先进封装行业分析(37 页)

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目录

1、 先进封装：后摩尔时代的发展基石 .... 5

1.1、 半导体封装技术：由传统向先进持续迭代 ...... 5

1.2、 后摩尔时代，先进封装已成为提升芯片性能的关键环节 ...... 6

1.3、 封装市场空间：国内先进封装渗透率低，行业发展带动产值快速提升 ...... 8

1.4、 先进封装竞争格局：OSAT 头部集中，IDM+Foundry 开拓新工艺 ...... 9

2、 先进封装工艺：提升系统功能密度为重要发展目标 ....... 11

2.1、 先进封装关键互连工艺技术 ....... 12

2.1.1、 凸块（Bumping）：多种先进封装形式的基础工艺 .... 12

2.1.2、 重布线层（RDL）：芯片电气延伸与互连的桥梁 ....... 14

2.1.3、 硅通孔（TSV）：立体集成工艺的核心关键 ....... 15

2.1.4、 混合键合：缩小Bump pitch 间距，扩大互连带宽 .... 18

2.2、 单芯片封装：提升芯片占封装面积比例 .... 21

2.2.1、 倒装芯片（Flip Chip）：简化引线键合，提升传输速度 .... 21

2.2.2、 晶圆级芯片封装（WLP）：拓展I/O 接触点，提升连接密度同时降低生产成本 ....... 22

2.3、 多芯片封装：高密度系统式集成 ....... 25

2.3.1、 2.5D/3D 封装：立体式堆叠，主要应用于高端集成度产品 ...... 25

2.3.2、 Chiplet 封装：模块化设计，构建高集成芯片 .... 28

3、 国产替代叠加下游驱动，半导体封装国产率加速渗透 ....... 29

3.1、 美国管制先进芯片及设备出口，先进封装本土化势在必行 .... 29

3.2、 AI、HPC、5G 和IoT 等应用，拉动先进封装需求 ...... 30

3.3、 国产中道设备具备市场竞争力，后道封装设备国产化率有望加速 .... 32

4、 国内先进封装产业链受益标的 ...... 36

5、 风险提示 ...... 37

图表目录

图1： 封测为半导体产业链后道环节 ....... 5

图2： 半导体封装技术发展历程图 ....... 6

图3： IC 制程节点升级，芯片设计成本大幅上升 ....... 7

图4： 5nm 逻辑工艺制程设备投资额约为28nm 的4 倍 .... 7

图5： 集成电路先进封装成为芯片性能提升的重要手段 .... 7

图6： 封装主要分为传统与先进封装技术 ....... 8

图7： 2022-2028 年Yole 预计全球封测市场规模CAGR 达7.1% ...... 8

图8： 2028 年Yole 预计全球先进封装市场规模达786 亿美元 ..... 8

图9： 据Yole 预计，2022 年开始全球先进封装营收占比逐年提升 ..... 9

图10： 据Yole 预计，2022-2028 年先进封装工艺中倒装（Flip-Chip）营收占比最高 ....... 9

图11： 据中国半导体行业协会预计，2022-2026 年中国封测市场增长CAGR2.1% ....... 9

图12： 据JW Insights 预计。2023 年中国大陆先进封装占比39%.... 9

图13： 2022 年封测代工厂主导先进封装市场规模 ....... 10

图14： 2022 年全球先进封装CR3 厂商规模占比约50% ..... 10

图15： 先进封装的I/O 间距越小，其连接密度越高 .... 10

图16： 各类型先进封装主要包含bumping、RDL、TSV 及键合等互连工艺 .... 11

图17： 凸块（bumping）工艺流程主要分为8 个步骤 ..... 13

图18： Bump 尺寸与间距随着技术提高，逐步缩小 ..... 14

图19： 重布线层（RDL）将I/O 重新分配到芯片边缘 .... 14

图20： 重布线层（RDL）关键工序流程主要由十个步骤组成 .... 15

