最近Yole Développement發(fā)布了2021年封裝市場的數據情況,值得注意的是,國內長電科技,、通富微電均進入全球先進封裝支出前七,。
在半導體封裝領域中,中國企業(yè)正在一步一步走出自己的道路,。
封裝發(fā)展演進史
封裝作為半導體制造中的后道工序,,其作用是將生產加工后的晶圓進行切割、焊線塑封,、使集成電路與外部期間實現電器連接,、信號連接的同時,對集成電路提供物理保護,。據Gartner統(tǒng)計,,封裝環(huán)節(jié)占整個封裝市場份額的80-85%。
實際上,,以2000年為節(jié)點,,我們可以將封裝產業(yè)分為傳統(tǒng)封裝階段和先進封裝階段。從技術上來看,,先進封裝與傳統(tǒng)封裝的最大區(qū)別在于連接芯片的方式,,先進封裝可以在更小的空間內實現更高的設備密度,并使功能得到擴展,。
20 世紀 70 年代以前(通孔插裝時代),,封裝技術是以 DIP 為代表的針腳插裝,特點是插孔安裝到 PCB 板上,。這種技術密度,、頻率難以提高,無法滿足高效自動化生產的要求,。
20 世紀 80 年代以后(表面貼裝時代),,用引線替代第一階段的針腳,并貼裝到PCB板上,,以SOP和QFP為代表,。這種技術封裝密度有所提高,體積有所減少。
20 世紀 90 年代以后(面積陣列封裝時代),,該階段出現了BGA,、CSP、WLP為代表的先進封裝技術,,第二階段的引線被取消,。這種技術在縮減體積的同時提高了系統(tǒng)性能。
20 世紀末,,多芯片組件,、三維封裝、系統(tǒng)級封裝開始出現,。
21 世紀以來,,系統(tǒng)級單芯片封裝(SoC)、微機電機械系統(tǒng)封裝(MEMS)成為主流,。
實際上,,倒裝(FlipChip),凸塊(Bumping),,晶圓級封裝(WLP),,2.5D封裝(interposer,RDL等),,3D封裝(TSV)等方式都被認為是先進封裝的范疇,。目前,從先進封裝技術平臺細分來看,,倒裝術應用最廣,,占據75%左右的市場份額,其次為扇入晶圓級封裝(Fan-in WLP)和扇出晶圓級封裝(Fan-out WLP),。
對于頭部封裝企業(yè),,先進封裝已經成為重要的盈利增長點 。以長電科技為例,,先進封裝的均價是傳統(tǒng)封裝均價的 10倍以上,,且倍數在持續(xù)加大。
我國封裝行業(yè)發(fā)展現狀
封裝是我國半導體產業(yè)中發(fā)展最早,、起步最快的行業(yè),。封裝的技術門檻相對較低,屬于需要密集勞動力的產業(yè),,我國巨大的人口紅利下,,封裝得到飛速發(fā)展。
中國封裝市場規(guī)模增長持續(xù)高于全球水平,,2021-2026年中國封裝市場CAGR預計為9.9%,,高于2019-2020年市場規(guī)模CAGR的7.0%,。據前瞻產業(yè)研究院預測,到2026年中國封裝市場規(guī)模將達到4429億元,。
在2018年時,,中國的封裝企業(yè)就已經具備一定的競爭力。中國臺灣以53%的銷售額占據當年封裝行業(yè)的半壁江山,,中國大陸以21%的份額排在第二,。
現在,長電,、通富微電,、華天都已經進入全球封裝企業(yè)前十。長電科技,、通富微電,、華天科技按營收口徑分列第3、5,、6位,市占率分別達12.0%/5.1%/3.9%,,長電科技已處于國際第一梯隊,,通富微電與華天科技處于國際第二梯隊。
目前國內封裝測試業(yè)主要分布于江蘇,、上海,、浙江等地,根據江蘇省半導體行業(yè)協會統(tǒng)計,,截止2020年底,,中國半導體封測企業(yè)有492家,其中江蘇的封測企業(yè)數量最多,,達到128家,。
收購是國內封裝企業(yè)起步的契機,幾年的海外并購使得中國封裝企業(yè)快速獲得了技術,、市場,,彌補了結構性缺陷。
國內封裝巨頭長電科技,,其前身是江陰晶體管廠,,2015年長電收購了星科金朋。
這次收購被評價為“蛇吞象”式跨國并購,。星科金朋是新加坡上市公司,,在新加坡、韓國,、中國上海,、中國臺灣經營四個半導體封裝制造及測試工廠和兩個研發(fā)中心,具有很強的研發(fā)能力。
當時如果想要購買星科金朋最少需要45億元人民幣,,而當時的長電資產總額為76億元,,凈現金流也僅有2億元左右。因此,,長電科技設置了非常巧妙又極其復雜的交易結構,,使其在出資少的情況下掌握足夠控制權。
在長電科技并購了星科金朋后,,行業(yè)排名從第六躍升為第四,。
目前長電技術布局中,擁有FC(倒裝),、eWLB(嵌入式晶圓級球柵陣列),、TSV(硅通孔封裝技術)、SiP(系統(tǒng)級封裝),、PiP(堆疊組裝),、PoP(堆疊封裝)、Fanout(扇出),、Bumping(凸塊技術)等技術,。
可以說,長電科技已經實現了高中低封裝技術全面覆蓋,。
大陸封裝廠的發(fā)展,,并不只長電收購星科金朋,還有2016年通富微電收購AMD蘇州,、2019年華天科技收購馬來西亞封裝廠商Unisem等,。
