先进封装强势崛起,影响IC产业格局

先进封装强势崛起,影响IC产业格局,第1张

摩尔定律的延伸受到物理极限、巨额资金投入等多重压力,迫切需要别开蹊径延续工艺进步。而通过先进封装集成技术,可以更轻松地实现高密度集成、体积微型化和更低的成本。封装行业将在集成电路整体系统整合中扮演更重要的角色,也将对产业的格局形成更多影响。随着先进封装的推进,集成电路产业将展现出一些新的发展趋势,有先进封装的集成电路产业样貎将会有所不同。

先进封装增速远超传统封装

当前 社会 正处于新技术与新应用全面爆发的背景下,移动设备、大数据、人工智能、5G通信、高性能计算、物联网、智能 汽车 、智能工业等快速发展。这些技术与应用必将对底层芯片技术产生新的需求。据麦姆斯咨询的介绍,支持这些新兴大趋势的电子硬件需要高计算能力、高速度、更多带宽、低延迟、低功耗、更多功能、更多内存、系统级集成、更精密的传感器,以及最重要的低成本。这些新兴趋势将为各种封装平台创造商机,而先进封装技术是满足各种性能要求和复杂异构集成需求的理想选择。

系统级封装可以将一个或多个IC芯片及被动元件整合在一个模块中,从而实现具有完整功能的电路集成,它也可以降低成本,缩短上市时间,同时克服了SoC中诸如工艺兼容、信号混合、噪声干扰、电磁干扰等难题。

3D封装通过晶圆级互连技术实现芯片间的高密度封装,可以有效满足高功能芯片超轻、超薄、高性能、低功耗及低成本的需求,被大多半导体厂商认为是最具有潜力的封装方法。

总之,在市场需求的带动下,越来越多先进封装技术被开发出来,先进封装的市场占比将会进一步扩大。统计数据显示,从2017年到2023年,整个半导体封装市场的营收将以5.2%的年复合增长率增长,而先进封装市场将以7%的年复合增长率增长,市场规模到2023年将增长至390亿美元,传统封装市场的复合年增长率则低于3.3%。

展现三大发展趋势

随着先进封装技术的发展以及市场规模的扩大,其对于整个集成电路产业结构将产生越来越大的影响。首先是中段工艺的出现并逐渐形成规模。随着传统封装技术向先进封装过渡,有别于传统封装技术的凸块(Bumping)、再布线(RDL)、硅通孔(TSV)等中段工艺被开发出来,并且开始发挥重要作用。中芯长电半导体首席执行官崔东表示,仅靠缩小线宽的办法已经无法同时满足性能、功耗、面积,以及信号传输速度等多方面的要求,因此半导体企业开始把注意力放在系统集成层面来寻找解决方案,也就是通过先进的硅片级封装技术,把不同工艺技术代的裸芯封装在一个硅片级的系统里,兼顾性能、功耗和传输速度的要求。这就产生了在硅片级进行芯片之间互联的需要,进而产生了凸块、再布线、硅通孔等中段工艺。而中段硅片加工的出现,也打破了前后段芯片加工的传统分工方式。

其次,制造与封装将形成新的竞合关系。由于先进封装带来的中段工艺,封测业和晶圆制造业有了更紧密的联系,在带来发展机遇的同时,也面临着新的挑战。中段封装的崛起必然挤压晶圆制造或者封装测试业的份额。有迹象表明,部分晶圆厂已加大在中段封装工艺上的布局。晶圆厂有着技术和资本的领先优势,将对封测厂形成较大的竞争压力。传统封测厂较晶圆制造业相比属于轻资产,引入中段工艺后,设备资产比重较传统封装大大增加,封测业的先进技术研发和扩产将面临较大的资金压力。

最后,推动集成电路整体实力的提升。后摩尔时代的集成电路产业更强调产业链的紧密合作,强化产业链上下游之间的内在联系,要求各个环节不再是割裂地单独进行生产加工,而是要求从系统设计、产品设计、前段工艺技术和封测各个环节开展更加紧密的合作。企业对于先进封装业务的竞争,最终还需表现为产业链之间综合实力的竞争。

中国应加快虚拟IDM生态链建设

近几年中国集成电路封测产业实现了高速发展,有了长足的进步,然而国内集成电路封测产业链整体技术水平不高也是不争的事实。半导体专家莫大康认为,中国现在非常重视集成电路产业,推动先进封装业的发展就是非常必要的了。中国的封装测试是集成电路三业(设计、制造、封测)中起步最早的,与国际水平差距也比较小,因此完全有能力发展起来。

