Fjölbreytt eftirspurn og framleiðsla háþróaðra umbúða á mismunandi mörkuðum ýtir undir markaðsstærð þeirra úr 38 milljörðum Bandaríkjadala í 79 milljarða Bandaríkjadala árið 2030. Þessi vöxtur er knúinn áfram af ýmsum kröfum og áskorunum, en hann heldur áfram að aukast stöðugt. Þessi fjölhæfni gerir háþróuðum umbúðum kleift að viðhalda áframhaldandi nýsköpun og aðlögun og mæta sérþörfum mismunandi markaða hvað varðar framleiðslu, tæknilegar kröfur og meðalsöluverð.
Hins vegar hefur þessi sveigjanleiki einnig í för með sér áhættu fyrir háþróaða umbúðaiðnaðinn þegar ákveðnir markaðir standa frammi fyrir niðursveiflum eða sveiflum. Árið 2024 njóta háþróaðra umbúða góðs af hraðri vexti gagnaveramarkaðarins, en bati fjöldamarkaða eins og farsíma er tiltölulega hægur.
Framboðskeðja háþróaðra umbúða er einn kraftmesti undirgeirinn innan alþjóðlegrar framboðskeðju hálfleiðara. Þetta er rakið til þátttöku ýmissa viðskiptamódela umfram hefðbundna OSAT (Outsourced Semiconductor Assembly and Testing), stefnumótandi landfræðilegs og stjórnmálalegs mikilvægis iðnaðarins og mikilvægs hlutverks hans í afkastamiklum vörum.
Hvert ár hefur sínar eigin takmarkanir sem móta landslag framboðskeðjunnar fyrir háþróaðar umbúðir. Árið 2024 hafa nokkrir lykilþættir áhrif á þessa umbreytingu: takmarkanir á afkastagetu, áskoranir í framleiðslu, ný efni og búnaður, kröfur um fjárfestingar, landfræðilegar reglugerðir og aðgerðir, sprengikraftur í eftirspurn á tilteknum mörkuðum, þróandi staðlar, nýir aðilar og sveiflur í hráefnum.
Fjölmörg ný bandalög hafa komið fram til að takast á við áskoranir í framboðskeðjunni í samvinnu og skjótum tilgangi. Lykiltækni í umbúðum er nú veitt öðrum þátttakendum leyfi til að styðja við greiða umskipti yfir í nýjar viðskiptamódel og takast á við takmarkanir á afkastagetu. Áhersla er lögð á stöðlun örgjörva til að efla víðtækari notkun örgjörva, kanna nýja markaði og létta á fjárfestingarbyrði einstaklinga. Árið 2024 eru nýjar þjóðir, fyrirtæki, aðstöður og tilraunaframleiðslulínur farnar að skuldbinda sig til háþróaðra umbúða - þróun sem mun halda áfram árið 2025.
Háþróuð umbúðakerfi hafa ekki enn náð tæknilegri mettun. Á árunum 2024 til 2025 ná háþróuðum umbúðakerfum metframfarir og tækniframboð þeirra stækkar og nær nú yfir öflugar nýjar útgáfur af núverandi AP-tækni og kerfum, svo sem nýjustu kynslóð Intel EMIB og Foveros. Umbúðir CPO-kerfa (Chip-on-Package Optical Devices) eru einnig að vekja athygli í greininni, þar sem ný tækni er þróuð til að laða að viðskiptavini og auka framleiðslu.
Undirlag fyrir háþróaða samþætta hringrásir er önnur nátengd atvinnugrein, sem deilir áætlunum, samvinnuhönnunarreglum og verkfærakröfum með háþróaðri umbúðum.