在國家集成電路產業(yè)大基金加持下,大陸封裝廠商通過外延資本并購實現技術協同,、市場整合與規(guī)模擴張,,疊加內源持續(xù)高強度資本支出 推進技術研發(fā)及產業(yè)化,實現了快速崛起,。
但隨著海外日益嚴格的并購審核,,以及可并購企業(yè)的減少,走并購的路子算不上是一個可以廣泛使用的方式,。
在未來自主研發(fā)和國內整合或許會成為封裝的主流,。
半導體的產業(yè)轉移
從歷史進程來看,全球范圍完成了兩次明顯的半導體產業(yè)轉移,,目前整個行業(yè)正處于第三次轉移,。
第一次產業(yè)轉移是美國的裝配產業(yè)向日本轉移。在80年代,,美國將技術,、利潤含量較低的封裝測試部門剝離,,將測試工廠轉移至日本等其他地區(qū)。
第二次產業(yè)轉移是日本向韓國,、中國臺灣的轉移,。90年代,由于日本的經濟泡沫,,難以繼續(xù)支持DRAM技術升級和晶圓廠建設的資金需求,,韓國趁機而入確立市場中的芯片霸主地位。同時,,中國臺灣利用Foundry優(yōu)勢逐步取代IDM模式,。由于越來越明確的產業(yè)鏈分工,OSAT(封裝和測試的外包)也逐漸出現,。
全球半導體產業(yè)轉移情況
第三次產業(yè)轉移是韓國,、中國臺灣向中國大陸轉移。經過2008年~2012年的低谷后,,全球半導體行業(yè)規(guī)模在2013年開始進入復蘇,。由于國產化需求上升和下游消費電子設備需求的增長,中國已成為世界第一大半導體消費市場,。
在第三次產業(yè)轉移中,,中國封裝正在蓄力發(fā)展。受下游需求旺盛影響,,封裝廠產能利用率保持高位,出現產能供不應求的情況,,盈利能力明顯提升,。中國政府高度重視,發(fā)布了促進集成電路產業(yè)和軟件產業(yè)高質量發(fā)展的政策,,全面優(yōu)化完善高質量發(fā)展芯片和集成電路產業(yè)的有關政策,。
未來趨勢是先進封裝
伴隨著5G的興起,蜂窩網絡頻帶的數量大量增加,,對于適用智能手機和其他5G設備RF前段模塊封裝有新的要求,。而數據中心和網絡對于語音和數據流量的需求,也在推動系統(tǒng)架構的重要創(chuàng)新,,迫使設計師在單晶片或先進封裝上利用異構架構,。這些都使得先進封裝細分市場在系統(tǒng)級封裝、2.5D和3D封裝架構領域的持續(xù)創(chuàng)新的趨勢非常清晰,。
先進封裝的發(fā)展?jié)摿?,也引起了中國封裝企業(yè)的重視,相關投入正在加速布局,。
長電科技在投資者互動平臺表示,,目前先進封裝已成為公司的主要收入來源,,其中主要來自于系統(tǒng)級封裝,倒裝與晶圓級封裝等類型,。
2021年7月,,長電科技推出的面向3D封裝的XDFOI系列產品,這基本上是一種RDL優(yōu)先,,高密度扇出技術,,為全球從事高性能計算的廣大客戶提供了業(yè)界領先的超高密度異構集成解決方案,預計于2022年下半年完成產品驗證并實現量產,。
在采訪中,,長電科技首席技術官李春興還表示:“我們正在開發(fā)具有2μm線寬和間距的RDL。相比之下,,eWLB是10μm/15μm的線寬和間距,。我們正在進入高密度扇出市場,為客戶提供新的選擇,。許多人都看到了不需要硅中介層的扇出型封裝的價值,。因此,長電科技計劃為客戶提供這種高端扇出產品,?!?/p>
通富微電和AMD一直深度合作,并且也在進一步加碼先進封裝,。在今年1月25日,,其發(fā)布公告稱擬募資不超過55億元,主要用于“存儲器芯片封裝測試生產線建設項目”,、“高性能計算產品封裝測試產業(yè)化項目”,、“5G 等新一代通信用產品封裝測試項目”、“圓片級封裝類產品擴產項目”和“功率器件封裝測試擴產項目”,。
除通富微電外,,國內其他封裝廠商也在努力研制先進封裝。如華天科技致力于研發(fā)多芯片封裝(MCP)技術,、多芯片堆疊(3D)封裝技術,、薄型高密度集成電路技術、集成電路封裝防離層技術,、16nm晶圓級凸點技術等先進封裝技術,。
面對頭部企業(yè)和IDM大廠的競爭中,中國大陸封裝企業(yè)需要如何走好高端化路線,?
中國科學院院士劉明曾在演講中表示,,基于先進封裝集成芯片已經成為高性能芯片的首選。根據產品需求選出適配的芯片,,再用集成芯片技術整合成產品,,能夠滿足未來多樣性市場的需求,。
在技術創(chuàng)新、技術產業(yè)化和生態(tài)建設的過程中,,產業(yè)界需要有很強大的科研實力,。從前瞻研究走向市場應用,產業(yè)界需要進行再次創(chuàng)新,,擁有更多的科學研究積累,。底層技術和基礎產業(yè)如何堅守并且獲得支持,才是產業(yè)走得好,、走得穩(wěn)的重要基礎,。
后摩爾時代技術發(fā)展趨勢減緩,創(chuàng)新空間和追趕機會大,。集成電路尺寸微縮的重點將取決于性能,、功耗、成本三個關鍵因素,,新材料,、新結構、新原理與三維堆疊異質集成技術是IC行業(yè)發(fā)展的重要推動力,。