图21： FAN IN 和FAN OUT 型RDL 工艺 ..... 15

图22： RDL 在台积电InFO_OS 技术中为核心关键 ..... 15

图23： TSV（硅通孔）工艺将多层平面进行堆叠互连 .... 16

图24： TSV 中介转接层加工工艺主要由12 个工艺流程组成 ..... 17

图25： 低深宽比TSV 图像传感器封装工艺主要包含十个工艺流程 ...... 17

图26： TSV 制造成本结构（Via-Middle 方案）中临时键合/解键合占比最高，为17% ....... 18

图27： TSV 制造成本构成（Via-Last 方案）中铜电镀占比最高，为18% .... 18

图28： 混合键合显著提升键合技术性能 ....... 18

图29： Hybrid Boding 工艺比传统焊接工艺步骤减少....... 19

图30： Hybrid Bonding 工艺在3D 封装中的应用 ...... 19

图31： 混合键合工艺中Wafer-to-wafer 工艺流程 ..... 20

图32： 混合键合工艺中Die-to-wafer 工艺流程 ..... 20

图33： 逻辑领域将增加约2 倍的键合工艺需求 .... 21

图34： 存储领域将需要更多的键合工艺步骤.... 21

图35： 逻辑、存储及应用处理器等新品将拉动混合键合设备市场需求（单位：台） .... 21

图36： 倒装相比传统封装节省引线键合步骤.... 22

图37： 倒装（Flip Chip）工艺流程主要分为6 个步骤 .... 22

图38： 晶圆级封装与传统封装工艺流程的差异 .... 23

图39： 扇入型和扇出型WLP 剖面对比 ..... 24

图40： 扇入型和扇出型WLP 底面对比 ..... 24

图41： 扇入型晶圆级芯片封装（Fan-In WLCSP）工序将锡球固定在芯片上 ....... 24

图42： 扇出型晶圆级芯片封装（Fan-Out WLCSP）工序将锡球延伸至芯片外 .... 25

图43： 3D 封装不采用硅中介层 ..... 26

图44： 3D 封装不包含中介层（Interposer） ..... 26

图45： CoWoS 工艺为2.5D 封装工艺 .... 26

图46： CoWoS 技术路径发展流程 ...... 27

图47： 英伟达H100 芯片对于CoWos 封装应用 ....... 28

图48： Chiplet 从封装角度简化芯片设计 ....... 28

图49： 美国对华半导体产业的限制持续升级.... 30

图50： 据Trend Force 预计，2022-2026 年全球AI 服务器销量CAGR 29% ..... 32

图51： 2022 年AI 服务器总需求量CR5 占比超70% ....... 32

图52： 晶圆制造中封装相关环节产业链 ....... 34

图53： 据灼识咨询预计，2020-2025 年全球封装设备市场规模CAGR 17% ..... 35

图54： 据灼识咨询预计，2025 年贴片机/引线机占全球封装设备市场份额超55% ...... 35

图55： 后道封装及检测产业链 ....... 36

表1： 国内大陆封测厂加速布局先进封装技术平台 ...... 11

表2： 不同类型凸块材料与互连方法有所不同...... 12

表3： TSV 技术主要分为Via-first 与Via-last 两种方案 ....... 16

表4： 混合键合在存储与逻辑应用领域均有技术突破 ...... 19

表5： CoWoS 细分为CoWoS-S、CoWoS-R 及CoWoS-L 三种类型 .... 27

表6： Chiplet 芯片相比于单片SoC 优势显著 .... 29

表7： 终端应用对先进封装的需求旺盛 ..... 31

表8： 先进封装关键工艺所需关键工艺设备...... 33

表9： 封装设备国产化率较低 ..... 35

表10： 国内封测厂商相关估值表 ....... 36

表11： 国内封测设备厂商相关估值表（收盘价截至日期为2024 年1 月17 日） .... 36