【半导光电】先进封装行业研究报告，竞争格局大解析
来源:今日光电发布时间:2023-03-243840浏览
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有人说，20世纪是电的世纪，21世纪是光的世纪；知光解电，再小的个体都可以被赋能。欢迎来到今日光电！
▲资料来源：网络目前封装历史主要按封装技（是否焊线）将封装工艺分为传统封装与先进封装。传统封装的基本连接系统主要采用引线键合工艺，先进封装指主要以凸点(Bumping)方式实现电气连接的多种封装方式，旨在实现更多 I/O 、更加集成两大功能。
▲资料来源：资产信息网 千际投行 Yole
封装历史发展大概分为五阶段，当前，全球封装行业的主流技术处于以 CSP、BGA 为主的第三阶段，并向以系统级封装(SiP)、倒装焊封装(FC)、芯片上制作凸点 (Bumping)为代表的第四阶段和第五阶段封装技术迈进。
▲资料来源：资产信息网 千际投行 Yole
传统封装与先进封装间并不存在绝对的优劣之分与替代关系，下游应用端对高算力、集成化的需求提升致使先进封装技术成为未来发展趋势。
先进封装形式发展
先进封装技术的发展趋势可以分解为3个分向量：
（1）功能多样化：封装对象从最初的单裸片向多裸片发展，一个封装下可能有多种不同功能的裸片；
（2）连接多样化：封装下的内部互连技术不断多样化，从凸块（Bumping）到嵌入式互连，连接的密度不断提升；
（3）堆叠多样化：器件排列已经从平面逐渐走向立体，通过组合不同的互连方式构建丰富的堆叠拓扑。先进封装技术的发展延伸和拓展了封装的概念，从晶圆到系统均可用“封装”描述集成化的处理工艺。
▲资料来源：资产信息网 千际投行 Yole
半导体产品在由二维向三维发展，从技术发展方向半导体产品出现了系统级封装（SiP）等新的封装方式，从技术实现方法出现了倒装、凸块、晶圆级封装、2.5D封装、3D封装（TSV）等先进封装技术。
WLP（晶圆级封装）
▲资料来源：SK Hynix，中金公司研究部3D IC（立体封装）
3D IC的初期型态是在封装级别依靠传统互连方法（键合/倒装）实现垂直堆叠。与2.5D不同的是，3D通常含有芯片或器件之间的堆叠。
▲资料来源：Semiconductor Engineering，中金公司研究部
SiP（系统级封装）
SiP是将多个具有不同功能的有源电子元件（通常是裸芯片）、无源器件及其他器件（MEMS或光学器件等）构成一个系统或子系统，并将多个系统组装到一个封装体内部，使其成为一个可以实现一定功能的单体封装件。从连接方式上看，倒装、扇出型和嵌入式（Embedded Die）是实现SiP的三条常见技术路线。
▲资料来源：Yole Development，中金公司研究部
Chiplet（芯粒）
Chiplet是将单颗SOC芯片的各功能区分解成多颗独立的芯片，并通过封装重新组成一个完整的系统。
▲资料来源：AMD官网，中金公司研究部
先进封装发展趋势与竞争格局
2、先进封装将成为未来封测市场的主要增长点
在芯片制程技术进入“后摩尔时代”后，先进封装在高端逻辑芯片、存储器、射频芯片、图像处理芯片、触控芯片等领域均得到了广泛应用。
根据市场调研机构Yole预测数据，全球先进封装在集成电路封测市场中所占份额将持续增加。与此同时，Yole 预测2019年至2025年全球传统封装年均复合增长率仅为1.9%，增速远低于先进封装。
▲图源：Yole3、系统级封装（SiP）是先进封装市场增长的重要动力
系统级封装产品灵活度大，研发成本和周期远低于复杂程度相同的单芯片系统（SoC）。