Auk þessara kjarnatækni eru nokkrar „ósýnilegar orkustöðvar“ sem knýja áfram fjölbreytni og nýsköpun í háþróaðri umbúðaiðnaði: lausnir fyrir orkuframleiðslu, innfellingartækni, hitastýring, ný efni (eins og gler og næstu kynslóð lífrænna efna), háþróaðar tengingar og ný snið búnaðar/tækja. Frá farsíma- og neytendaraftækjum til gervigreindar og gagnavera er háþróuð umbúðaiðnaður að aðlaga tækni sína til að mæta kröfum hvers markaðar, sem gerir næstu kynslóðarvörum kleift að uppfylla einnig þarfir markaðarins.
Gert er ráð fyrir að markaðurinn fyrir hágæða umbúðir nái 8 milljörðum Bandaríkjadala árið 2024 og að hann fari yfir 28 milljarða Bandaríkjadala árið 2030, sem endurspeglar 23% samsettan árlegan vöxt (CAGR) frá 2024 til 2030. Hvað varðar lokamarkaði er stærsti markaðurinn fyrir hágæða umbúðir „fjarskipti og innviðir“, sem skilaði yfir 67% af tekjum árið 2024. Næst á eftir kemur „farsíma- og neytendamarkaðurinn“, sem er hraðast vaxandi markaðurinn með 50% samsettan árlegan vöxt.
Hvað varðar umbúðaeiningar er gert ráð fyrir að árlegur vöxtur í hágæða umbúðum muni aukast um 33% frá 2024 til 2030, úr um það bil 1 milljarði eininga árið 2024 í yfir 5 milljarða eininga árið 2030. Þessi mikli vöxtur er vegna góðrar eftirspurnar eftir hágæða umbúðum og meðalsöluverð er töluvert hærra samanborið við minna háþróaðar umbúðir, knúið áfram af verðbreytingu frá framhlið yfir í bakhlið vegna 2,5D og 3D palla.
Þrívíddar staflað minni (HBM, 3DS, 3D NAND og CBA DRAM) er stærsti þátturinn og búist er við að það muni nema yfir 70% af markaðshlutdeildinni árið 2029. Ört vaxandi kerfi eru meðal annars CBA DRAM, 3D SoC, virk Si millistykki, 3D NAND staflar og innbyggð Si brýr.
Aðgangshindranir að framboðskeðju háþróaðra umbúða eru sífellt að aukast, þar sem stórar skífusteypustöðvar og IDM-framleiðendur hafa raskað sviði háþróaðra umbúða með framhliðargetu sinni. Innleiðing blönduðrar límingatækni gerir aðstæðurnar krefjandi fyrir OSAT-framleiðendur, þar sem aðeins þeir sem hafa getu til að framleiða skífur og nægar auðlindir geta þolað verulegt tap á afköstum og verulegar fjárfestingar.
Árið 2024 munu minnisframleiðendurnir Yangtze Memory Technologies, Samsung, SK Hynix og Micron ráða ríkjum og halda 54% af markaði fyrir hágæða umbúðir, þar sem þrívíddar staflað minni stendur sig betur en aðrir pallar hvað varðar tekjur, framleiðslugetu og afköst skífa. Reyndar er kaupmagn minnisumbúða mun meira en kaupmagn rökfræðiumbúða. TSMC er fremst með 35% markaðshlutdeild, og Yangtze Memory Technologies fylgir fast á eftir með 20% af heildarmarkaðnum. Búist er við að nýir aðilar eins og Kioxia, Micron, SK Hynix og Samsung muni komast hratt inn á 3D NAND markaðinn og ná markaðshlutdeild. Samsung er í þriðja sæti með 16% hlutdeild, þar á eftir koma SK Hynix (13%) og Micron (5%). Þar sem þrívíddar staflað minni heldur áfram að þróast og nýjar vörur eru settar á markað er búist við að markaðshlutdeild þessara framleiðenda muni vaxa hraustlega. Intel fylgir fast á eftir með 6% hlutdeild.
Helstu framleiðendur OSAT eins og Advanced Semiconductor Manufacturing (ASE), Siliconware Precision Industries (SPIL), JCET, Amkor og TF taka enn virkan þátt í lokaumbúðum og prófunum. Þeir eru að reyna að ná markaðshlutdeild með háþróaðri umbúðalausnum sem byggja á ultra-háskerpu fan-out (UHD FO) og mótmilliflögum. Annar lykilþáttur er samstarf þeirra við leiðandi steypustöðvar og framleiðendur samþættra tækja (IDM) til að tryggja þátttöku í þessum verkefnum.
