主要企業(yè):長(zhǎng)電科技(600584)、通富微電(002156)、華天科技(002185)

本文核心數(shù)據(jù):發(fā)展背景、行業(yè)地位、發(fā)展概況

行業(yè)發(fā)展背景

1、集成電路封測(cè):芯片制造的最后一道工序

集成電路,簡(jiǎn)稱IC就是把一定數(shù)量的常用電子元件,如電阻、電容、晶體管等,以及這些元件之間的連線,通過(guò)半導(dǎo)體工藝集成在一起的具有特定功能的電路,集成電路產(chǎn)業(yè)是現(xiàn)代信息技術(shù)的基石。

集成電路按照產(chǎn)業(yè)鏈可分為:設(shè)計(jì)、制造、封裝、應(yīng)用四個(gè)部分。其中芯片設(shè)計(jì)亦可稱為超大規(guī)模集成電路(VLSI)設(shè)計(jì),其流程涉及對(duì)電子器件(例如晶體管、電阻器、電容器等)、器件間互連線模型的建立;芯片制造工藝包括光刻、刻蝕、氧化沉積、注入、擴(kuò)散和平坦化等過(guò)程。

從實(shí)際經(jīng)營(yíng)的角度分析,集成電路產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)且噪娐吩O(shè)計(jì)為主導(dǎo),由電路設(shè)計(jì)公司設(shè)計(jì)出集成電路,然后委托芯片制造廠生產(chǎn)晶圓,再委托封裝廠進(jìn)行集成電路封裝及測(cè)試,然后銷售給電子整機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)。

2、摩爾定律即將失效?堆疊式封測(cè)帶來(lái)“一線生機(jī)”

——行業(yè)的周期性-摩爾定律

摩爾定律是由英特爾創(chuàng)始人之一戈登·摩爾(Gordon  Moore)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期觀察總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)。摩爾定律的內(nèi)容為:集成電路上可容納的晶體管數(shù)目,約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍,性能也將提升一倍;或者說(shuō),當(dāng)價(jià)格不變時(shí),每一美元所能買(mǎi)到的電腦性能,將每隔18個(gè)月翻兩倍以上。這一定律揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度。

——摩爾定律面臨失效

半導(dǎo)體行業(yè)最重要的定律就是摩爾定律,指集成電路上可容納的晶體管數(shù)目,約每?jī)赡瓯銜?huì)增加一倍,性能也將提升一倍。但一旦芯片上線條的寬度達(dá)到納米數(shù)量級(jí)時(shí),相當(dāng)于只有幾個(gè)分子的大小,這種情況下材料的物理、化學(xué)性能將發(fā)生質(zhì)的變化,致使采用現(xiàn)行工藝的半導(dǎo)體器件不能正常工作,摩爾定律也就面臨“失效”。

——堆疊式封裝技術(shù)將超越摩爾定律

CES2019展會(huì)上,Intel正式公布了Foveros3D立體封裝技術(shù),其首款產(chǎn)品代號(hào)Lakefield。Lakefield使用10nm制程,同時(shí)也將是是英特爾首款使用3D封裝技術(shù)的異質(zhì)整合處理器。根據(jù)英特爾發(fā)布的資料,Lakefield處理器,不僅在單一芯片中使用了一個(gè)10nm  FinFET制程的Sunny Cove架構(gòu)主核心,另外還配置了4個(gè)也以10nm  FinFET制程生產(chǎn)的Tremont架構(gòu)的小核心。此外,還內(nèi)建LP-DDR4內(nèi)存控制器、L2/L3Cache,以及全新架構(gòu)GPU。

而能夠?qū)⑦@么多的處理核心和運(yùn)算單元打包成一個(gè)單芯片,且整體體積僅有12 x 12mm,所仰賴的就是Foveros3D封裝技術(shù)。

