随着技术更新迭代，我国人工智能（AI）芯片先进封装产业链已覆盖了从设计、制造、封装测试到应用的全链条。我国依托低制程光刻工艺与先进封装技术的融合，实现从“能用芯片”向“够用芯片”进而到“好用芯片”的跨越，已成为突破 AI芯片技术瓶颈、打破国际封锁的有效策略。
笔者通过专利检索后发现，在全球 AI芯片先进封装技术领域，中国、美国、韩国、日本是主要的技术创新高地。尽管中国在该领域起步较晚，但近年来年专利申请量已跃居世界首位，创新主体数量也仅次于美国。在专利全球布局上，中国、美国、日本、韩国企业均展现出全球战略眼光，尤其是美国企业，其海外专利布局尤为广泛。
我国在关键共性技术——硅通孔（TSV）、混合键合、架构协同设计等领域仍存在一定的短板。因此，加快关键共性技术突破，确保产业链安全，仍是当前亟待解决的重要任务。笔者从专利角度出发，对该领域的专利情况进行分析，以期为行业提供参考。
三大关键技术分支分析
全球范围内，封装架构的研发动向各具特色。美国聚焦于2.5D架构的研发；韩国侧重3D架构的突破；中国优先推进扇出型封装（FO）架构的研发与应用。我国应重视以 FO架构为基础，融合2.5D和3D架构，实现拥有自主知识产权的 AI芯片协同封装架构的创新发展。
在 FO架构方面，内埋式扇出技术面临较高的专利壁垒，面板级扇出技术则引领未来发展趋势。笔者认为，国内应着重提升面板级扇出的 I/O密度。在2.5D架构方面，单面架构是基础，同样面临较高的专利壁垒。桥接架构作为降低成本的关键技术，应积极投入研发。此外，光电共封装与玻璃基板作为新兴技术，建议高校与企业加强合作。在3D架构方面，芯片-芯片架构是 AI芯片中高端存储器（HBM）的核心，建议国内存储企业密切关注该领域的发展动态。
当前，2.5D与3D中芯片-芯片堆叠的融合已成为国际 AI芯片的主要技术路线。为规避技术壁垒，建议国内创新主体积极研发与布局 FO与3D中芯片-芯片堆叠相融合的技术路线。
我国在 AI芯片先进封装工艺领域起步较晚，但在布线层（RDL）中展现出巨大潜力。RDL技术对 FO架构的支撑作用相比2.5D和3D架构，最为显著。鉴于国内在 TSV、凸点及键合技术方面与国际先进水平存在差距，短期内应优先发展 RDL技术及其所支撑的 FO架构，构建拥有自主知识产权的封装平台，以实现“能用芯片”的阶段性目标。中期阶段，则需依托 RDL等优势工艺与弱势核心工艺的协同配合，在自主知识产权的封装平台中寻求弱势核心工艺的突破，逐步迈向“够用芯片”的阶段。长期而言，则应集中力量攻克关键共性工艺难题，以期达成“好用芯片”的宏伟目标。
具体而言：在 RDL技术方面，主攻 FO架构下的 RDL配置，辅助布局RDL结构，并致力于突破 RDL制备方法中的线距/间距缩小技术瓶颈；在凸点技术方面，重点研发铜凸点，并聚焦直径及节距减小技术的创新与应用；在键合技术方面，依托“专精特新”企业，在混合键合技术方面的深厚积累，加速研发进程；在 TSV技术方面，聚焦导热、导电与缓冲复合的“一孔复用”技术，开展全工艺线研究，突破高深宽比的技术难题。
热管理是保障 AI芯片稳定运行的关键要素，我国亟需加速前沿技术的研发与布局。当前，英特尔、三星、台积电在热界面材料（TIM）与浸没式液冷等前沿热管理技术方面占据领先地位。主动与被动热管理技术的融合，特别是热沉、TIM与流道的整合，已成为行业发展的主流趋势。
为缩小与国际先进水平的差距，我国亟需重点关注以下几个技术方向：流道方面，优化流道设计，积极推广浸没式液冷技术，确保流道或液冷与热源直接接触；热沉方面，增大热沉面积，研发新型热沉材料，并提升热沉与其他热管理技术的协同匹配性；TIM方面，加大聚合物基 TIM的研发力度。
加快形成融合发展网络
