智能手机增速放缓
半导体下游市场的驱动力经历了几个阶段,首先是出货量为亿台量级的个人电脑,后来变成十亿台量级的手机终端和通讯产品,而从2010年开始,以智能手机为代表的智能移动终端掀起了移动互联网的高潮,成为最新的杀手级应用。回顾之前的二三十年,下游电子行业杀手级应用极大的拉动了半导体产业发展,不断激励半导体厂商扩充产能,提升性能,而随着半导体产量提升,半导体价格也很快下降,更便宜更高性能的半导体器件又反过来推动了电子产业加速发展,半导体行业和电子行业相互激励,形成了良好的正反馈。但在目前, 智能手机的渗透率已经很高,市场增长率开始减缓,下一个杀手级应用将会是什么?
物联网可能成为下一个杀手级应用
根据IHS的预测,物联网节点连接数在2025年将会达到700亿。
从数量上来看,物联网将十亿量级的手机终端产品远远抛在后面,很可能会成为下一波的杀手级应用。但物联网的问题是产品多样化,应用非常分散。我们面对的市场正从单一同质化大规模市场向小规模异质化市场发生变化。对于半导体这种依靠量的行业来说,芯片设计和流片前期投入巨大,没有量就不能产生规模效应,摊销到每块芯片的成本非常高。
除了应对小规模异质化的挑战, 物联网需要具备的关键要素还包括 :多样的传感器(各类传感器和Sensor Hub),分布式计算能力(云端计算和边缘计算),灵活的连接能力(5G,WIFI,NB-IOT,Lora, Bluetooth, NFC,M2M…),存储能力(存储器和数据中心)和网络安全。这些关键要素会刺激CPU/AP/GPU,SSD/Memory,生物识别芯片,无线通讯器件,传感器,存储器件和功率器件的发展。
物联网多样化的下游产品对封装提出更多要求
物联网产品的多样性意味着芯片制造将从单纯追求制程工艺的先进性,向既追求制程先进性,也最求产品线的宽度发展。物联网时代的芯片可能的趋势是:小封装,高性能,低功耗,低成本,异质整合(Stacking,Double Side, EMI Shielding, Antenna…)。
汽车电子的封装需求: 汽车电子目前的热点在于ADAS系统和无人驾驶AI深度学习。全球汽车2016年产销量约为8000万台,其中中国市场产销量2800万台,为汽车电子提供了足够大的舞台。ADAS汽车系统发展前景广阔,出于安全考虑,美国NHTSA要求从2018年5月起生产的汽车需要强制安装倒车影像显示系统。此外,车道偏离警示系统(LDW),前方碰撞预警系统(FCW),自动紧急刹车系统(AEBS),车距控制系统(ACC),夜视系统(NV)市场也在快速成长。中国一二线城市交规越来越严格也使得人们对ADAS等汽车电子系统的需求提升。ADAS,无人驾驶,人工智能,深度学习对数据处理实时性要求高,所以要求芯片能实现超高的计算性能,另外对芯片和模块小型化设计和散热也有要求,未来的汽车电子芯片可能需要用2.5D技术进行异构性的集成,比如将CPU,GPU,FPGA,DRAM集成封装在一起。
个人移动终端的封装需求: 个人消费电子市场也将继续稳定增长,个人消费电子设备主要的诉求是小型化,省电,高集成度,低成本和模块化。比如个人移动终端要求能实现多种功能的模块化,将应用处理器模块,基带模块,射频模块,指纹识别模块,通讯模块,电源管理模块等集成在一起。这些产品对芯片封装形式的要求同样是小型化,省电,高集成度,模块化,芯片封装形式主要是“Stack Die on Passive”,“Antenna in SiP”,“Double Side SiP等。比如苹果的3D SiP集成封装技术,从过去的ePOP &BD PoP,发展到目前的是HBW-PoP和FO-PoP,下一代的移动终端封装形式可能是FO-PoP加上FO-MCM,这种封装形式能够提供更加超薄的设计。
5G 网络芯片的封装需求: 5G网络和基于物联网的NB-IOT网络建设意味着网络芯片市场将会有不错的表现。与网络密切祥光的大数据,云计算和数据中心,对存储器芯片和FPGA GPU/CPU的需求量非常大。通信网络芯片的特点是大规模,高性能和低功耗,此外,知识产权(IP)核复杂、良率等都是厂商面临的重要问题。这些需求和问题也促使网络芯片封装从Bumping &FC发展到2.5D,FO-MCM和3D。而TSV技术的成功商用,使芯片的堆叠封装技术取得了实质性进展,海力士和三星已成功研发出3D堆叠封装的高带宽内存(HBM),Micron和Intel等也正在联合推动堆叠封装混合存储立方体(HMC)的研发。在芯片设计领域,BROADCOM、GLOBAL FOUNDRIES等公司也成功引入了TSV技术,目前已能为通信网络芯片提供2.5D堆叠后端设计服务。
