華為新款產(chǎn)品采用的芯片，讓中國芯片技術(shù)突破了美國的封鎖，擁有了中國自己的7納米5G芯片。這不僅讓華為手機(jī)引發(fā)國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，同時(shí)在A股市場上，也掀起了一輪炒作熱潮。除了華為產(chǎn)業(yè)鏈之外，半導(dǎo)體芯片也得到了資金的炒作。



從最近先進(jìn)封裝的產(chǎn)業(yè)動(dòng)向來看，一個(gè)是國內(nèi)的北極雄芯，宣布首個(gè)國內(nèi)《芯粒互聯(lián)接口標(biāo)準(zhǔn)》Chiplet接口PB Link測試成功；另一個(gè)是歐洲知名研究機(jī)構(gòu)lmec，提出車載超級(jí)計(jì)算驅(qū)動(dòng)Chiplet發(fā)展。從產(chǎn)業(yè)動(dòng)向來看，現(xiàn)在各方都在大力發(fā)展先進(jìn)封裝。

封裝，是半導(dǎo)體晶圓制造的后道工序之一，目的是支撐、保護(hù)芯片，使芯片與外界電路連接、增強(qiáng)導(dǎo)熱性能等。

芯片的發(fā)展趨勢是尺寸更小、性能更高、功耗更低，過去，很多企業(yè)都在研究如何把芯片變得更小，但是，先進(jìn)制程工藝逐漸逼近物理極限，芯片變得更小越來越難了，而且還可能導(dǎo)致漏電、發(fā)熱和功耗嚴(yán)重等問題。這個(gè)時(shí)候，就有很多的廠商研究如何把芯片封的更小。因此，芯片封裝就從傳統(tǒng)封裝慢慢走向了先進(jìn)封裝。尤其是近年來，AI等技術(shù)的發(fā)展迭代，大算力時(shí)代來臨，對(duì)芯片的尺寸、性能、功耗要求越來越高，先進(jìn)封裝也逐漸成為半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展重點(diǎn)。

根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，2021年全球封裝市場總營收為844億美元，其中先進(jìn)封裝占比44%。根據(jù)Yole預(yù)測，2027年全球封裝市場規(guī)模為1221億美元，其中先進(jìn)封裝市場規(guī)模為650億美元，

占比將提升至53%。也就是說，先進(jìn)封裝有兩方面的增量，一個(gè)是行業(yè)發(fā)展規(guī)模擴(kuò)大，帶來的增量，另一個(gè)是先進(jìn)封裝替代傳統(tǒng)封裝的增量。


為什么要推行先進(jìn)封裝？

受物理極限和成本制約，摩爾定律逐步失效。

摩爾定律是指隨著技術(shù)演進(jìn)，芯片上容納的晶體管數(shù)量會(huì)呈指數(shù)級(jí)增長，每1.5-2年翻一倍，同時(shí)帶來芯片性能提升一倍或成本下降一半的效應(yīng)。在半導(dǎo)體制造中，工藝制程持續(xù)微縮導(dǎo)致晶體管密度逼近極限，同時(shí)存在短道溝效應(yīng)導(dǎo)致的漏電、發(fā)熱和功耗嚴(yán)重問題。因此芯片上容納的晶體管數(shù)量不斷增加，單位數(shù)量晶體管的成本下降幅度卻在持續(xù)降低。

根據(jù)IBS的統(tǒng)計(jì)及預(yù)測，從16nm到10nm，每10億顆晶體管的成本降低了30.7%，從7nm到5nm成本下降了17.8%，而從5nm到3nm成本僅下降了4.2%。

此背景下，封裝在半導(dǎo)體技術(shù)中的重要性逐步提高。

根據(jù)國際集成電路技術(shù)發(fā)展路線圖預(yù)測，未來半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展將集中于三個(gè)方向：

1、繼續(xù)遵循摩爾定律縮小晶體管特征尺寸，以繼續(xù)提升電路性能、降低功耗，即More Moore。

2、向多類型方向發(fā)展，拓展摩爾定律，即More Than Moore。

3、整合Systemon Chip（SoC，系統(tǒng)級(jí)芯片）與Systemin Package（SiP，系統(tǒng)級(jí)封裝），構(gòu)建高價(jià)值集成系統(tǒng)。

在后兩個(gè)發(fā)展方向中，封裝技術(shù)的重要性都大幅增強(qiáng)。先進(jìn)封裝是在不要求提升芯片制程的情況下，實(shí)現(xiàn)芯片的高密度集成、體積的微型化，并降低成本，符合高端芯片向尺寸更小、性能更高、功耗更低演進(jìn)的趨勢。