华进半导体总经理曹立强在近日的演讲中再次提出,推动国内“EDA软件—芯片设计—芯片制造—芯片封测—整机应用”集成电路产业链虚拟IDM生态链的建设,以市场需求牵引我国集成电路封测产业快速发展。集成电路的竞争最终会表现为产业链之间综合实力的竞争,先进封装的发展需要从工艺、设备和材料等方面的协同。

在新的技术趋势和竞争环境下,集成电路产业越来越表现为产业链整体实力的竞争。过去几年,国际半导体制造公司纷纷加大力度向先进工艺挺进,在持续大规模资本投入扩建产能的带动下,一些半导体制造大厂同样具备了完整的先进封装制造能力。

应对这样的产业形势,曹立强指出,重点在于突破一些关键性技术,如高密度封装关键工艺、三维封装关键技术、多功能芯片叠层集成关键技术、系统级封装关键技术等。建设立足应用、重在转化、多功能、高起点的虚拟IDM产业链,解决集成电路产业领域的关键技术,突破技术瓶颈。

5月7日,长电 科技 宣布,公司完成定增募资约50亿元人民币,超过一半的募资额来自阿布扎比主权财富基金、JP摩根、广发基金、正心谷等国内外头部投资机构。

根据此前公告,长电 科技 向23名特定对象非公开发行人民币普通股(A股)共计1.77亿股,发行价格为人民币28.30元/股,募集资金50亿元,主要投向“年产36亿颗高密度集成电路及系统级封装模块项目”、 “年产100亿块通信用高密度混合集成电路及模块封装项目”。该公司称,此次募资有助于发展SiP(系统封装)、QFN(四侧无引脚扁平封装)、BGA (球栅阵列封装)等封装能力,更好地满足5G通讯设备、大数据、 汽车 电子等终端应用对于封装的需求,进一步推动5G技术在中国商用领域的发展。

随着芯片尺寸越来越小,芯片种类越来越多,输出入脚数大幅增加,3D封装、扇形封装(FOWLP/PLP)、微间距焊线技术,以及SiP等技术的发展成为延续摩尔定律的最佳选择之一。半导体封测行业也在由传统封测向先进封测技术过渡,先进封装技术在整个封装市场的占比正在逐步提升。

根据市场调研机构Yole的数据,2018年先进封装全球市场规模约276亿美元,在全球封装市场的占比约42.1%,预计2024年先进封装全球市场规模约436亿美元,占比约49.7%,2018-2024年全球先进封装市场的CAGR 约8%,相比同期整体封装市场(CAGR=5%)和传统封装市场,先进封装市场的增长更为显著,将为全球封测市场贡献主要增量。

除了向先进封测演进,封测行业的需求也正不断上涨。受益于集成电路国产化浪潮,智能化、5G、物联网、电动 汽车 等新技术的落地应用以及疫情催生下的“宅经济”也带来PC、服务器、电玩等电子终端需求大增,半导体晶圆和封测产能都供不应求,也拉动了封测厂商业绩。

2020年长电 科技 收入人民币264.6亿元,较上年增长 28.2%,净利润超过公司上市17年间净利润总和的两倍;通富微电2020年实现营业收入107.69亿元,较上年同期增加30.27%,净利润3.38亿元,同比增长1668.04%;华天 科技 2020年营收83.82亿元,同比增加3.44%,净利润7.02亿元,较上年增加144.67%。

市场的巨大需求导致半导体供应链和产能紧缺,该矛盾短期内难以解决。通富微电表示,目前来看,半导体产业处于高景气周期,产能供给紧张带来的缺货、涨价情况已遍布行业内很多环节,从设计到晶圆到封测,都与客户协商调涨价格。半导体产能紧张的局面还会在相当长的一段时间内延续。 “半导体封测产能出现了长时间供不应求的局面,公司可以利用这个时机同客户一起沟通、协商,调整成本结构和价格,提升产能利用效率。一方面带动公司盈利能力回升,另一方面,实现公司和客户的良性可持续发展。 ”

长电 科技 首席执行官兼董事郑力在近期一次论坛上表示,此次产能紧张问题将在今年九十月份得到一定程度的缓解。他在业绩会上表示,公司在新加坡购入的三栋封测厂房预计2021年投产。


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