上游晶圆代工厂供应端对封装的影响
一方面,下游市场需求非常旺盛,另外一方面,大基金带领下的资本对晶圆代工制造业持续大力投资,使得上游的制造一直在扩充产能.据SEMI估计,全球将于2017年到2020年间投产62座半导体晶圆厂,其中26座在中国大陆,占全球总数的42%。目前晶圆厂依然以40
nm以上的成熟制程为主,占整体晶圆代工产值的60%。未来,汽车电子,消费电子和网络通信行业对芯片集成度、功能和性能的要求越来越高,主流的晶圆厂中芯和联电都在发展28nm制程,其中台积电28nm制程量产已经进入第五年,甚至已经跨入10Xnm制程。
随着晶圆技术节点不断逼近原子级别,摩尔定律可能将会失效。如何延续摩尔定律?可能不能仅仅从晶圆制造来考虑,还应该从芯片制造全流程的整个产业链出发考虑问题,需要 对芯片设计,晶片制造到封装测试都进行系统级的优化。 因此, 晶圆制造,芯片封测和系统集成三者之间的界限将会越来越模糊。 首先是芯片封测和系统集成之间出现越来越多的子系统,各种各样的系统级封装SiP需要将不同工艺和功能的芯片,利用3D等方式全部封装在一起,既缩小体积,又提高系统整合能力。Panel板级封装也将大规模降低封装成本,提高劳动生产效率。其次,芯片制造和芯片封测之间出现了扇入和扇出型晶圆级封装,FO-WLP封装具有超薄,高I/O脚数的特性,是继打线,倒装之后的第三代封装技术之一,最终芯片产品具有体积小,成本低,散热佳,电性能优良,可靠性高等优势。
先进封装的发展现状
先进封装形式在国内应用的越来越多,传统的TO和DIP封装类型市场份额已经低于20%,
最近几年,业界的先进封装技术包括以晶圆级封装(WLCSP)和载板级封装(PLP)为代表的2.1D,3D封装,Fan Out WLP,WLCSP,SIP以及TSV,
2013年以前,2.5D TSV封装技术主要应用于逻辑模块间集成,FPGA芯片等产品的封装,集成度较低。2014年,业界的3D TSV封装技术己有部分应用于内存芯片和高性能芯片封装中,比如大容量内存芯片堆叠。2015年,2.5D TSV技术开始应用于一些高端GPU/CPU,网络芯片,以及处理器(AP)+内存的集成芯片中。3D封装在集成度、性能、功耗,更小尺寸,设计自由度,开发时间等方面更具优势,同时设计自由度更高,开发时间更短,是各封装技术中最具发展前景的一种。在高端手机芯片,大规I/O芯片和高性能芯片中应用广泛,比如一个MCU加上一个SiP,将原来的尺寸缩小了80%。
目前国内领先封装测试企业的先进封装能力已经初步形成
长电科技王新潮董事长在2017半导体封装测试年会上,对于中国封测厂商目前的先进封装技术水平还提到三点:
SiP 系统级封装: 目前集成度和精度等级最高的SiP模组在长电科技已经实现大规模量产;华天科技的TSV+SiP指纹识别封装产品已经成功应用于华为系列手机。
WLP 晶圆级封装 :长电科技的Fan Out扇出型晶圆级封装累计发货超过15亿颗,其全资子公司长电先进已经成为全球最大的集成电路Fan-In WLCSP封装基地之一;晶方科技已经成为全球最大的影像传感器WLP晶圆级封装基地之一。
FC 倒装封装: 通过跨国并购,国内领先企业获得了国际先进的FC倒装封装技术,比如长电科技的用于智能手机处理器的FC-POP封装技术;通富微电的高脚数FC-BGA封装技术;国内三大封测厂也都基本掌握了16/14nm的FC倒装封装技术。
有不利影响。根据相关资料显示在11家半导体设备公司,北方华创、中微公司、拓荆科技和华海清科4家公司合同负债达到10亿元,相比于2021年底,2022年上半年合同负债增长最快的分别是拓荆科技、至纯科技和芯源微,增长最慢的均属于半导体封装测试设备的光力科技、华峰测控和长川科技,华峰测控和长川科技甚至出现下降。
换而言之,半导体封装测试设备行业的景气度可能已经见顶。此前,华峰测控在业绩说明会上表示,“从4月份开始,订单增速同比呈现下滑趋势,原因一是行业整体信心问题,原因二是封测厂需求下降”。
据某国内中型封测厂商高管表示,由于消费类电子产品市场的不景气,2022年一季度以来,封测行业常规的系列产品,整体订单量下跌二到三成。
文/星空下的大橙子