根据市场调研机构 Yole 统计数据，2019年全球系统级封装规模为134亿美元，占全球整个封测市场的份额为23.76%，并预测到2025年全球系统级封装规模将达到188亿美元，年均复合增长率为 5.81%。
▲图源：Yole在系统级封装市场中，倒装/焊线类系统级封装占比最高，2019年倒装/焊线类系统级封装产品市场规模为122.39亿美元，占整个系统级封装市场的91.05%。根据Yole预测数据，2025年倒装/焊线类系统级封装仍是系统级封装主流产品，市场规模将增至171.77亿美元。
根据Yole预测，未来5年，系统级封装增长最快的应用市场将是可穿戴设备、Wi-Fi路由器、IoT物联网设施以及电信基础设施。
▲图源：Yole4、高密度细间距凸点倒装产品（FC）类产品在移动和消费市场发展空间较大
据Yole数据，2020年至2026年，先进封装收入预计将以7.9%的复合年增长率增长。到2026年，FC-CSP（倒装芯片尺寸封装）细分市场将达到100亿美元以上。
按收入细分，移动和消费市场占2019年先进封装总收入的85%， Yole预计到2025年复合年增长率为5.5%，占先进封装总收入的80%。而FC CSP 封装在移动和消费市场中占有一席之地，主要用于PC、服务器和汽车应用中使用的智能手机APU、RF组件和DRAM设备。
5、扁平无引脚封装产品（QFN/DFN）产品仍拥有较大容量的市场规模
QFN/DFN封装形式虽属于中端封装类型，但市场容量较大，短期内被替代的可能性较低。QFN/DFN类产品有以下优点：
（1）物理层面：体积小、重量轻、效率高。
（2）品质层面：散热性能强、电性能好、可靠性强。
（3）具备更高的性价比
随着集成电路产业的转型升级、政策及资金支持，消费电子产业的快速崛起都推动了先进封装的市场发展，吸引了全球各大主流IC封测厂商在先进封装领域进行持续布局。
1、全球集成电路封装市场竞争格局：日月光和三星电子两雄争霸
在集成电路封装领域，日月光和三星电子为全球龙头企业。日月光是首先量产SiP封装的公司之一，很多可穿戴芯片方案选择日月光的SiP服务。日月光也提供全面的半导体测试服务，包括前端工程测试、晶圆探测、逻辑/混合信号/ RF /(2.5D / 3D)模块、SiP / MEMS的最终测试以及其他测试相关服务。三星电子作为老牌集成电路巨头，具有从设计、制造到封装的全产业链布局，其研发方向主要为先进封装。
▲图源：前瞻产业研究院
2、中国集成电路封装行业竞争格局：可分为三大竞争梯队
我国的集成电路封装市场较为集中，市场竞争较为激烈。目前，我国液晶集成电路封装市场的主要参与者有长电科技、通富微电、华天科技等企业，位于竞争第一梯队的有长电科技、通富微电、华天科技，三者跻身2020年全球前十大封测厂商；第二梯队有晶方科技、太极实业等企业，其规模较第一梯队有所差距；其他中低端封装制造商处于竞争第三梯队。
▲图源：前瞻产业研究院
从我国集成电路封装产业链企业区域分布来看，集成电路封装产业企业主要分布在江苏、浙江、上海等沿海省市，其中江苏省集成电路封测企业数量最多。同时，内陆省份分布较为分散，主要集中在甘肃省、湖南省两地。
▲图源：前瞻产业研究院
从代表性企业分布情况来看，以江苏为总部的江苏长电科技股份有限公司、通富微电子股份有限公司、苏州晶方半导体科技股份有限公司；以甘肃为中心的天水华天科技股份有限公司知名度较高。
封测设备可分为封装设备及测试设备两大类。封装设备方面，与引线键合工艺中背面减薄晶圆切割、贴片、引线键合、模塑密封、切筋成型六大工序相对应，传统封装设备按工艺流程主要分为减薄机、切割机、贴片机、引线键合机、塑封机及切筋成型机。
在以凸点焊(Bumping) 代替引线键合的先进封装工艺中，还需用到倒装机、植球机、回流炉等设备例如硅通孔 (TSV) 等，先进封装工艺中也会用到光刻机、刻蚀机、电镀机、PVD、CVD 等半导体制造前道设备。
