日前,，科技創(chuàng)新情報SaaS服務商智慧芽(PatSnap)挑選了中國大陸半導體封測領域TOP10企業(yè)為研究對象，從專利維度對10家企業(yè)的創(chuàng)新能力,、企業(yè)全球化布局,、被同行關注度、半導體封測領域關鍵技術鏈完整度等信息進行了統(tǒng)計分析,。
與此同時,，第十九屆中國半導體封裝測試技術與市場年會(CSPT 2021)也剛剛在江陰落下帷幕，中國半導體協(xié)會封裝分會當值理事長,，長電科技董事兼首席執(zhí)行長鄭力發(fā)布了《中國半導體封測產業(yè)現(xiàn)狀與展望報告》,。
我們引用并綜合了兩份報告中的核心內容，希望能夠借此比較完整的勾勒出中國大陸封測產業(yè)的全貌,，有助于讀者加深對中國封測產業(yè)現(xiàn)狀的認知與理解,。
TOP10企業(yè)專利排行榜解讀
一、龍頭企業(yè)創(chuàng)新優(yōu)勢明顯
從截止2022年1月14日公開的專利數(shù)據來看,，專利申請量超過1000件的企業(yè)共有4家,。專利申請量最高的企業(yè)為長電科技，以4660件專利申請位居首位,，為封測領域中國大陸創(chuàng)新龍頭,；第二名為天水華天科技，申請量為1062件,；華潤微電子封裝測試事業(yè)群和通富微電子分列第三和第四位,，蘇州晶方半導體以513件的專利申請量，位于榜單中間位置,。
圖1：中國大陸半導體封測領域TOP10企業(yè)專利量排行榜
整體看來,，除個別年份之外，長電科技專利年申請量均居于首位,，尤其在早期,，其專利申請量具有明顯的優(yōu)勢。2014年之后,，天水華天科技,、華潤微電子封裝測試事業(yè)群、通富微電子和蘇州晶方半導體逐漸縮小了與龍頭企業(yè)的競爭力差距,。
圖2：中國大陸封測領域頭部企業(yè)專利申請趨勢
圖3,、圖4從數(shù)量和維持年限長短兩個維度分析了企業(yè)的有效專利情況。從數(shù)量來看,，大部分申請人的有效專利超過總量一半,，其中，長電科技有效專利數(shù)量最高，超過3000件,；通富微電子有效專利數(shù)量排名第二,；華潤微電子封裝測試事業(yè)群、天水華天科技有效專利數(shù)量分別位居第三和第四位,。
圖3：中國大陸半導體封測領域TOP10企業(yè)有效專利統(tǒng)計
大部分企業(yè)有效專利維持年限主要集中在5-10年之間,。其中，長電科技,、通富微電子,、天水華天科技、華潤微電子封裝測試事業(yè)群和蘇州晶方半導體維持年限在大于10年和5-10年間的專利占比突出,；氣派科技和甬矽電子有效專利維持年限在1-3年的較為突出,，表明其專利技術相對較新。
圖4：中國大陸半導體封測領域TOP10企業(yè)有效專利維持年限分布
二,、 頭部企業(yè)重視拓展中國大陸以外市場
專利不同區(qū)域申請情況可以側面反映企業(yè)全球化市場布局情況,。長電科技在大陸以外布局專利最多,，范圍也最廣泛,，布局區(qū)域依次包括：美國、新加坡,、中國臺灣,、韓國、日本,、德國和歐洲,；蘇州晶方半導體其次，比較關注在美國,、中國臺灣以及韓國的專利保護,；天水華天科技、通富微電子,、氣派科技,、華潤微電子封裝測試事業(yè)群分列3-6位。甬矽電子,、欣中封測,、太極半導體和沛頓科技在大陸以外專利布局相對較少。
圖5：中國大陸半導體封測領域TOP10企業(yè)中國大陸以外專利布局統(tǒng)計
三,、頭部企業(yè)被同行關注度高
專利被引次數(shù)分析,，通常用于反映企業(yè)被同行關注度。長電科技,、天水華天科技,、通富微電子、華潤微電子封裝測試事業(yè)群和蘇州晶方半導體有部分專利被引頻次在10次以上,，說明這些企業(yè)被同行關注度較高,。長電科技還有部分專利被高頻引用(被引頻次在30次以上),，進一步表明其被同行關注度最高。
