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后摩爾時代，芯片制造面臨物理極限與經(jīng)濟效益邊際提升雙重挑戰(zhàn)，先進封裝在提高芯片集成度、電氣連接以及性能優(yōu)化的過程中扮演了更重要角色，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)受益于此輪技術(shù)革新。 “ 封裝技術(shù)發(fā)展歷程 封裝技術(shù)的發(fā)展需要滿足電子產(chǎn)品小型化、輕量化、高性能等需求，因此，封裝朝小型化、多引腳、高集成目標持續(xù)演進。 封裝有多種分類方法： 1) 按材料可以劃分為:金屬封裝、陶瓷封裝、塑料封裝等； 2) 按照和PCB板連接方式分為: PTH封裝、SMT封裝 ; 3) 按照封裝外型可分為: SOT、SOIC、TSSOP、QFN、QFP、BGA、CSP 等。  ▲資料來源：網(wǎng)絡(luò) 目前封裝歷史主要按封裝技（是否焊線）將封裝工藝分為傳統(tǒng)封裝與先進封裝。傳統(tǒng)封裝的基本連接系統(tǒng)主要采用引線鍵合工藝，先進封裝指主要以凸點(Bumping)方式實現(xiàn)電氣連接的多種封裝方式，旨在實現(xiàn)更多 I/O 、更加集成兩大功能。  ▲資料來源：資產(chǎn)信息網(wǎng) 千際投行 Yole 封裝歷史發(fā)展大概分為五階段，當前，全球封裝行業(yè)的主流技術(shù)處于以 CSP、BGA 為主的第三階段，并向以系統(tǒng)級封裝(SiP)、倒裝焊封裝(FC)、芯片上制作凸點 (Bumping)為代表的第四階段和第五階段封裝技術(shù)邁進。  ▲資料來源：資產(chǎn)信息網(wǎng) 千際投行 Yole 傳統(tǒng)封裝與先進封裝間并不存在絕對的優(yōu)劣之分與替代關(guān)系，下游應(yīng)用端對高算力、集成化的需求提升致使先進封裝技術(shù)成為未來發(fā)展趨勢。 “ 先進封裝形式發(fā)展 先進封裝技術(shù)的發(fā)展趨勢可以分解為3個分向量： （1）功能多樣化：封裝對象從最初的單裸片向多裸片發(fā)展，一個封裝下可能有多種不同功能的裸片； （2）連接多樣化：封裝下的內(nèi)部互連技術(shù)不斷多樣化，從凸塊（Bumping）到嵌入式互連，連接的密度不斷提升； （3）堆疊多樣化：器件排列已經(jīng)從平面逐漸走向立體，通過組合不同的互連方式構(gòu)建豐富的堆疊拓撲。先進封裝技術(shù)的發(fā)展延伸和拓展了封裝的概念，從晶圓到系統(tǒng)均可用“封裝”描述集成化的處理工藝。  ▲資料來源：資產(chǎn)信息網(wǎng) 千際投行 Yole 半導體產(chǎn)品在由二維向三維發(fā)展，從技術(shù)發(fā)展方向半導體產(chǎn)品出現(xiàn)了系統(tǒng)級封裝（SiP）等新的封裝方式，從技術(shù)實現(xiàn)方法出現(xiàn)了倒裝、凸塊、晶圓級封裝、2.5D封裝、3D封裝（TSV）等先進封裝技術(shù)。 主流先進封裝形式介紹 WLP（晶圓級封裝）  ▲資料來源：SK Hynix，中金公司研究部 3D IC（立體封裝） 3D IC的初期型態(tài)是在封裝級別依靠傳統(tǒng)互連方法（鍵合/倒裝）實現(xiàn)垂直堆疊。與2.5D不同的是，3D通常含有芯片或器件之間的堆疊。  ▲資料來源：Semiconductor Engineering，中金公司研究部 SiP（系統(tǒng)級封裝） SiP是將多個具有不同功能的有源電子元件（通常是裸芯片）、無源器件及其他器件（MEMS或光學器件等）構(gòu)成一個系統(tǒng)或子系統(tǒng)，并將多個系統(tǒng)組裝到一個封裝體內(nèi)部，使其成為一個可以實現(xiàn)一定功能的單體封裝件。從連接方式上看，倒裝、扇出型和嵌入式（Embedded Die）是實現(xiàn)SiP的三條常見技術(shù)路線。  ▲資料來源：Yole Development，中金公司研究部 Chiplet（芯粒） Chiplet是將單顆SOC芯片的各功能區(qū)分解成多顆獨立的芯片，并通過封裝重新組成一個完整的系統(tǒng)。  ▲資料來源：AMD官網(wǎng)，中金公司研究部 “ 先進封裝發(fā)展趨勢與競爭格局 1、集成電路進入“后摩爾時代”，先進封裝作用突顯 “后摩爾時代”制程技術(shù)突破難度較大，工藝制程受成本大幅增長和技術(shù)壁壘等因素上升改進速度放緩。