测试过程贯穿半导体制造的全工艺流程，主要分为设计验证测试、过程控制测试、晶圆检测 (CP，Circuit Probing)、成品测试 (FT，Final Test)，其中CP测试及FT测试发生在晶圆制造后，属于半导体制造后道检测，主要测试设备为测试机、探针台、分选机。CF测试主要用到测试机、探针机；FT 测试主要用到测试机、分选机。
过程控制测试为晶圆制造全过程的检测，主要用到光学显微镜、缺陷观测设备等；设计验证测试由于对芯片样片的全流程检测，故需使用上述全部半导体测试设备。
▲图源：华泰研究
机构人士分析指出，先进封装发展将会增加设备需求：①封装设备需求增加：例如研磨设备增加（晶圆需要做的更薄）、切割设备需求增加、固晶设备增加（DieBond要求更高）；②新设备需求：如凸块（bump）工艺涉及到曝光、回流焊等设备等。
▲图源：华西证券研究所
全球封装设备呈现寡头垄断格局，ASM Pacific、KS、Besi、Disco、Towa、Yamada等公司占据多数的封装设备市场，行业本土替代空间大。
Tensun腾盛专注高端精密装备，深度掌握精密点胶、精密划片、精密运控平台等核心技术；对标世界级品质标准，获得行业多项资质、专利及荣誉。Tensun腾盛始终坚持技术创新，点胶设备成为市场主选，今年Jig Saw全自动分选一体机正式量产出货，进一步推动先进封装市场发货量，推进半导体封测设备国产化进程！
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有人说，20世纪是电的世纪，21世纪是光的世纪；知光解电，再小的个体都可以被赋能。欢迎来到今日光电！
封装技术发展历程
封装技术的发展需要满足电子产品小型化、轻量化、高性能等需求，因此，封装朝小型化、多引脚、高集成目标持续演进。
封装有多种分类方法：
1)按材料可以划分为:金属封装、陶瓷封装、塑料封装等；
2)按照和PCB板连接方式分为: PTH封装、SMT封装 ;
3)按照封装外型可分为: SOT、SOIC、TSSOP、QFN、QFP、BGA、CSP 等。
▲资料来源：网络目前封装历史主要按封装技（是否焊线）将封装工艺分为传统封装与先进封装。传统封装的基本连接系统主要采用引线键合工艺，先进封装指主要以凸点(Bumping)方式实现电气连接的多种封装方式，旨在实现更多 I/O 、更加集成两大功能。▲资料来源：资产信息网 千际投行 Yole封装历史发展大概分为五阶段，当前，全球封装行业的主流技术处于以 CSP、BGA 为主的第三阶段，并向以系统级封装(SiP)、倒装焊封装(FC)、芯片上制作凸点 (Bumping)为代表的第四阶段和第五阶段封装技术迈进。
▲资料来源：资产信息网 千际投行 Yole传统封装与先进封装间并不存在绝对的优劣之分与替代关系，下游应用端对高算力、集成化的需求提升致使先进封装技术成为未来发展趋势。
先进封装形式发展
先进封装技术的发展趋势可以分解为3个分向量：
（1）功能多样化：封装对象从最初的单裸片向多裸片发展，一个封装下可能有多种不同功能的裸片；
（2）连接多样化：封装下的内部互连技术不断多样化，从凸块（Bumping）到嵌入式互连，连接的密度不断提升；
（3）堆叠多样化：器件排列已经从平面逐渐走向立体，通过组合不同的互连方式构建丰富的堆叠拓扑。先进封装技术的发展延伸和拓展了封装的概念，从晶圆到系统均可用“封装”描述集成化的处理工艺。
▲资料来源：资产信息网 千际投行 Yole半导体产品在由二维向三维发展，从技术发展方向半导体产品出现了系统级封装（SiP）等新的封装方式，从技术实现方法出现了倒装、凸块、晶圆级封装、2.5D封装、3D封装（TSV）等先进封装技术。