后摩爾時(shí)代集成電路若想繼續(xù)滿足電路的高性能和特殊功能需求,除了通過(guò)工藝縮小CMOS器件尺寸、探索新材料、電路新結(jié)構(gòu)的方法外,最可能通過(guò)封裝方式的改變來(lái)提高集成電路容納性:以系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)為代表的功能多樣化道路列為半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展的新方向,著眼于增加系統(tǒng)集成的多種功能,而不是過(guò)去一直追求縮小特征尺寸和提高器件密度。

行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1、集成電路封測(cè)工藝流程

封裝是集成電路制造的后道工藝,集成電路封裝是把通過(guò)測(cè)試的晶圓進(jìn)一步加工得到獨(dú)立芯片的過(guò)程,目的是為芯片的觸點(diǎn)加上可與外界電路連接的功能,如加上引腳,使之可以與外部電路如PCB板連接。同時(shí),封裝能夠?yàn)樾酒由弦粋€(gè)“保護(hù)殼”,防止芯片受到物理或化學(xué)損壞。在封裝環(huán)節(jié)結(jié)束后的測(cè)試環(huán)節(jié)會(huì)針對(duì)芯片進(jìn)行電氣功能的確認(rèn)。在集成電路的生產(chǎn)過(guò)程中封裝與測(cè)試多處在同一個(gè)環(huán)節(jié),即封裝測(cè)試過(guò)程。

典型的集成電路封測(cè)工藝流程為:來(lái)料檢查-磨片減薄-劃片-粘片-壓焊-塑封-切筋成型-打印測(cè)試-包裝-品質(zhì)檢驗(yàn),具體如圖所示。

2、上游:集成電路設(shè)計(jì)、制造規(guī)模增加,將推動(dòng)封測(cè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

近些年來(lái),在國(guó)家政策扶持以及市場(chǎng)應(yīng)用帶動(dòng)下,中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)保持快速增長(zhǎng),繼續(xù)保持增速全球領(lǐng)先的勢(shì)頭。受此帶動(dòng),在國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展中,集成電路設(shè)計(jì)業(yè)始終是國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)中最具發(fā)展活力的領(lǐng)域,增長(zhǎng)也最為迅速。根據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì),2015-2020年,我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)市場(chǎng)銷售收入呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)。2020年我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)市場(chǎng)銷售規(guī)模為3778億元,較2019年同比增長(zhǎng)23．30%。

而在集成電路制造行業(yè),由于產(chǎn)業(yè)逐漸走向成熟,需求趨于穩(wěn)定,且我國(guó)集成電路行業(yè)正在朝著更核心的集成電路設(shè)計(jì)方向發(fā)展,集成電路制造行業(yè)增長(zhǎng)率有所下降。2020年我國(guó)集成電路制造行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為2560億元,較2019年同比增長(zhǎng)19．11%。集成電路設(shè)計(jì)、制造規(guī)模的快速增長(zhǎng),必將推動(dòng)封測(cè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

3、下游:計(jì)算機(jī)與IT對(duì)芯片需求旺盛

——計(jì)算機(jī)產(chǎn)量增加拉動(dòng)對(duì)封裝產(chǎn)品的需求

近年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)行業(yè)的逐漸成熟,我國(guó)電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)維持穩(wěn)中有升的態(tài)勢(shì),電子計(jì)算機(jī)整機(jī)累計(jì)產(chǎn)量、微型電子計(jì)算機(jī)累計(jì)產(chǎn)量均同比出現(xiàn)不同程度增長(zhǎng)。相對(duì)于2016年的低谷,當(dāng)前計(jì)算機(jī)行業(yè)正處在上升階段,預(yù)計(jì)與換新周期及經(jīng)濟(jì)緩慢復(fù)蘇有關(guān)。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì),2020年我國(guó)電子計(jì)算機(jī)整機(jī)產(chǎn)量為4．05億,較2019年同比上升13．64%;2021年上半年,電子計(jì)算機(jī)整機(jī)產(chǎn)量為2．30億臺(tái),同比增長(zhǎng)40．6%。

