主要企業(yè):長電科技(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:芯片制造的最后一道工序

集成電路,簡稱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、制造、封裝、應(yīng)用四個部分。其中芯片設(shè)計亦可稱為超大規(guī)模集成電路(VLSI)設(shè)計,其流程涉及對電子器件(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、擴散和平坦化等過程。

從實際經(jīng)營的角度分析,集成電路產(chǎn)業(yè)鏈是以電路設(shè)計為主導(dǎo),由電路設(shè)計公司設(shè)計出集成電路,然后委托芯片制造廠生產(chǎn)晶圓,再委托封裝廠進行集成電路封裝及測試,然后銷售給電子整機產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)。

2、摩爾定律即將失效?堆疊式封測帶來“一線生機”

——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)過長期觀察總結(jié)的經(jīng)驗。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個月便會增加一倍,性能也將提升一倍;或者說,當價格不變時,每一美元所能買到的電腦性能,將每隔18個月翻兩倍以上。這一定律揭示了信息技術(shù)進步的速度。

——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,約每兩年便會增加一倍,性能也將提升一倍。但一旦芯片上線條的寬度達到納米數(shù)量級時,相當于只有幾個分子的大小,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展會上,Intel正式公布了Foveros3D立體封裝技術(shù),其首款產(chǎn)品代號Lakefield。Lakefield使用10nm制程,同時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10nm  FinFET制程的Sunny Cove架構(gòu)主核心,另外還配置了4個也以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算單元打包成一個單芯片,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,最可能通過封裝方式的改變來提高集成電路容納性:以系統(tǒng)級封裝(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測試的晶圓進一步加工得到獨立芯片的過程,目的是為芯片的觸點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,封裝能夠為芯片加上一個“保護殼”,防止芯片受到物理或化學(xué)損壞。在封裝環(huán)節(jié)結(jié)束后的測試環(huán)節(jié)會針對芯片進行電氣功能的確認。在集成電路的生產(chǎn)過程中封裝與測試多處在同一個環(huán)節(jié),即封裝測試過程。

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

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

近些年來,在國家政策扶持以及市場應(yīng)用帶動下,中國集成電路產(chǎn)業(yè)保持快速增長,繼續(xù)保持增速全球領(lǐng)先的勢頭。受此帶動,在國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展中,集成電路設(shè)計業(yè)始終是國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)中最具發(fā)展活力的領(lǐng)域,增長也最為迅速。根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,2015-2020年,我國集成電路設(shè)計市場銷售收入呈逐年增長趨勢。2020年我國集成電路設(shè)計市場銷售規(guī)模為3778億元,較2019年同比增長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,且我國集成電路行業(yè)正在朝著更核心的集成電路設(shè)計方向發(fā)展,集成電路制造行業(yè)增長率有所下降。2020年我國集成電路制造行業(yè)市場規(guī)模為2560億元,較2019年同比增長19．11%。集成電路設(shè)計、制造規(guī)模的快速增長,必將推動封測產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

3、下游:計算機與IT對芯片需求旺盛

——計算機產(chǎn)量增加拉動對封裝產(chǎn)品的需求

近年來,隨著計算機行業(yè)的逐漸成熟,我國電子計算機產(chǎn)業(yè)維持穩(wěn)中有升的態(tài)勢,電子計算機整機累計產(chǎn)量、微型電子計算機累計產(chǎn)量均同比出現(xiàn)不同程度增長。相對于2016年的低谷,當前計算機行業(yè)正處在上升階段,預(yù)計與換新周期及經(jīng)濟緩慢復(fù)蘇有關(guān)。據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計,2020年我國電子計算機整機產(chǎn)量為4．05億,較2019年同比上升13．64%;2021年上半年,電子計算機整機產(chǎn)量為2．30億臺,同比增長40．6%。

——IT產(chǎn)業(yè)支出增加拉動對封裝產(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)計達到3．9萬億美元,同比增長6．2%。

從細分領(lǐng)域來看,歷年來全球IT支出最多的領(lǐng)域為通訊服務(wù),其次為IT服務(wù),設(shè)備和企業(yè)軟件支出相對較少,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1．5%,數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)支出為2360億美元,同比增長1．6%,增速最快。

4、競爭格局:主要集中在亞太地區(qū),中國大陸市占率超20%

從目前全球封裝測試產(chǎn)業(yè)的分布來看,主要集中在亞太地區(qū),并且近年來Top3廠商市場占有率超過了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)體封測市場規(guī)模為2136．69億人民幣,行業(yè)前十強占83．98%,達到1794．38億人民幣。中國IC封裝市場起步晚,但增速快,行業(yè)規(guī)模近年來占全球比例也在不斷上升。

根據(jù)Chip  Insight統(tǒng)計,2020年全球前十大封測廠商排名和2019年基本一致,但是2019年產(chǎn)業(yè)集中度進一步加劇,前十大封測公司的收入占全球封測總營收的84．0%,相比2019年的83．6%增加了0．4個百分點。據(jù)總部所在地劃分,前十大封測公司中,中國臺灣有五家(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%;中國大陸有三家(長電科技JCET、通富微電TF、華天科技HUATIAN),市占率為20．94%,較2019年19．90%增長1．04個百分點;美國僅有一家(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,將帶動產(chǎn)業(yè)正向循環(huán)

結(jié)合前文來看,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,有利于提高芯片性能。而站在整個產(chǎn)業(yè)角度上,芯片性能的提升又會促進計算機、IT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,從而間接地為芯片設(shè)計、制造、封測技術(shù)突破帶來更多可能。因此,封裝行業(yè)發(fā)展將帶動產(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。