圖6：中國大陸半導體封測領域TOP10企業(yè)專利被引頻次分析
四,、頭部企業(yè)技術完整度較高
10家企業(yè)中,，長電科技專利布局涵蓋所有封測領域關鍵技術，在封裝引線框架,、制造或處理半導體,、按配置特點進行分區(qū)分封裝等分支(H01L23/495、H01L21/00,、H01L23/31)上具備優(yōu)勢,；天水華天科技和通富微電子關鍵技術鏈完整度基本并列第二位，其中通富微電子稍側重在引線或其他導電構件的連接和器件密封(H01L21/60,、H01L21/56)方向的專利布局,，而天水華天科技側重封裝引線框架(H01L23/495)方向。
蘇州晶方半導體次于上述三者排名第三,，其專利布局重點在于圖像結構(H01L27/146),；華潤微電子封裝測試事業(yè)群和氣派科技關鍵技術鏈完整度分別排名第四、第五位,，兩者專利和技術儲備均以封裝引線框架(H01L23/495)為主,；甬矽電子則以按配置特點進行區(qū)分封裝(H01L23/31)為其主要研發(fā)方向。
除上述封測領域關鍵技術類別,，其它技術,，如微觀結構系統(tǒng)(B81B7/00)、類似線狀的焊接或黏結結構(H01L23/49),、冷卻裝置,、加熱裝置、通風裝置或溫度補償裝置(H01L23/34),、在器件內部從一個組件向另一個組件通電的裝置(H01L23/52),、支承或夾緊結構(H01L21/683)等技術類別也得到了關注。
圖7：中國大陸半導體封測領域TOP10企業(yè)封測技術鏈完整度分析
先進封裝成為全球封裝市場主要增量
“先進封裝,，或者說芯片成品制造,，可能成為后摩爾時代的重要顛覆性技術之一，特別是后道成本制造在產業(yè)鏈中的地位愈發(fā)重要,，有望成為集成電路產業(yè)新的制高點,。”鄭力在發(fā)表主題演講時如是說,。
近年來,，隨著智能手機、物聯(lián)網、人工智能,、汽車電子等新興領域應用市場的快速發(fā)展,，帶動了全球封裝測試產業(yè)的持續(xù)增長。Yole數(shù)據顯示,，2020年全球封裝市場規(guī)模微漲0.3%,，達到677億美元。該機構同時也在《Status of the Advanced Packaging Industry 2021》中預測,，2021年先進封裝的市場規(guī)模約為350億美元,，先進封裝占全部封裝的比例約為45%。按此推算,，2021年全球封裝市場規(guī)模約上漲14.8%,，約達777億美元。
全球封裝市場規(guī)模(2014-2021) 資料來源：Yole
未來,，全球半導體封裝測試市場將在傳統(tǒng)工藝保持較大比重的同時,，繼續(xù)向著小型化、集成化,、低功耗方向發(fā)展,，在新興市場和半導體技術的發(fā)展帶動下，附加值更高的先進封裝將得到越來越多的應用,，封裝測試市場有望持續(xù)增加,。
Yole預測,，2021年先進封裝的全球市場規(guī)模約350億美元,，到2025年將增長至420億美元，先進封裝在全部封裝的占比將從2021年的45%增長到2025年的49.4%,。2019-2025年,，全球先進封裝市場的CAGR約為8%，相比同期整體封裝市場(CAGR=5%)和傳統(tǒng)封裝市場,，先進封裝市場的增長更為顯著,，將成為全球封裝市場的主要增量。
全球半導體封裝測試產業(yè)結構(2016-2025年) 資料來源：Yole