1987年,世界上第一家芯片代工企业台积电在新竹成立。30多年过去了,这家业界巨掣掌握着全球芯片代工市场52%的份额(据iFind数据),拿下了苹果、华为等厂商几乎全部高端制程(16nm及以下)订单。由它创立的ICT(信息与通信技术)行业设计、制造和封装测试三环节分离的垂直分工模式也繁荣发展,奠定了全球信息化浪潮的生产力基础。但是众所周知,凡是有利于世界的,都是懂王反对的。在懂王兴风作浪之下,半导体全球产业链断裂的风险与日俱增。有消息称华为已经开始将14nm制程订单从台积电转到中芯国际(HK0981),并派出工程师入驻中芯,帮助研发7nm工艺。
全球化逆流汹涌,半导体行业不能自主可控就意味着断供停产的风险。
一、一石三鸟,背靠大树的通富微电
实现自主可控的第一步是找到突破口。在设计、制造和封测三个环节里封测的技术含量最低,也成了自主可控最先突破的环节。根据iFind数据,我国最大的三家封测企业长电 科技 (600584)、华天 科技 (002185)和通富微电(002156)合计占据了全球约25%的市场份额,并且都进入了顶级企业的供应链。尤其是通富微电,拿到了世界处理器两强之一AMD90%以上的CPU和显卡封测订单。
成立于1994年的通富微电之所以能在AMD的订单中拿下这么大的份额,是因为公司于2016年4月出资3.71亿美元收购了AMD苏州和AMD槟城两家封测厂85%的股权。这两家工厂原本就承担着AMD大部分产品的封测任务,并购之后分别更名为通富超威苏州和通富超威槟城。通过这次并购,通富不仅扩充了 产能 ,还提升了 工艺和研发 能力,更与 大客户 AMD深度绑定。2019年,来自AMD的订单为通富带来了40.77亿营收,占通富全年营收的49.32%。
通富也曾经表示,AMD这个大客户是公司有别于其他封测企业的最大优势。
二、增收减利,大树底下未必好乘凉
通富在《2019年年报》中明确写到,由于AMD7nm制程的CPU和显卡上市大卖,带动公司报告期内2019年营收上升14.45%。看来这个“特别的优势”确实是个优势。
但是这个优势够不够特别呢?橙哥觉得也真是够特别——2019年通富微电净利润大降 84.92% ,扣除非经常性损益的净利润(扣非净利润)甚至 亏损1.3亿 ,全靠政府补贴才实现盈利。虽然橙哥一直支持政府对高 科技 行业进行补贴,也着实吓了一跳。
通富在年报中对这一怪现状并未加以解释。当然我们可以从利润表中看到,2019年营收上升 10.44亿 的同时,成本上升了 10.62亿 。收入增长弥补不了成本的增加,再加之研发费用增加 1.26亿 ,基本上与去年1.27亿的净利润相当。如此一来也就难怪通富的扣非净利润会亏损了。
但是橙哥更关心的是,成本为何会上升如此之多。这一点通富在年报附注中同样未加说明,反而是研发费用的结构露出了端倪。
对于封测企业来说,其研发费用与生产成本的结构十分相似。都是原材料占大头,而原材料中占比最大的是载板,大约占到整个成本的 40%以上 。
载板,也叫基板,可以理解为使一种高端印刷电路板(PCB),主要功能是作为芯片的载体。目前载板的产能基本掌握在日韩企业手中,全球前十大载板企业合计市占率超过 80% ,集中度很高。国内载板龙头深南电路(002916)只能做存储芯片载板,对CPU载板无可奈何。所以,封测企业面对上游的载板供应商就 没什么议价权 。2018年起,由于看到5G建设和消费电子升级的趋势,载板先于下游半导体市场进入景气行情,价格节节攀升。这就是通富成本大涨的原因。显然,我们的封测企业也很难把这个成本转嫁给客户。只能自己扛下亏损。
至于为什么通富的经营现金流增加了 6.5个亿 ,那是因为通富把该付给供应商的货款全截流在自己这了。
三、结语
在通富微电身上,橙哥看到了中国ICT产业的希望与无奈:
1.希望在于国内企业确实有能力拿出顶级的技术和工艺,做出顶级的产品;
2.无奈在于各个环节难以做到齐头并进。因此难以形成 集群效应 ,使得先头部队陷入孤立无援的境地。
去年,全球封测一哥日月光营收高达973.5亿人民币。相比之下,大陆封测三巨头的营收总计也就400亿左右(长电 科技 尚未发布年报)。这说明我们的先头部队还没有到达战场的腹地,向半导体全产业链自主可控的进军才刚刚启程。
如果想要走远,半导体行业需携手同进结伴而行。
注:本文不构成投资建议,股市有风险,投资需谨慎,没有买卖就没有伤害。
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