La diversité de la demande et de la production d'emballages avancés sur différents marchés contribue à faire passer la taille de ce marché de 38 milliards de dollars à 79 milliards de dollars d'ici 2030. Cette croissance, alimentée par diverses exigences et défis, se maintient néanmoins sur une lancée positive. Cette polyvalence permet aux emballages avancés de soutenir une innovation et une adaptation constantes, répondant ainsi aux besoins spécifiques des différents marchés en termes de production, d'exigences techniques et de prix de vente moyens.
Toutefois, cette flexibilité présente également des risques pour l'industrie de l'emballage avancé lorsque certains marchés connaissent des ralentissements ou des fluctuations. En 2024, l'emballage avancé bénéficie de la croissance rapide du marché des centres de données, tandis que la reprise des marchés de masse comme le mobile est relativement lente.
La chaîne d'approvisionnement des solutions d'encapsulation avancées est l'un des sous-secteurs les plus dynamiques de la chaîne d'approvisionnement mondiale des semi-conducteurs. Ce dynamisme s'explique par l'implication de divers modèles commerciaux au-delà des services traditionnels d'assemblage et de test de semi-conducteurs (OSAT), l'importance géopolitique stratégique de ce secteur et son rôle crucial dans les produits hautes performances.
Chaque année apporte son lot de contraintes qui redessinent le paysage de la chaîne d'approvisionnement des emballages avancés. En 2024, plusieurs facteurs clés influencent cette transformation : les limitations de capacité, les difficultés de rendement, les nouveaux matériaux et équipements, les besoins en investissements, les réglementations et initiatives géopolitiques, la forte demande sur certains marchés, l'évolution des normes, l'arrivée de nouveaux acteurs et les fluctuations des prix des matières premières.
De nombreuses alliances ont vu le jour afin de relever ensemble et rapidement les défis posés par la chaîne d'approvisionnement. Des technologies clés d'encapsulation avancée sont concédées sous licence à d'autres acteurs pour faciliter la transition vers de nouveaux modèles économiques et pallier les contraintes de capacité. La standardisation des puces est de plus en plus mise en avant pour promouvoir des applications plus larges, explorer de nouveaux marchés et alléger le fardeau des investissements individuels. En 2024, de nouveaux pays, entreprises, installations et lignes pilotes s'engagent dans l'encapsulation avancée, une tendance qui se poursuivra en 2025.
L'encapsulation avancée n'a pas encore atteint sa saturation technologique. Entre 2024 et 2025, elle connaîtra des avancées majeures et son portefeuille technologique s'enrichira de nouvelles versions robustes des technologies et plateformes d'encapsulation avancées existantes, telles que les dernières générations d'EMIB et de Foveros d'Intel. L'encapsulation des systèmes CPO (Chip-on-Package Optical Devices) suscite également un intérêt croissant dans l'industrie, avec le développement de nouvelles technologies visant à séduire les clients et à accroître la production.
Les substrats de circuits intégrés avancés représentent un autre secteur étroitement lié, partageant les mêmes feuilles de route, les mêmes principes de conception collaborative et les mêmes exigences en matière d'outils que le packaging avancé.
Outre ces technologies fondamentales, plusieurs technologies « invisibles et performantes » stimulent la diversification et l'innovation du packaging avancé : solutions d'alimentation électrique, technologies d'intégration, gestion thermique, nouveaux matériaux (comme le verre et les matériaux organiques de nouvelle génération), interconnexions avancées et nouveaux formats d'équipements et d'outils. De l'électronique mobile et grand public à l'intelligence artificielle et aux centres de données, le packaging avancé adapte ses technologies aux exigences de chaque marché, permettant ainsi à ses produits de nouvelle génération de répondre également aux besoins du marché.
Le marché des emballages haut de gamme devrait atteindre 8 milliards de dollars en 2024 et dépasser les 28 milliards de dollars d'ici 2030, soit un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 23 % entre 2024 et 2030. En termes de marchés finaux, le plus important est celui des « télécommunications et infrastructures », qui a généré plus de 67 % du chiffre d'affaires en 2024. Le marché des « appareils mobiles et grand public » arrive en deuxième position et affiche la croissance la plus rapide, avec un TCAC de 50 %.
En termes d'unités d'emballage, le segment haut de gamme devrait connaître un TCAC de 33 % entre 2024 et 2030, passant d'environ 1 milliard d'unités en 2024 à plus de 5 milliards d'unités d'ici 2030. Cette croissance significative s'explique par la forte demande pour les emballages haut de gamme, dont le prix de vente moyen est considérablement plus élevé que celui des emballages moins sophistiqués, en raison du transfert de valeur de la conception à la fabrication grâce aux plateformes 2.5D et 3D.
La mémoire empilée 3D (HBM, 3DS, 3D NAND et CBA DRAM) est le contributeur le plus important, qui devrait représenter plus de 70 % de la part de marché d'ici 2029. Les plateformes à la croissance la plus rapide comprennent la CBA DRAM, le SoC 3D, les interposeurs Si actifs, les piles 3D NAND et les ponts Si intégrés.
Les barrières à l'entrée sur le marché des solutions d'encapsulation haut de gamme se renforcent, les grandes fonderies de plaquettes et les fabricants intégrés de semi-conducteurs (IDM) bouleversant le secteur grâce à leurs capacités en amont. L'adoption de la technologie de collage hybride complexifie la situation pour les fournisseurs OSAT, car seuls ceux disposant de capacités de fabrication de plaquettes et de ressources importantes peuvent supporter des pertes de rendement significatives et des investissements substantiels.
