半导体的普遍短缺导致许多人关注供应链弹性，美国芯片制造商于2021年6月呼吁参议院通过美国创新与竞争法案 (USICA) 提议，提供520亿美元的援助国内半导体生产，此项法案现如今正在等待众议院执行。在美国，虽然许多人的主要关注点是增加芯片生产的国内份额，但华尔街日报近日提出，不应忽视芯片封测这一环节——这是一个对于供应链弹性以及维持未来电子技术进步都很重要的领域。

  脱口秀演员李雪琴在某节目现场调侃世界的尽头是铁岭，而放在芯片行业，芯片产业链的尽头是封测。封测是芯片成型的最后一个环节，行百步者，半九十。如果没有封测，一切都是白费。 

封装对于芯片至关重要

  芯片在硅晶圆上生产。单个芯片或“裸片”以重复的模式生产，在每个晶圆上分批制造（以及跨批次的晶圆）。一个 300 毫米晶圆（直径约 12 英寸）是现代晶圆厂通常使用的尺寸，可以承载数百个大型微处理器芯片或数千个微型控制器。生产过程分为“生产线前端”（FEOL）阶段、“线路后端”（BEOL）和封测环节。在产线前端”（FEOL）阶段，通过图案化和蚀刻工艺创建了数十亿个微型晶体管和其他设备在硅的主体中。然后是“线路后端”（BEOL），在这一环节，工程师将铺设金属迹线网以连接所有东西。走线由称为“通孔”的垂直段组成，它们依次连接水平布线层。如果一个芯片上有数十亿个晶体管（iPhone 13 的 A15 处理器有 150 亿个），则需要数十亿根电线来连接它们。每个单独的裸片在展开时可能总共有几公里的布线，因此我们可以想象 BEOL 工艺非常复杂。

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  晶圆加工完成后，每个芯片都会用测试机单独“探测”，判定芯片是否符合设计的质量和需求。合格芯片会被放入包装中。封测既可以为芯片提供物理保护，也可以将电信号连接到芯片中的不同电路。这一过程后，芯片可以放置在手机、计算机、汽车或其他设备的电子电路板上。

  而近期，越南和马来西亚爆发了大范围的新冠疫情，结果导致了整个半导体产业都受到了影响。当地政府强制关闭工厂或减少人员配备，从而导致当地的半导体封测厂在数周内停产或减产。用更具体的案例说明便是，即使美国政府投资补贴以促进美国国内半导体制造业，大部分成品芯片仍需前往东南亚进行封装，例如，英特尔在俄勒冈州的希尔斯伯勒或亚利桑那州的钱德勒生产芯片，但它会将成品晶圆送到马来西亚、越南的工厂进行测试和封装。封测工厂停工，牵一发而动全身。由此也可以看出封测行业对整个芯片产业的重要性。

  而随着后摩尔时代的不断演进，先进封测技术也逐渐成为芯片性能提升的关键。

  （摩尔定律是英特尔创始人之一戈登·摩尔最早在1965年总结出的一条规律，是指集成电路单位面积内可容纳的晶体管数目大约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。）

  随着集成电路高速发展数十年，芯片制程已由最初的微米级发展到目前的5nm（量产）水平。越往后，集成电路晶体管密度越接近物理极限，单纯依靠提高制程来提升集成电路性能将变得越来越难，并且成本也在指数级攀升，公开数据显示，从28nm推进到5nm成本提高了10倍以上。

  因此，业界称集成电路目前已进入“后摩尔时代”。

  不能单纯依靠提高制程来提升集成电路性能，那该怎么办?答案是采用先进封装技术。

  先进封装主要是指倒装（FlipChip），凸块（Bumping），晶圆级封装（Waferlevelpackage），2.5D封装（interposer，RDL等），3D封装（TSV）等封装技术。可以理解为其是传统封装的升级版。而先进封装技术能带来的显著好处便是，能提高加工效率，提高设计效率，减少设计成本。先进封装将是后摩尔时代的主流发展方向。
 

美国建立本土封测产业的策略是什么？

  封测如此重要，但其实它一直被认为是低利润，门槛较低的产业。国内企业最早以此为切入点进入集成电路产业，近年来，国内封测企业通过外延式扩张获得了良好的产业竞争力，技术实力和销售规模已进入世界第一梯队。技术基本海外厂商同步，市场需求旺盛。

  数据显示2021年全球十大外包封测企业中，我国占了三席，分别是第三的长电科技、第六的通富微电和第七的天水华天。从长期来看，国内半导体产业正处于快速发展期。

  而在全球封测产业格局中，一直是亚洲国家占据绝大多数的市场份额。反倒是芯片尖端企业众多的美国，较少关注这一产业。不过文章首段也指出此次华尔街日报重新关注了封测行业。 

  那么在产业链完整度不高的情况下，美国建立本土封测产业的策略是什么？

  不可忽略的事实是，将芯片封装带到美国面临着重大挑战，因为在美国，该行业的大多数人在近半个世纪前离开了美国海岸。北美在全球包装生产中的份额仅为 3% 左右。这意味着制造设备、化学品（如封装中使用的基板和其他材料）、引线框架的供应商网络在美国都相对匮乏，最重要的是，在美国不存在为大批量业务提供经验丰富的人才的技能基础。

  华尔街日报指出，总部位于爱达荷州博伊西的一家美国半导体公司正在采取不同的方法。这家公司的首席执行官道格-哈克勒(Doug Hackler)的策略是使用新技术，并将其应用于有大量需求的传统芯片，这将使公司能够实践其流程并进行学习，而不是只追逐高端芯片封装，如用于先进的微处理器或5G芯片。这个策略的好处是，传统芯片要便宜得多，所以产量损失并不是一个生死攸关的问题。哈克勒指出，iPhone 11中85%的芯片使用旧技术，在40纳米或更早的半导体节点上制造（十年前这是热门技术）。事实上，目前困扰汽车行业和其他行业的许多芯片短缺都是因为这些传统芯片的紧缺而产生的。所以对于传统芯片加强重视程度或将有效缓解芯片短缺情况。

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  看似门槛低，利润薄的封测产业现如今已引起了美国的重视，也同样证明整个芯片产业链并不是单单一个部分制胜便万事大吉。芯片产业链环环相扣，牵涉全球，从一个环节到另一个环节，都需要保证稳定，才能使整个产业大步向前。