当前，我国国内重点企业、专精特新企业、高校和科研机构已成为推动创新的重要力量，但尚未构建起技术融合发展网络，特别是在2.5D/3D架构、TSV、键合等关键共性技术领域，研发缺乏有效的协同机制。同时，海外市场专利布局有限，技术的商业化与产业化进程受到一定制约。
在笔者看来，政府与行业机构应加强统筹协调，促进核心创新主体间的紧密合作，协同推进关键共性技术的攻关与前沿引领技术的研发。在关键共性技术领域，应重点解决 TSV深宽比、热/电可靠性及混合键合等技术难题。具体而言：高校科研机构深化对 TSV与混合键合在原理、材料、工艺特性等方面的基础研究；重点企业引领关键共性技术在良率提升等方面的产业化应用，推动产业链上下游的协同发展；专精特新企业加速理论技术向产业实践的转化。在光电共封、玻璃通孔（TGV）等前沿技术领域，建议高校和科研院所与重点企业深化合作，增强原始创新能力，并加大海外专利布局力度，为技术自主创新的国际化进程奠定坚实基础。
为确保在高端 AI芯片供应受限的情况下，国产芯片能够或基本实现同等功能替代，“无 TSV堆叠”等非传统技术路线成为关键。应充分利用高校及科研机构的技术资源，深化对键合界面粗糙度、RDL线宽/间距缩小等基础技术的研究，为非传统技术路线性能和良率突破提供坚实支撑。鼓励重点企业承担攻克多层RDL等前沿技术的任务，补齐 RDL超小线间距等专利短板，进一步巩固RDL与2.5D/3D架构的融合优势。同时，前瞻性地储备超多层 RDL等前沿技术，为非传统技术路线的产业化与专利竞争打下坚实基础。
激活优势资源，强化技术融合与专利布局联动，激发专精特新企业专利潜能。依照“核心工艺筑基→特色架构设计→工艺与热管理协同优化→先进封装平台构建”的国际经验，加强技术研发与专利布局，打造具有国际竞争力的全球领先封装技术平台，构建以自主知识产权为核心的技术与专利竞争体系。同时，深化国内重点企业与专精特新企业的合作至关重要。笔者建议，通过深入剖析国际巨头专利布局的薄弱环节，充分激发专精特新企业的技术优势，采取资源共享、联合研发、技术交流等多种合作模式，实施精准策略，开展有针对性的专利布局，共同构建专利反制防线。
强化国内产业内循环，整合前后道工序企业优势，深化协同合作。TSV技术在2.5D/3D封装中作为垂直互连的核心组件，需与前道工艺实现紧密衔接，因此国内后道工艺封装企业加强与掌握 TSV技术的前道工艺晶圆制造及设备供应商的合作，成为攻克 TSV技术难关的关键举措。建议国内前道设备厂商、晶圆制造企业及后道封装企业充分发挥各自在技术领域的专长与优势，进一步深化合作，强化联动机制，共同优化并强化国内产业链的内循环，推动产业高质量发展。
加速“产学研”深度融合，促进专利转化运用。企业应以技术需求为导向，运用专利分析等手段，精准对接高校与科研机构的技术优势，促进专利技术转化，例如，芯盟科技和浙江清华长三角研究院在键合技术方面开展合作。此外，还应建立健全人才流动机制，鼓励科研人员到企业兼任技术职务，加速科技成果与专利的产业化进程。
筑专利联盟，防范国际联盟与标准背后专利风险。一方面，应加快自身发展步伐，加大专利布局力度，灵活运用专利收储和许可等手段，提升知识产权储备水平；另一方面，应加大政策扶持力度，引导重要创新主体形成紧密的合作关系，构建专利联盟，联合国内各方力量应对国际专利挑战。例如，统筹中国科学院、中电五十八所、清华大学等科研机构与高校在前沿引领技术方面的优势，以及通富微电、长电等制造类企业在关键共性技术方面的优势，以联合共赢、共同发展的思路，整合高价值专利创造资源，从应用层面布局高价值专利。
（国家知识产权局专利分析普及推广项目人工智能芯片先进封装课题组）
（编辑：刘珊 实习编辑：蔡友良）
