产业管理/半导体新焦点:先进封装

产业管理/半导体新焦点:先进封装
2024年03月08日 14:53 经理人杂志

最初的半导体产业链中,封测环节附加值最低,不过,随着摩尔定律逼近极限,先进封装继续作为超越摩尔定律的备选,技术升级必然加速,行业附加值也将迎来攀升。

经理人传媒旗下《经理人》杂志 本刊记者/季生

2024年初,晶圆制造大厂台积电(TSMC)公布去年四季度经营情况,2023Q4公司营业收入196亿美元,同比下降1.5%、环比增长13.6%,业绩小幅好于预期。关于2024年,公司在业绩说明上给出了乐观预期,底气来自于AI与高性能计算带来的强劲需求。

随着先进制程芯片越来越接近物理极限,即进入后摩尔时代①,半导体关注点开始从制程节点转向先进封装。台积电CEO魏哲家表示,“AI芯片先进封装需求持续强劲,产能供不应求,紧缺情况可能延续到2025年,台积电今后两年将持续扩充先进封装产能。”

可预见的是,先进封装技术开始逐步成为行业关注焦点。那么,什么是先进封装技术?在该领域里又呈现出怎样的竞争格局与产业趋势?

先进封装迎来双重刺激

半导体产业链可分为半导体设计、晶圆制造、封装测试、设备和材料四大环节,相较于半导体设计、制造环节,封测环节的技术含量相对较低,且属于劳动密集型行业,行业进入门槛较低,也正因为如此,半导体封装测试成为我国集成电路产业国产化率最高的环节。

封测产业具体包含封装和测试两个环节,从价值链占比来看,封装环节价值占比在80-85%,测试环节价值占比15-20%,而且随着半导体芯片技术的快速发展,封装技术发展带来的经济效益更加明显。集微咨询《2022年中国集成电路封测产业白皮书》对封装技术定义——主要是指安装集成电路芯片外壳的过程,包括将制备合格的芯片、元件等装配到载体上,采用适当的连接技术形成电气连接,安装外壳,构成有效组件的整个过程。

迄今为止半导体封装技术发展可以分为三个阶段:

第一阶段,时间追溯到20世纪70年代之前

采用通孔插装型封装。代表的封装形式有晶体管封装(TO)、双列直插封装(DIP)等;

第二阶段,采用表面贴装型封装(20世纪80年代以后)

代表的封装形式有塑料有引线片式载体封装(PLCC)、塑料四边引线扁平封装(PQFP)、小外形表面封装(SOP)等;

第三阶段,采用面积阵列封装(20世纪90年代以后)

从球栅阵列封装(BGA)、晶圆级封装(WLP)逐步迈向到多芯片组封装(MCM)、系统级封装(SIP)、三维立体封装(3D)等。

自第三阶段开始,也被称为先进封装,与之对应的第一、二阶段则归纳为传统封装,另外,根据是否采用焊线也可以区分传统封装与先进封装。

传统封装主要指通过焊线连接芯片和引线框架,引线框架再连接到PCB上,实现芯片保护、尺度放大、电气连接三项功能;先进封装也称为高密度封装,采用键合互连并利用封装基板来实现的封装技术,应用先进的设计思路和集成工艺,对芯片进行封装级重构,有效提升系统性能,其封装技术种类繁多,如有FC(倒装)封装、3D封装等。

两者特征对比来看,先进封装具有引脚数量多、集成度更高等特点,满足芯片复杂性提升、集成高的发展趋势,同时兼具性能与成本。而传统封装对工艺复杂程度、材料、形式等要求较低,产品具有性价比高、用途广等特点。因此,用途与要求的不同,可采用不同的封装形式,两种封装形式之间暂不会相互取代,反而已经形成了一种互补关系。

现阶段先进封装技术热度不断攀升的原因主要来自两方面。一方面,摩尔线程极限逼近,根据摩尔定律,集成电路上晶体管数目约18到24个月便会增加一倍,性能翻一倍。随着半导体工艺进程推进速度不断放缓,导致摩尔定律开始失效,在技术研发与经济效益缺口不断扩大时,更多的厂商开始将目光转移至封装技术上,以此超越摩尔摩尔定律,从而兼顾性能与经济性;另一方面,AI、智能驾驶、MR、高性能计算等终端应用爆发,带动先进封装市场的高景气需求增长。

先进封装贡献主要增量

半导体封测企业运营模式主要分为两类,一类是属于垂直制造商(IDM)的封测企业,另一类是独立于垂直制造商的第三方代工封测企业,我国的封测企业企业均属于代工类封测企业。由于进入门槛较低,在我国半导体产业发展过程中,封测产业实现了优先发展。据芯思想研究院数据,2022年全球委外封测市场占有率前十企业中,中国大陆一共有4家企业上榜,分别为长电科技(600584.SH)、通富微电(002156.SZ)、华天科技(002185.SZ)、智路封测②,合计市场占有率为24.55%。(图表1)

出于技术、成本、效益等方面的考量,垂直制造商的封测业务基本委派第三方来代工,促使封测市场规模不断扩大,期间我国企业通过自研与并购双核并驱发展模式,实现了规模化发展与国产化替代,也基本解决了生存问题,下一阶段的发展目标开始转向核心竞争力的构建。

据集微咨询预测,2023年全球封测行业市场规模为822亿美元,同比增长仅有0.86%,同期全球先进封装市场规模为408亿美元,同比增长7.9%,预计到2026年先进封装市场占有率将超过传统封装市场,达到50.2%,换言之,先进封装将成为未来封装市场的主要增量。与其在传统封装领域里打价格战、或等待行业周期红利反哺,不如扎人先进封装技术研发浪潮中去,形成新质竞争力,尤其是我国的封测企业还是以独立代工类为主,若是没有技术、成本优势,如何保障行业地位的延续与突破。

或许正因为代工性质的被动性,我国头部封测企业在封装技术的研发里一直保持着较高研发投入,核心服务向先进封装靠拢。从收入占比结构来看,甬矽电子(688362.SH)先进封装业务收入占比为100%,通富微电、华天科技、长电科技的先进封装业务收入占比也达到了65%及以上。期待在这场新发展趋势中,国内企业能够继续抢占先机。

① 摩尔定律(Moore's Law),概念由英特尔创始人之一的戈登·摩尔(Gordon Moore,1929年1月3日-2023年3月24日)提出。大意是,集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18个月到24个月便会增加一倍。换言之,处理器的性能大约每两年翻一倍,同时价格下降为之前的一半。

② 由智路资本在2020-2022年先后收购新加坡联合科技(UTAC)、力成科技新加坡封测企业、日月光在大陆的四家封测工厂组成。

财经自媒体联盟更多自媒体作者

新浪首页 语音播报 相关新闻 返回顶部