——IT產(chǎn)業(yè)支出增加拉動(dòng)對(duì)封裝產(chǎn)品的需求

根據(jù)Gartner公布的數(shù)據(jù)顯示,2020年受新冠疫情影響,全球整體IT支出規(guī)模達(dá)36949億美元,同比小幅下降1．65%;隨2021年疫情好轉(zhuǎn)以及疫情期間相關(guān)在線服務(wù)需求的發(fā)掘,全球整體IT支出規(guī)模將全面復(fù)蘇,預(yù)計(jì)達(dá)到3．9萬(wàn)億美元,同比增長(zhǎng)6．2%。

從細(xì)分領(lǐng)域來(lái)看,歷年來(lái)全球IT支出最多的領(lǐng)域?yàn)橥ㄓ嵎?wù),其次為IT服務(wù),設(shè)備和企業(yè)軟件支出相對(duì)較少,數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的支出最少。2020年全球通訊服務(wù)支出為13499億美元,同比下降0．6%,IT服務(wù)支出10118億美元,同比下降1．9%,設(shè)備支出為6532億美元,同比下降6．4%,企業(yè)軟件支出為4650億美元,同比增長(zhǎng)1．5%,數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)支出為2360億美元,同比增長(zhǎng)1．6%,增速最快。

4、競(jìng)爭(zhēng)格局:主要集中在亞太地區(qū),中國(guó)大陸市占率超20%

從目前全球封裝測(cè)試產(chǎn)業(yè)的分布來(lái)看,主要集中在亞太地區(qū),并且近年來(lái)Top3廠商市場(chǎng)占有率超過(guò)了50%,行業(yè)集中度很高。根據(jù)Chip  Insight初步估算,2020年全球半導(dǎo)體封測(cè)市場(chǎng)規(guī)模為2136．69億人民幣,行業(yè)前十強(qiáng)占83．98%,達(dá)到1794．38億人民幣。中國(guó)IC封裝市場(chǎng)起步晚,但增速快,行業(yè)規(guī)模近年來(lái)占全球比例也在不斷上升。

根據(jù)Chip  Insight統(tǒng)計(jì),2020年全球前十大封測(cè)廠商排名和2019年基本一致,但是2019年產(chǎn)業(yè)集中度進(jìn)一步加劇,前十大封測(cè)公司的收入占全球封測(cè)總營(yíng)收的84．0%,相比2019年的83．6%增加了0．4個(gè)百分點(diǎn)。據(jù)總部所在地劃分,前十大封測(cè)公司中,中國(guó)臺(tái)灣有五家(日月光ASE、力成科技PTI、京元電子KYEC、南茂ChipMOS、欣邦Chipbond),市占率為46．26%;中國(guó)大陸有三家(長(zhǎng)電科技JCET、通富微電TF、華天科技HUATIAN),市占率為20．94%,較2019年19．90%增長(zhǎng)1．04個(gè)百分點(diǎn);美國(guó)僅有一家(安靠Amkor),市占率為14．62%;新加坡一家(聯(lián)合科技UTAC),市占率為2．15%。

行業(yè)發(fā)展前景:高端封裝的發(fā)展,將帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)正向循環(huán)

結(jié)合前文來(lái)看,隨著半導(dǎo)體制程工藝瓶頸,以及芯片架構(gòu)優(yōu)化的限制,未來(lái)幾年處理器性能的發(fā)展將逐步減慢,摩爾定律也將逐漸失效。因此,高端封裝技術(shù)為行業(yè)發(fā)展提供一線生機(jī),有利于提高芯片性能。而站在整個(gè)產(chǎn)業(yè)角度上,芯片性能的提升又會(huì)促進(jìn)計(jì)算機(jī)、IT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,從而間接地為芯片設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)技術(shù)突破帶來(lái)更多可能。因此,封裝行業(yè)發(fā)展將帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)正向循環(huán),意義重大,行業(yè)具有十分廣闊的發(fā)展前景。