Í dag byggir framkvæmd háþróaðra umbúða í auknum mæli á framhliðartækni (e. front-end, FE), þar sem blendingatenging er að verða ný þróun. BESI, í gegnum samstarf sitt við AMAT, gegnir lykilhlutverki í þessari nýju þróun og útvegar búnað til risafyrirtækja eins og TSMC, Intel og Samsung, sem öll keppast um markaðsráðandi stöðu. Aðrir búnaðarframleiðendur, eins og ASMPT, EVG, SET og Suiss MicroTech, sem og Shibaura og TEL, eru einnig mikilvægir þættir í framboðskeðjunni.
Mikilvæg tækniþróun á öllum afkastamiklum umbúðapöllum, óháð gerð, er minnkun á millitengingar — þróun sem tengist sílikongígræðslum (TSV), TMV, örhöggum og jafnvel blendingstengingum, þar sem hið síðarnefnda hefur komið fram sem róttækasta lausnin. Ennfremur er einnig búist við að þvermál og þykkt skífna minnki.
Þessi tækniframför er mikilvæg til að samþætta flóknari örgjörva og flísasett til að styðja við hraðari gagnavinnslu og flutning, en jafnframt tryggja minni orkunotkun og tap, sem að lokum gerir kleift að samþætta þéttari búnað og fá bandvídd fyrir komandi kynslóðir.
Þrívíddar SoC-blendingatenging virðist vera lykilatriði í tækni fyrir næstu kynslóð háþróaðrar pökkunar, þar sem hún gerir kleift að nota minni tengibil en eykur heildaryfirborðsflatarmál SoC-sins. Þetta gerir kleift að stafla flísasettum úr skiptum SoC-diskum, sem gerir kleift að nota ólíka samþætta pökkun. TSMC, með 3D Fabric tækni sinni, hefur orðið leiðandi í þrívíddar SoIC-pökkun með blendingatengingu. Ennfremur er gert ráð fyrir að flís-í-skífu-samþætting hefjist með litlum fjölda HBM4E 16-laga DRAM-stakka.
Flísasett og ólík samþætting eru önnur lykilþróun sem knýr áfram notkun HEP-umbúða, þar sem vörur sem nú eru fáanlegar á markaðnum nota þessa aðferð. Til dæmis notar Sapphire Rapids frá Intel EMIB, Ponte Vecchio notar Co-EMIB og Meteor Lake notar Foveros. AMD er annar stór framleiðandi sem hefur tekið upp þessa tækniaðferð í vörum sínum, svo sem þriðju kynslóðar Ryzen og EPYC örgjörvum sínum, sem og 3D flísasettarkitektúrinn í MI300.
Einnig er búist við að Nvidia muni taka upp þessa hönnun flísasetta í næstu kynslóð Blackwell-línunnar sinnar. Eins og stórir framleiðendur eins og Intel, AMD og Nvidia hafa þegar tilkynnt, er búist við að fleiri pakkar sem innihalda skipt eða endurtekin flís verði fáanlegir á næsta ári. Ennfremur er búist við að þessi aðferð verði tekin upp í háþróaðri ADAS-forritun á næstu árum.
Heildarþróunin er í átt að samþætta fleiri 2,5D og 3D palla í sama pakka, sem sumir í greininni eru þegar farnir að kalla 3,5D pökkun. Þess vegna búumst við við að sjá tilkomu pakka sem samþætta 3D SoC flísar, 2,5D millistykki, innbyggðar kísillbrýr og sampakkaða ljósfræði. Nýir 2,5D og 3D pökkunarpallar eru á sjóndeildarhringnum, sem eykur enn frekar flækjustig HEP pökkunar.
Birtingartími: 11. ágúst 2025