主流先进封装形式介绍
WLP（晶圆级封装）
▲资料来源：SK Hynix，中金公司研究部3D IC（立体封装）3D IC的初期型态是在封装级别依靠传统互连方法（键合/倒装）实现垂直堆叠。与2.5D不同的是，3D通常含有芯片或器件之间的堆叠。
▲资料来源：Semiconductor Engineering，中金公司研究部SiP（系统级封装）
SiP是将多个具有不同功能的有源电子元件（通常是裸芯片）、无源器件及其他器件（MEMS或光学器件等）构成一个系统或子系统，并将多个系统组装到一个封装体内部，使其成为一个可以实现一定功能的单体封装件。从连接方式上看，倒装、扇出型和嵌入式（Embedded Die）是实现SiP的三条常见技术路线。
▲资料来源：Yole Development，中金公司研究部Chiplet（芯粒）
Chiplet是将单颗SOC芯片的各功能区分解成多颗独立的芯片，并通过封装重新组成一个完整的系统。
▲资料来源：AMD官网，中金公司研究部先进封装发展趋势与竞争格局
1、集成电路进入“后摩尔时代”，先进封装作用突显
2、先进封装将成为未来封测市场的主要增长点
在芯片制程技术进入“后摩尔时代”后，先进封装在高端逻辑芯片、存储器、射频芯片、图像处理芯片、触控芯片等领域均得到了广泛应用。
根据市场调研机构Yole预测数据，全球先进封装在集成电路封测市场中所占份额将持续增加。与此同时，Yole 预测2019年至2025年全球传统封装年均复合增长率仅为1.9%，增速远低于先进封装。
▲图源：Yole3、系统级封装（SiP）是先进封装市场增长的重要动力系统级封装产品灵活度大，研发成本和周期远低于复杂程度相同的单芯片系统（SoC）。
根据市场调研机构 Yole 统计数据，2019年全球系统级封装规模为134亿美元，占全球整个封测市场的份额为23.76%，并预测到2025年全球系统级封装规模将达到188亿美元，年均复合增长率为 5.81%。
▲图源：Yole在系统级封装市场中，倒装/焊线类系统级封装占比最高，2019年倒装/焊线类系统级封装产品市场规模为122.39亿美元，占整个系统级封装市场的91.05%。根据Yole预测数据，2025年倒装/焊线类系统级封装仍是系统级封装主流产品，市场规模将增至171.77亿美元。根据Yole预测，未来5年，系统级封装增长最快的应用市场将是可穿戴设备、Wi-Fi路由器、IoT物联网设施以及电信基础设施。
▲图源：Yole4、高密度细间距凸点倒装产品（FC）类产品在移动和消费市场发展空间较大据Yole数据，2020年至2026年，先进封装收入预计将以7.9%的复合年增长率增长。到2026年，FC-CSP（倒装芯片尺寸封装）细分市场将达到100亿美元以上。
按收入细分，移动和消费市场占2019年先进封装总收入的85%， Yole预计到2025年复合年增长率为5.5%，占先进封装总收入的80%。而FC CSP 封装在移动和消费市场中占有一席之地，主要用于PC、服务器和汽车应用中使用的智能手机APU、RF组件和DRAM设备。
5、扁平无引脚封装产品（QFN/DFN）产品仍拥有较大容量的市场规模
QFN/DFN封装形式虽属于中端封装类型，但市场容量较大，短期内被替代的可能性较低。QFN/DFN类产品有以下优点：
（1）物理层面：体积小、重量轻、效率高。
（2）品质层面：散热性能强、电性能好、可靠性强。
（3）具备更高的性价比
随着集成电路产业的转型升级、政策及资金支持，消费电子产业的快速崛起都推动了先进封装的市场发展，吸引了全球各大主流IC封测厂商在先进封装领域进行持续布局。1、全球集成电路封装市场竞争格局：日月光和三星电子两雄争霸