由于集成電路制程工藝短期內(nèi)難以突破，通過先進封裝技術(shù)提升芯片整體性能成為了集成電路行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢。 2、先進封裝將成為未來封測市場的主要增長點 在芯片制程技術(shù)進入“后摩爾時代”后，先進封裝在高端邏輯芯片、存儲器、射頻芯片、圖像處理芯片、觸控芯片等領(lǐng)域均得到了廣泛應(yīng)用。 根據(jù)市場調(diào)研機構(gòu)Yole預測數(shù)據(jù)，全球先進封裝在集成電路封測市場中所占份額將持續(xù)增加。與此同時，Yole 預測2019年至2025年全球傳統(tǒng)封裝年均復合增長率僅為1.9%，增速遠低于先進封裝。  ▲圖源：Yole 3、系統(tǒng)級封裝（SiP）是先進封裝市場增長的重要動力 系統(tǒng)級封裝產(chǎn)品靈活度大，研發(fā)成本和周期遠低于復雜程度相同的單芯片系統(tǒng)（SoC）。 根據(jù)市場調(diào)研機構(gòu) Yole 統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2019年全球系統(tǒng)級封裝規(guī)模為134億美元，占全球整個封測市場的份額為23.76%，并預測到2025年全球系統(tǒng)級封裝規(guī)模將達到188億美元，年均復合增長率為 5.81%。  ▲圖源：Yole 在系統(tǒng)級封裝市場中，倒裝/焊線類系統(tǒng)級封裝占比最高，2019年倒裝/焊線類系統(tǒng)級封裝產(chǎn)品市場規(guī)模為122.39億美元，占整個系統(tǒng)級封裝市場的91.05%。根據(jù)Yole預測數(shù)據(jù)，2025年倒裝/焊線類系統(tǒng)級封裝仍是系統(tǒng)級封裝主流產(chǎn)品，市場規(guī)模將增至171.77億美元。 根據(jù)Yole預測，未來5年，系統(tǒng)級封裝增長最快的應(yīng)用市場將是可穿戴設(shè)備、Wi-Fi路由器、IoT物聯(lián)網(wǎng)設(shè)施以及電信基礎(chǔ)設(shè)施。  ▲圖源：Yole 4、高密度細間距凸點倒裝產(chǎn)品（FC）類產(chǎn)品在移動和消費市場發(fā)展空間較大 據(jù)Yole數(shù)據(jù)，2020年至2026年，先進封裝收入預計將以7.9%的復合年增長率增長。到2026年，F(xiàn)C-CSP（倒裝芯片尺寸封裝）細分市場將達到100億美元以上。 按收入細分，移動和消費市場占2019年先進封裝總收入的85%， Yole預計到2025年復合年增長率為5.5%，占先進封裝總收入的80%。而FC CSP 封裝在移動和消費市場中占有一席之地，主要用于PC、服務(wù)器和汽車應(yīng)用中使用的智能手機APU、RF組件和DRAM設(shè)備。 5、扁平無引腳封裝產(chǎn)品（QFN/DFN）產(chǎn)品仍擁有較大容量的市場規(guī)模 QFN/DFN封裝形式雖屬于中端封裝類型，但市場容量較大，短期內(nèi)被替代的可能性較低。QFN/DFN類產(chǎn)品有以下優(yōu)點： （1）物理層面：體積小、重量輕、效率高。 （2）品質(zhì)層面：散熱性能強、電性能好、可靠性強。 （3）具備更高的性價比 隨著集成電路產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級、政策及資金支持，消費電子產(chǎn)業(yè)的快速崛起都推動了先進封裝的市場發(fā)展，吸引了全球各大主流IC封測廠商在先進封裝領(lǐng)域進行持續(xù)布局。 1、全球集成電路封裝市場競爭格局：日月光和三星電子兩雄爭霸 在集成電路封裝領(lǐng)域，日月光和三星電子為全球龍頭企業(yè)。日月光是首先量產(chǎn)SiP封裝的公司之一，很多可穿戴芯片方案選擇日月光的SiP服務(wù)。日月光也提供全面的半導體測試服務(wù)，包括前端工程測試、晶圓探測、邏輯/混合信號/ RF /(2.5D / 3D)模塊、SiP / MEMS的最終測試以及其他測試相關(guān)服務(wù)。