D'ici 2024, les fabricants de mémoire représentés par Yangtze Memory Technologies, Samsung, SK Hynix et Micron domineront le marché des boîtiers haut de gamme, détenant 54 % des parts de marché. La mémoire 3D empilée surpasse les autres plateformes en termes de chiffre d'affaires, de production et de rendement des plaquettes. De fait, le volume d'achat des boîtiers de mémoire dépasse largement celui des boîtiers logiques. TSMC est en tête avec 35 % de parts de marché, suivi de près par Yangtze Memory Technologies avec 20 %. De nouveaux acteurs tels que Kioxia, Micron, SK Hynix et Samsung devraient rapidement s'implanter sur le marché de la mémoire NAND 3D et y gagner des parts de marché. Samsung se classe troisième avec 16 % de parts de marché, suivi par SK Hynix (13 %) et Micron (5 %). Avec l'évolution continue de la mémoire 3D empilée et le lancement de nouveaux produits, les parts de marché de ces fabricants devraient croître de manière significative. Intel suit de près avec 6 % de parts de marché.
Les principaux fabricants d'OSAT, tels qu'Advanced Semiconductor Manufacturing (ASE), Siliconware Precision Industries (SPIL), JCET, Amkor et TF, restent activement impliqués dans les opérations finales d'encapsulation et de test. Ils cherchent à conquérir des parts de marché grâce à des solutions d'encapsulation haut de gamme basées sur la technologie UHD FO (Ultra High-High-Definition Fan-Out) et les interposeurs de moule. Leur collaboration avec les fonderies et les fabricants de dispositifs intégrés (IDM) de premier plan est également essentielle pour garantir leur participation à ces activités.
Aujourd'hui, la réalisation de solutions d'encapsulation haut de gamme repose de plus en plus sur les technologies de fabrication en amont (FE), le collage hybride s'imposant comme une nouvelle tendance. BESI, grâce à sa collaboration avec AMAT, joue un rôle clé dans cette évolution, en fournissant des équipements à des géants tels que TSMC, Intel et Samsung, qui se disputent la domination du marché. D'autres fournisseurs d'équipements, comme ASMPT, EVG, SET et Suiss MicroTech, ainsi que Shibaura et TEL, constituent également des maillons importants de la chaîne d'approvisionnement.
Une tendance technologique majeure, commune à toutes les plateformes d'encapsulation haute performance, est la réduction du pas d'interconnexion. Cette tendance est liée aux vias traversants (TSV), aux TMV, aux microbilles et même au collage hybride, ce dernier s'imposant comme la solution la plus novatrice. Par ailleurs, le diamètre des vias et l'épaisseur des plaquettes devraient également diminuer.
Cette avancée technologique est cruciale pour l'intégration de puces et de chipsets plus complexes afin de prendre en charge un traitement et une transmission de données plus rapides tout en assurant une consommation d'énergie et des pertes moindres, permettant ainsi une intégration et une bande passante plus élevées pour les futures générations de produits.
L'assemblage hybride 3D SoC apparaît comme une technologie clé pour l'encapsulation avancée de nouvelle génération, car il permet de réduire l'espacement des interconnexions tout en augmentant la surface totale du SoC. Ceci ouvre la voie à des possibilités telles que l'empilement de puces issues de SoC partitionnées, permettant ainsi une intégration hétérogène. TSMC, grâce à sa technologie 3D Fabric, est devenu un leader de l'encapsulation 3D SoIC par assemblage hybride. De plus, l'intégration puce-plaquette devrait débuter avec un petit nombre d'empilements DRAM HBM4E à 16 couches.
L'intégration hétérogène et la conception de chipsets constituent une autre tendance majeure favorisant l'adoption des technologies d'encapsulation pour l'électronique haute performance (HEP), avec des produits actuellement disponibles sur le marché qui exploitent cette approche. Par exemple, Intel Sapphire Rapids utilise EMIB, Ponte Vecchio utilise Co-EMIB et Meteor Lake utilise Foveros. AMD est un autre grand fournisseur ayant adopté cette technologie dans ses produits, tels que ses processeurs Ryzen et EPYC de troisième génération, ainsi que l'architecture de chipset 3D du MI300.
Nvidia devrait également adopter cette architecture de chipset pour sa prochaine génération de puces Blackwell. Comme l'ont déjà annoncé des acteurs majeurs tels qu'Intel, AMD et Nvidia, davantage de puces intégrant des composants partitionnés ou répliqués devraient être disponibles l'année prochaine. De plus, cette approche devrait se généraliser dans les applications ADAS haut de gamme au cours des prochaines années.
La tendance générale est à l'intégration croissante de plateformes 2.5D et 3D dans un même boîtier, une technologie déjà désignée par certains acteurs du secteur sous le terme de boîtier 3.5D. Par conséquent, nous prévoyons l'émergence de boîtiers intégrant des puces SoC 3D, des interposeurs 2.5D, des ponts de silicium intégrés et des composants optiques co-encapsulés. De nouvelles plateformes de boîtier 2.5D et 3D se profilent à l'horizon, complexifiant encore davantage le boîtierage des dispositifs pour la physique des hautes énergies.
Date de publication : 11 août 2025