鄭力表示,，相比較于芯片制造和芯片封測產業(yè),，中國半導體產業(yè)此前更注重芯片設計行業(yè)，這一現(xiàn)象目前正在逐步扭轉,。根據中國半導體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據顯示,，2021年中國集成電路產業(yè)銷售額為10458.3億元。其中,，設計業(yè)銷售額為4519億元,，制造業(yè)銷售額為3176.3億元，封測業(yè)銷售額2763億元，占比為43.2%:30.4%:26.4%,。依據世界集成電路產業(yè)三業(yè)結構合理占比(設計：晶圓：封測)的3:4:3,，中國集成電路的封裝測試業(yè)的比例尚處于IC制造業(yè)比較理想的位置。
2020年-2021年,，受益于全國新冠肺炎疫情控制較好,，各行業(yè)復工復產較早，遠程辦公,、在線教育,、家庭娛樂等需求的規(guī)模化興起,，智能駕駛,、醫(yī)療、數(shù)據中心,、5G及l(fā)oT的快速滲透深化,，中國封測產業(yè)再次實現(xiàn)了快速增長。中國半導體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,，2020年中國封測業(yè)產值達到2509.5億元,，同比增長6.8%，2021年中國封測產業(yè)規(guī)模為2763億元,，同比增長10.1%,。
從分布區(qū)域來看，目前國內封裝測試業(yè)分布區(qū)域主要集中于長江三角洲地區(qū),。江蘇,、上海、浙江三地2020年封測業(yè)銷售額合計達到1838.3億元,，占到2020年我國封測業(yè)銷售額的73.3%,。根據江蘇省半導體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，截至2020年底,，中國半導體封測企業(yè)有492家,，其中2020年新進入半導體封測(含投產/在建/簽約)的企業(yè)共71家。江蘇封測企業(yè)數(shù)量最多,，共有128家,，其次是廣東97家、山東48家,、安徽40家,、上海38家、浙江34家,。截至目前,，2021年數(shù)據尚未發(fā)布,，但全國封測產業(yè)整體分布態(tài)勢保持不變。
鄭力將中國封測產業(yè)面臨的發(fā)展機遇分為政策,、市場和技術三部分,。在政策機遇方面，從2016年到2020年,，相關部門都在發(fā)布新的集成電路產業(yè)政策,，面向封測和相關的裝備、材料業(yè)政策也非常之多,，對于封測產業(yè)有了非常大力度的支持,。
在市場機遇方面，2021年中國集成電路進口量為6354.8億塊,，同比增長16.9%,，2013-2021年GAGR為11.3%；2021年中國集成電路進口用金額為4325.5億美元,，同比增長23.6%,，2013-2021年GAGR為9.4%。這反映出國內市場自我供給不足的狀況還是沒有根本改變,，國內市場所需的高端集成電路產品,，如通用處理器、存儲器等關鍵核心產品仍然依賴進口,，再加之貿易摩擦的風險和國外禁運,，因此，中國封裝產業(yè)的本土化發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>
在技術機遇方面,，由于摩爾定律發(fā)展至今已遇到瓶頸,，芯片特征尺寸已接近物理極限，先進封裝技術成為延續(xù)摩爾定律的重要途徑,，封測企業(yè)迎來良機,。未來，“顛覆性”技術創(chuàng)新將成為驅動半導體技術向前發(fā)展的關鍵,，先進封測技術成為行業(yè)的熱點，未來的10-20年,，異構集成技術賽道將換擋提速,。
當然，在中國封測產業(yè)的快速發(fā)展中,，同樣也存在著許多挑戰(zhàn),，以下六方面被重點提及，分別是：
●關鍵設備依賴進口,，設備交付周期長,，影響擴充產能,。
●客戶會指定主要原材料，造成主材料更換比較困難,，而高端的產品封裝都被海外壟斷,。