三星電子作為老牌集成電路巨頭，具有從設(shè)計、制造到封裝的全產(chǎn)業(yè)鏈布局，其研發(fā)方向主要為先進封裝。 ▲圖源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院 2、中國集成電路封裝行業(yè)競爭格局：可分為三大競爭梯隊 我國的集成電路封裝市場較為集中，市場競爭較為激烈。目前，我國液晶集成電路封裝市場的主要參與者有長電科技、通富微電、華天科技等企業(yè)，位于競爭第一梯隊的有長電科技、通富微電、華天科技，三者躋身2020年全球前十大封測廠商；第二梯隊有晶方科技、太極實業(yè)等企業(yè)，其規(guī)模較第一梯隊有所差距；其他中低端封裝制造商處于競爭第三梯隊。 ▲圖源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院 從我國集成電路封裝產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)區(qū)域分布來看，集成電路封裝產(chǎn)業(yè)企業(yè)主要分布在江蘇、浙江、上海等沿海省市，其中江蘇省集成電路封測企業(yè)數(shù)量最多。同時，內(nèi)陸省份分布較為分散，主要集中在甘肅省、湖南省兩地。 ▲圖源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院 從代表性企業(yè)分布情況來看，以江蘇為總部的江蘇長電科技股份有限公司、通富微電子股份有限公司、蘇州晶方半導體科技股份有限公司；以甘肅為中心的天水華天科技股份有限公司知名度較高。 “ 先進封裝設(shè)備走向國產(chǎn)化 乘著先進封裝發(fā)展的東風，先進封裝設(shè)備也逐步走向國產(chǎn)化，國內(nèi)封裝設(shè)備市場進一步發(fā)展。 封測設(shè)備可分為封裝設(shè)備及測試設(shè)備兩大類。封裝設(shè)備方面，與引線鍵合工藝中背面減薄晶圓切割、貼片、引線鍵合、模塑密封、切筋成型六大工序相對應(yīng)，傳統(tǒng)封裝設(shè)備按工藝流程主要分為減薄機、切割機、貼片機、引線鍵合機、塑封機及切筋成型機。 在以凸點焊(Bumping) 代替引線鍵合的先進封裝工藝中，還需用到倒裝機、植球機、回流爐等設(shè)備例如硅通孔 (TSV) 等，先進封裝工藝中也會用到光刻機、刻蝕機、電鍍機、PVD、CVD 等半導體制造前道設(shè)備。 測試過程貫穿半導體制造的全工藝流程，主要分為設(shè)計驗證測試、過程控制測試、晶圓檢測 (CP，Circuit Probing)、成品測試 (FT，F(xiàn)inal Test)，其中CP測試及FT測試發(fā)生在晶圓制造后，屬于半導體制造后道檢測，主要測試設(shè)備為測試機、探針臺、分選機。CF測試主要用到測試機、探針機；FT 測試主要用到測試機、分選機。 過程控制測試為晶圓制造全過程的檢測，主要用到光學顯微鏡、缺陷觀測設(shè)備等；設(shè)計驗證測試由于對芯片樣片的全流程檢測，故需使用上述全部半導體測試設(shè)備。 ▲圖源：華泰研究 機構(gòu)人士分析指出，先進封裝發(fā)展將會增加設(shè)備需求：①封裝設(shè)備需求增加：例如研磨設(shè)備增加（晶圓需要做的更?。⑶懈钤O(shè)備需求增加、固晶設(shè)備增加（DieBond要求更高）；②新設(shè)備需求：如凸塊（bump）工藝涉及到曝光、回流焊等設(shè)備等。 ▲圖源：華西證券研究所 全球封裝設(shè)備呈現(xiàn)寡頭壟斷格局，ASM Pacific、K&S、Besi、Disco、Towa、Yamada等公司占據(jù)多數(shù)的封裝設(shè)備市場，行業(yè)本土替代空間大。 Tensun騰盛專注高端精密裝備，深度掌握精密點膠、精密劃片、精密運控平臺等核心技術(shù)；對標世界級品質(zhì)標準，獲得行業(yè)多項資質(zhì)、專利及榮譽。Tensun騰盛始終堅持技術(shù)創(chuàng)新，點膠設(shè)備成為市場主選，今年Jig Saw全自動分選一體機正式量產(chǎn)出貨，進一步推動先進封裝市場發(fā)貨量，推進半導體封測設(shè)備國產(chǎn)化進程！ 以上內(nèi)容來源于：半導體封裝工程師之家 作者：趙工 |
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