傳統(tǒng)封裝的功能主要在于芯片保護(hù)、電氣連接，先進(jìn)封裝在此基礎(chǔ)上增加了提升功能密度、縮短互聯(lián)長度、進(jìn)行系統(tǒng)重構(gòu)的三項(xiàng)新功能。在后摩爾時(shí)代，人們開始由先前的“如何把芯片變得更小”轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭绾伟研酒獾酶　保冗M(jìn)封裝成為半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展重點(diǎn)。


市場潛力有多大？

當(dāng)前從全球角度來看，先進(jìn)封裝滲透率在快速提升通道內(nèi)。

市場規(guī)模方面，據(jù)Yole和集微咨詢數(shù)據(jù)，2017年以來全球封測市場規(guī)模穩(wěn)健增長，2022年達(dá)到815億美元。Yole預(yù)計(jì)總體市場規(guī)模將保持增長態(tài)勢，2026年達(dá)到961億美元。

先進(jìn)封裝則有望展現(xiàn)高于封測市場整體的增長水平。據(jù)Yole預(yù)計(jì)，2019-2025年，全球整體封裝市場規(guī)模年均復(fù)合增速4%，先進(jìn)封裝市場規(guī)模則達(dá)到7%的年均復(fù)合增速，并在2025年占據(jù)整體封裝市場的49.4%。

國內(nèi)市場角度而言，先進(jìn)封裝擁有更為亮眼的增速。

2021年中國封測產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模為2763億元，同比增長10.1%。2017-2021年，中國大陸封測產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模CAGR為9.9%，增速高于全球。根據(jù)Frost&Sullivan數(shù)據(jù)，2020年中國大陸封裝市場規(guī)模2509.5億元，其中先進(jìn)封裝市場規(guī)模351.3億元，占大陸封裝市場規(guī)模的比例約14%，相較于全球先進(jìn)封裝占封裝44.9%的比例低出不少。

隨著中國大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展，尤其是先進(jìn)制程比例的提高，先進(jìn)封裝滲透率有望加速提高。根據(jù)Frost&Sullivan預(yù)測，2021-2025年，中國先進(jìn)封裝市場規(guī)模復(fù)合增速達(dá)到29.9%，預(yù)計(jì)2025年中國先進(jìn)封裝市場規(guī)模為1137億元，占中國大陸封裝市場的比例將達(dá)到32.0%。

目前看來，半導(dǎo)體設(shè)備受益已經(jīng)具備較高的確定性。

隨著先進(jìn)封裝的發(fā)展，在傳統(tǒng)封裝工藝的基礎(chǔ)上也會(huì)有所改進(jìn)，首先是在先進(jìn)封裝工藝中，芯片堆疊的層數(shù)增加，為了保持芯片體積較小，對(duì)減薄設(shè)備的精度提出更高要求。同時(shí)在Chiplet設(shè)計(jì)中，制造小芯片需要更多的的切割和貼合，使得劃片機(jī)、貼片機(jī)的需求數(shù)量和精度要求都有所提升。加上Chiplet技術(shù)中每個(gè)裸片都需要進(jìn)行測試，且將小芯片集成后還需要進(jìn)行系統(tǒng)性的測試，因而亦增加了測試設(shè)備的需求。

除了傳統(tǒng)封裝設(shè)備，還需要使用晶圓制造前道工藝的設(shè)備。先進(jìn)封裝使用的設(shè)備與晶圓制造的前道工藝開始有所重疊，而不只是傳統(tǒng)封裝所需要的減薄機(jī)、劃片機(jī)、貼片機(jī)等，刺激設(shè)備需求應(yīng)封裝技術(shù)發(fā)展而增長。

在RDL、Bumping、TSV等互連技術(shù)中，均需要使用涂膠機(jī)、光刻機(jī)等設(shè)備；TSV技術(shù)需要鉆孔，還增加了刻蝕機(jī)的需求。此外對(duì)傳統(tǒng)封裝設(shè)備中的減薄機(jī)、劃片機(jī)也需要進(jìn)行一定改進(jìn)，比如將設(shè)備進(jìn)一步設(shè)計(jì)為帶凸點(diǎn)晶圓減薄機(jī)、帶凸點(diǎn)晶圓劃片機(jī)等，同時(shí)對(duì)厚度、劃切道寬度等均提出了更高的精度要求。


國產(chǎn)EMC全線布局

高端替代仍有差距

先進(jìn)封裝元件的輕薄化、大功率、高集成度趨勢對(duì)環(huán)氧塑封料的性能要求也越來越高。全球環(huán)氧塑封市場產(chǎn)品迭代更級(jí)也越來越快。中國擁有最廣泛的EMC市場，外企憑借技術(shù)沉淀，結(jié)合中國客戶需求，不斷開發(fā)更為優(yōu)質(zhì)、實(shí)用的材料。