在集成电路封装领域，日月光和三星电子为全球龙头企业。日月光是首先量产SiP封装的公司之一，很多可穿戴芯片方案选择日月光的SiP服务。日月光也提供全面的半导体测试服务，包括前端工程测试、晶圆探测、逻辑/混合信号/ RF /(2.5D / 3D)模块、SiP / MEMS的最终测试以及其他测试相关服务。三星电子作为老牌集成电路巨头，具有从设计、制造到封装的全产业链布局，其研发方向主要为先进封装。
▲图源：前瞻产业研究院2、中国集成电路封装行业竞争格局：可分为三大竞争梯队
我国的集成电路封装市场较为集中，市场竞争较为激烈。目前，我国液晶集成电路封装市场的主要参与者有长电科技、通富微电、华天科技等企业，位于竞争第一梯队的有长电科技、通富微电、华天科技，三者跻身2020年全球前十大封测厂商；第二梯队有晶方科技、太极实业等企业，其规模较第一梯队有所差距；其他中低端封装制造商处于竞争第三梯队。
▲图源：前瞻产业研究院从我国集成电路封装产业链企业区域分布来看，集成电路封装产业企业主要分布在江苏、浙江、上海等沿海省市，其中江苏省集成电路封测企业数量最多。同时，内陆省份分布较为分散，主要集中在甘肃省、湖南省两地。
▲图源：前瞻产业研究院从代表性企业分布情况来看，以江苏为总部的江苏长电科技股份有限公司、通富微电子股份有限公司、苏州晶方半导体科技股份有限公司；以甘肃为中心的天水华天科技股份有限公司知名度较高。
先进封装设备走向国产化乘着先进封装发展的东风，先进封装设备也逐步走向国产化，国内封装设备市场进一步发展。
封测设备可分为封装设备及测试设备两大类。封装设备方面，与引线键合工艺中背面减薄晶圆切割、贴片、引线键合、模塑密封、切筋成型六大工序相对应，传统封装设备按工艺流程主要分为减薄机、切割机、贴片机、引线键合机、塑封机及切筋成型机。
在以凸点焊(Bumping) 代替引线键合的先进封装工艺中，还需用到倒装机、植球机、回流炉等设备例如硅通孔 (TSV) 等，先进封装工艺中也会用到光刻机、刻蚀机、电镀机、PVD、CVD 等半导体制造前道设备。
测试过程贯穿半导体制造的全工艺流程，主要分为设计验证测试、过程控制测试、晶圆检测 (CP，Circuit Probing)、成品测试 (FT，Final Test)，其中CP测试及FT测试发生在晶圆制造后，属于半导体制造后道检测，主要测试设备为测试机、探针台、分选机。CF测试主要用到测试机、探针机；FT 测试主要用到测试机、分选机。
过程控制测试为晶圆制造全过程的检测，主要用到光学显微镜、缺陷观测设备等；设计验证测试由于对芯片样片的全流程检测，故需使用上述全部半导体测试设备。
▲图源：华泰研究机构人士分析指出，先进封装发展将会增加设备需求：①封装设备需求增加：例如研磨设备增加（晶圆需要做的更薄）、切割设备需求增加、固晶设备增加（DieBond要求更高）；②新设备需求：如凸块（bump）工艺涉及到曝光、回流焊等设备等。
▲图源：华西证券研究所全球封装设备呈现寡头垄断格局，ASM Pacific、KS、Besi、Disco、Towa、Yamada等公司占据多数的封装设备市场，行业本土替代空间大。
Tensun腾盛专注高端精密装备，深度掌握精密点胶、精密划片、精密运控平台等核心技术；对标世界级品质标准，获得行业多项资质、专利及荣誉。Tensun腾盛始终坚持技术创新，点胶设备成为市场主选，今年Jig Saw全自动分选一体机正式量产出货，进一步推动先进封装市场发货量，推进半导体封测设备国产化进程！
来源：半导体封装工程师之家
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