1.先进封装大势所趋,国内渗透率有望加速提升
1.1 半导体封装技术持续发展,由传统到先进
半导体封装定义:将生产加工后的晶圆进行切割、焊线、塑封,使电路 与外部器件实现连接,并为半导体产品提供机械保护,使其免受物理、 化学等环境因素损失的工艺。
半导体封装技术发展历程:由传统到先进。 第一阶段(20 世纪 70 年代之前),通孔插装时代:典型的封装形式包括 最初的金属圆形(TO 型)封装、双列直插封装(DIP)等; 第二阶段(20 世纪 80 年代以后),表面贴装时代:从通孔插装型封装向 表面贴装型封装的转变,从平面两边引线型封装向平面四边引线型封装 发展; 第三阶段(20 世纪 90 年代以后),面积阵列封装时代:从平面四边引线 型向平面球栅阵列型封装发展,引线技术从金属引线向微型段焊球方向 发展。 第四阶段(2010 年之后),先进封装时代:先进封装技术成为延续摩尔 定律的最佳选择,在不提高半导体芯片制程的情况下能够进一步提高集 成度,显现终端产品轻薄短小等效果。
1.2 后摩尔时代,先进封装发展趋势确定
受物理极限和成本制约,摩尔定律逐步失效。半导体制造中,工艺制程 持续微缩导致晶体管密度逼近极限,同时存在短道沟效应导致的漏电、 发热和功耗严重问题。工艺节点较高时,每次工艺节点的提高都会带来 成本的非线性增加,在资本支出大幅提高的背景下,技术节点的变迁在 逐渐变缓。
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封装在半导体技术中的重要性逐步提高。根据国际集成电路技术发展路 线图预测,未来半导体技术的发展将集中于三个方向:(1)继续遵循摩 尔定律缩小晶体管特征尺寸,以继续提升电路性能、降低功耗,即 More Moore;(2)向多类型方向发展,拓展摩尔定律, 即 More Than Moore; (3)整合 System on Chip(SoC,系统级芯片)与 System in Package (SiP,系统级封装),构建高价值集成系统。在后两个发展方向中,封 装技术的重要性大幅增强。
先进封装提高封测环节产业价值。从产业环节价值看,传统封测技术含 量相对较低,但随着先进封测技术的发展演进,更加突出芯片器件之间 的集成与互联,实现更好的兼容性和更高的连接密度,先进封测已然成 为超越摩尔定律方向的重要赛道,让封测厂商与设计端、制造端联系更 为紧密,进一步抬升封测环节的产业价值。
后摩尔时代,先进封装成为趋势。先进封装是在不要求提升芯片制程的情况下,实现芯片的高密度集成、体积的微型化,并降低成本,符合高 端芯片向尺寸更小、性能更高、功耗更低演进的趋势。传统封装的功能 主要在于芯片保护、电气连接,先进封装在此基础上增加了提升功能密 度、缩短互联长度、进行系统重构的三项新功能。在后摩尔时代,人们 开始由先前的“如何把芯片变得更小”转变为“如何把芯片封得更小”, 先进封装成为半导体行业发展重点。
1.3 国内先进封装占比低,半导体产业发展推动其渗透率加速提高
半导体封测市场规模持续增长。根据 YOLE 数据,2021 年全球集成电 路封测行业市场规模为 713 亿美元,同比增长 5.32%,2017-2021 年 CAGR 为 3.3%。2021 年中国封测产业市场规模为 2763 亿元,同比增 长 10.1%。2017-2021 年,中国大陆封测产业市场规模 CAGR 为 9.9%, 增速高于全球。