環(huán)氧塑封料主要壁壘是配方技術(shù)，來自各類復(fù)雜聚合物填料（環(huán)氧樹脂、偶聯(lián)劑、硬化劑、硅微粉、氧化鋁等）和添加劑（脫模劑、染色劑、阻燃劑、應(yīng)力添加劑、粘結(jié)劑等）的巧妙組合，根據(jù)用客戶需求掌握配方品質(zhì)和工藝控制，樣品最終交付下游客戶考核驗(yàn)證。一款高性能的先進(jìn)封裝材料，需要廠商長期的技術(shù)積累及持續(xù)的研發(fā)投入。

面向BGA、SCP、FOWLP、SiP等先進(jìn)封裝用環(huán)氧塑封料需要低翹曲、低膨脹、高填充和高導(dǎo)熱的性能。2.5D/3D、FOWLP/FOPLP 以及系統(tǒng)級(jí)封裝等先進(jìn)封裝需要更高流動(dòng)性的GMC/LMC產(chǎn)品。AI帶來了較大的HBM的需求，HBM需要散熱性更高的 EMC 產(chǎn)品，為先進(jìn)封裝打開的新增長空間。

由于日本環(huán)氧塑封料廠商通過持續(xù)不斷的研發(fā)準(zhǔn)確反映市場趨勢和用戶愿望，掌握了完善的產(chǎn)品配方開發(fā)流程與大量核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)專利，因此在高性能先進(jìn)封裝應(yīng)用領(lǐng)域主要份額為日系企業(yè)所壟斷。

這些外商品牌在中高端產(chǎn)品中占有較大份額，無論是在產(chǎn)能規(guī)模還是在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，擁有比中國大陸廠商更強(qiáng)勁、更廣泛的全球合作競爭優(yōu)勢，其中幾家全球知名的半導(dǎo)體材料制造商，在高端先進(jìn)封裝用環(huán)氧塑封材料放量更是處于完全壟斷地位。

1950年代，陶瓷、金屬、玻璃等封裝難以適應(yīng)半導(dǎo)體工業(yè)化的要求。于是乎，美國人開始研究塑料來代替昂貴的材料封裝，到1962年塑料封裝晶體管在工業(yè)上已初具規(guī)模。后來傳到日本，日、美等公司不斷精選原材料和生產(chǎn)工藝，最終完善了的環(huán)氧塑封料工藝，首次在航空航天工業(yè)中進(jìn)行商業(yè)應(yīng)用，此后迅速滲透到幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域。

1976年中科院化學(xué)所在國內(nèi)率先開拓環(huán)氧塑封料研究領(lǐng)域，與此同時(shí)，無錫化工研究設(shè)計(jì)院、上海復(fù)旦大學(xué)相繼開發(fā)EMC。1983年開始，連云港電子器材廠開始研究并實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。但國內(nèi)EMC產(chǎn)業(yè)遭遇人力、財(cái)力和技術(shù)的三重困境。1990年代，以住友電木、日立化成為代表的日資品牌進(jìn)駐中國市場，外資廠商憑借先發(fā)優(yōu)勢、悠久的供應(yīng)歷史以及相對(duì)成熟的技術(shù)水平，在EMC領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位，中國本土EMC企業(yè)難以進(jìn)入全球供應(yīng)鏈，直到中美貿(mào)易戰(zhàn)以前。

目前中國是全球最大的環(huán)氧塑封料制造市場。中國廠商仍主要以滿足國內(nèi)需求為主，出口不占優(yōu)勢。日本住友電木和昭和電工占國內(nèi)市場半壁江山。國產(chǎn)環(huán)氧塑封料（含臺(tái)資）市場占比約為30%左右。國內(nèi)適用于一般封裝的中低端環(huán)氧塑封料，滿足SOT\SOP\SOD等傳統(tǒng)封裝的需求，大部分仍集中在分立器件和中小規(guī)模集成電路封裝用的環(huán)氧塑封料領(lǐng)域。

近幾年在國產(chǎn)替代浪潮中，國產(chǎn)環(huán)氧塑封料快速進(jìn)步，材料基礎(chǔ)性能和參數(shù)追趕國際先進(jìn)產(chǎn)品，另外憑借就近采購成本優(yōu)勢正在吸引國內(nèi)封裝廠積極導(dǎo)入驗(yàn)證、試用和訂單。在QFP、QFN、BGA、CSP等目前市場銷售形成小規(guī)模，MUF、FOWLP等領(lǐng)域，國產(chǎn)目前仍處于驗(yàn)證階段，部分產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)小批量。目前國內(nèi)高端EMC產(chǎn)品與國外仍有5-10年以上的代差。