵活挂载多种腔室,满足多样化镀膜需求;板级封装PIQ设备则基于晶圆级PIQ技术开发,采用立式大管径炉体加热技术,保障PI固化质量。盛美上海在湿法与电镀设备方面表现突出,向面板制造客户交付首台水平式面板电镀设备Ultra ECP ap-p,采用水平电镀技术,支持多材质电镀工艺;还获得来自中国大陆外某全球头部半导体封装厂商的面板级先进封装负压清洗设备订单,其设备通过真空环境下的药液渗透能力,提升杂质清洗效率与制程均匀性。大族半导体研发的TGV玻璃通孔设备是国内研发最早且稳定用于TGV量产的设备,可实现各种尺寸盲孔、异形孔、圆锥孔制备;帝尔激光应用于半导体芯片封装等领域的TGV设备,已完成面板级玻璃基板通孔设备的出货,实现了晶圆级和面板级TGV封装激光技术的全面覆盖。圭华的狭缝涂布设备针对面板级封装的大面积光刻胶涂布需求,能够实现微米级均匀涂布;保定晶通机电定向研发了515×510mm玻璃基板双面抛光铜镍技术,为先进封装的大尺寸玻璃基板金属化核心工艺提供了解决方案。
面板级封装之所以成为“又一个新赛道”,有着多方面的原因。传统先进封装设备市场长期被少数国际巨头垄断,但在面板级封装领域,由于技术路线较新、客户需求分散,国产设备商获得了同步起跑的机会。而且,面板级封装与显示面板工艺有亲缘关系,台积电和群创光电甚至直接购买旧LCD厂房改造为面板级封装产线,这为原本服务显示行业的设备商提供了跨界进入半导体高端市场的契机。然而,当前面板级封装距离大规模放量仍有距离,整体良率低于晶圆级封装,面板尺寸不统一也增加了设备商的研发成本。材料、EDA工具以及检测标准等仍相对滞后,短期内面板级封装设备市场将处于小批量验证、多品类并存的阶段。但无论如何,国产设备商已经拿到了入场券,在这个充满潜力的市场中积极布局。