●產品開發(fā)需要客戶來進行驗證，但驗證周期長,。
●部分原材料國產純度無法滿足（如高精度銅合金帶）,，但進口材料周期長、甚至有不被接單的風險,。
●材料成本上升,，不利于企業(yè)進一步做大做強。
●研發(fā),、工藝人才缺口大,。
為此，鄭力提出四點建議：更加關注芯片成品制造環(huán)節(jié),、支持產業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新,、加大扶持封測企業(yè)、以及關注人才的吸引和培養(yǎng),，以更好地推動中國半導體封測產業(yè)的整體進步,。
未來高算力芯片發(fā)展三路徑
中國工程院院士、浙江大學微納電子學院院長吳漢明在演講中指出,，后摩爾時代的到來,，導致前端制造面臨三個級別的挑戰(zhàn)：以精密圖形為代表的基礎挑戰(zhàn)、以新材料為代表的核心挑戰(zhàn)和以良率提升為代表的終極挑戰(zhàn),。
吳漢明指出,，摩爾定律發(fā)展已經開始放緩，晶體管密度不能按照以往兩年增加一倍的節(jié)奏發(fā)展,。從制造成本上來看,，28納米成為了“分水嶺”，28nm以前的工藝制造成本下降速度較快,，但28nm之后制造成本下降趨緩,；性能方面，2002年以前每年可以提升52%,，到2014年,，每年提升降為12%，而到了2018年,，性能每年僅能提升3.5%,，所以與成本類似，性能提升也呈趨緩態(tài)勢,。
為此,，他提出了三條可以突破高算力發(fā)展瓶頸的創(chuàng)新途徑：三維異質集成晶圓級集成,、存算一體范式、可重構計算架構,。如下圖所示,，采用28納米工藝的全球最大容量存算一體芯片，單芯片算力達到了300-500TOPS,；采用40納米工藝,，可實現(xiàn)能效全球領先的混合粒度可重構芯片。據此,，吳漢明建議,，我們可以考慮在1-2年內，將存算一體芯片和可重構計算芯片利用三維集成技術集成在同一基底上,，隨后在3-4年內,，再通過晶圓級集成在晶圓硅片上。
作為教育界代表,，在談到集成電路產教融合話題時,，吳漢明將三維器件(FinFET)、高介電常數(shù)和金屬柵(HKMG),、應變硅(Strained Si)和源漏提升(Raised S/D)列為本世紀集成電路器件的四大產教融合成果轉化,，并同時指出，我國目前真正通過產教融合轉化出來的還很少,，核心問題在于國內缺少能夠使交叉學科可以開花結果,，真正實現(xiàn)產業(yè)化的Pilot-line(先導線)。
而芯片制造技術成果轉化的特點,，一是轉讓,，將技術成熟、可以在生產上直接應用的成果,，在其使用范圍內加以應用和推廣,，擴大生產規(guī)模；二是轉化,，將實驗室取得的初試成果進行研究開發(fā)和中間試驗,，使之變成生產上可以直接采用的成熟技術，實現(xiàn)大生產,。就芯片制造成果轉化而言,，核心是演示生產可行性，也就是中試環(huán)節(jié)驗證,，也可以認為：缺少中試的技術轉化難以生產化。
結語
中國半導體行業(yè)協(xié)會集成電路設計分會理事長,、清華大學教授魏少軍指出,，雖然封測業(yè)看似仍以加工為主要特點,，而且一度被認為技術含量不高，但未來,，以三維混合鍵合技術為代表的微納系統(tǒng)集成有可能改變整個產業(yè)格局,，前道后道工序相結合，甚至在前道工藝當中嵌入后道,，后道當中集成前道,，將成為一種大的趨勢，這給封測業(yè),、設計業(yè),、制造業(yè)提出了全新的挑戰(zhàn)。所以,，真正的未來可能是在封測業(yè),，封測業(yè)本身的技術進步至關重要，對整個半導體行業(yè)具有非常重要的引領作用,。
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