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CIC灼识咨询:后摩尔时代先进封装解决方案行业

来源:未知 发布日期:2021-07-19 16:57 浏览:

  过去数十年来,摩尔定律犹如原则寻常引颈了半导体行业的发扬,半导体例程不断升级,然而,目前辈制程手艺已走到5nm、3nm,以至IBM仍旧颁发了环球,2nm的芯片筑设手艺,晶体管巨细正延续迫近原子的物理体主动限。

  当制程物理体积来到极限之后,无法再持续进取,那就意味着靠制程促进的摩尔定律时间的终结,但与此同时,5G、主动驾驶、人工智能、物联网等行使正疾捷胀起,对芯片的机能恳求更高,半导体行业下一个十年倾向正在哪里?

  2021年6月,AMD发外联袂台积电,开荒出了3D Chiplet手艺,而且将于2021年岁晚量产相应芯片。AMD总裁兼CEO苏姿丰示意,该封装手艺具有打破性,采用前辈的hybrid bond手艺,将AMD的Chiplet架构与3D仓库连结,供给比2D Chiplet逾越超出200倍的互连密度,以及比现有3D封装处分计划逾越15倍的密度。

  举动Fabless和Foundry两大规模最良好的代外之一,这两家企业对来日半导体行业的发扬倾向做出的决断以及业内的广博共鸣便是:前辈封装手艺的发扬。

  跟随5G设立加快、汽车电动智能化、高机能推算机群互联领域的延续放大、物联网正在各规模的广博行使,半导体全体需求陡增。因为新冠疫情,居家防疫和正在家就业的境况扩展,促使消费电子产物的销量扩展,督促了电途筑设任事规模的强劲发展。2020年环球看待芯片的需求较既有产能逾越了10%-30%。疫情看待芯片筑设行业变成的打击,如GPU的缺少,将会不断到2022年。据CIC灼识斟酌统计数据,2020年环球芯片(IC)总需求量约为2,910亿片,到2025年总需求量估计将到达4,190亿片。

  环球芯片商场遵从下逛行使场景根本可能分为消费电子芯片、汽车芯片、HPC(高机能推算)/数据核心芯片、5G芯片以及物联网芯片。

  半导体财富链可分为焦点财富链与支柱财富链。焦点财富链达成半导体产物的打算、筑设和封装测试,支柱财富链供给打算症结所需的软件、IP以及筑设封测症结所需的原料、兴办。

  半导体焦点财富链首要有打算、筑设和封测三个症结,大局有IDM和笔直分工两种。

  芯片打算是芯片的研发历程,是通过编制打算和电途打算,将设定的芯片规格酿成打算幅员的历程。依据IC Insights统计,环球集成电途打算财富发售额从2008年的438亿美元延长至2020年的1,308亿美元,年均复合延长率约为9.5%。

  晶圆筑设是指正在制备的晶圆原料上修筑无缺的物理电途。历程席卷掩模筑制、切片、研磨、扩散、光刻、刻蚀、离子注入等焦点工艺。依据IC Insights数据,2018年环球晶圆产能为1,945万片/月,估计到2022年环球晶圆产能将上升至2,391万片/月,较2018年延长22.93%,年复合延长率为5.3%。

  封装测试是将临蓐出来的及格晶圆举办切割、焊线、塑封、切割成型,使芯片电途与外部器件完成电气贯串,并为芯片供给刻板物理庇护,并愚弄集成电途打算企业供给的测试东西,对封装完毕的芯片举办性能和机能测试。环球转移通讯电子产物、高机能推算芯片(HPC)、汽车电子、物联网(IoT)以及5G等产物需求上升、高I/O数和高整合度前辈封装火速发扬是启发IC封装测试商场上升的首要缘故,封测行业商场希望迎来高延长。

  过去的半个世纪,得益于半导体芯片财富飞速发扬,正在摩尔定律的驱动下,推算力连续维持着大跨度的发扬。尽量更正立体晶体管组织可为摩尔定律续命,但延续微缩的晶体管,极度是晶体管的特性尺寸迫近物理极限已是底细。各界纷纷预测,摩尔定律正在不久的他日面对失效,半导体工艺升级带来的推算机能的擢升将放缓,因新的取代原料和推算办法还未成熟,制程发扬迟钝。

  相较于守旧封装,前辈封装举动筑设的后道工序,正延续前移,不断压缩芯片体积、提升加工结果、提升打算结果,并裁汰打算本钱。以晶圆级封装为例,产物临蓐以圆片大局批量临蓐,可能愚弄现有的晶圆筑设兴办,封装打算可能与芯片打算一次举办。这将缩短打算和临蓐周期,下降本钱。别的,守旧封装的封装结果(裸芯面积/基板面积)较低,存正在很大改造的空间。芯片制程受限的环境下,修正封装便是另一条出途。前辈封装手艺通过以点代线的办法完成电气互联,完成更高密度的集成,大大减小了对面积的蹧跶。

  前辈封装手艺首要席卷Flip-Chip(倒装)、Wafer Level Packaging(WLP,晶圆级封装)、2.5D封装和3D封装以及编制级封装(SiP)等,SiP手艺奠定了前辈封装时间的开局,2D集成手艺,如Wafer Level Packaging(WLP,晶圆级封装)、Flip-Chip(倒装)以及3D封装手艺、Through Silicon Via(TSV,硅通孔)等手艺的呈现进一步缩小芯片间的贯串隔断,提升元器件的反响速率,来日将持续促进着前辈封装的脚步。

  -半导体兴办投资占财富血本开销60%以上,极易酿成垄断,看待投资至闭紧要

  半导体兴办支柱着环球上万亿的电子软硬件大生态,兴办对所有半导体行业有着放大和支柱感化,其确立了所有半导体财富可到达的硬性尺寸圭臬边际值。于是,半导体财富是音信财富的根蒂,而半导体筑设兴办又是支柱半导体财富发扬的根蒂。

  兴办投资占半导体财富血本开销的60%以上,筑设、封装、测试兴办的价钱量大,直接影响着半导体临蓐的手艺水准与良率。封装行业精度、手艺门槛高,兴办精度恳求正在微米级别。因为良品率会导致临蓐本钱的不同,半导体兴办所能供给的良率将直接影响上层产物的盈余本事。依据思摩尔公司的测算,当良品率从85%提升至90%,毛利率将扩展9.06%,当良品率进一步从85%扩展至95%,对应的毛利率将扩展17.3%。

  头部晶圆厂为应对各式芯片缺货延续扩充产能,厂商纷纷放大投资;日本、欧美都出台了相应的利好战略。这些要素驱动了大方半导体兴办的置办需求。正在SEMI环球半导体兴办商场统计申报中显示,2021年第一季度环球半导体兴办的发售额同比延长51%,比上一季度延长21%,到达236亿美元,兴办需求广大。

  依据CIC灼识斟酌统计数据,2020年,环球半导体兴办商场到达724亿美元,估计到2025年将到达1,024亿美元,复合年延长率为7.2%。

  跟着前辈封装的延续促进,SiP手艺、3D封装等手艺渐渐显现出广大潜力,封测兴办正在半导体兴办行业中的占比渐渐擢升,CIC灼识斟酌预测,环球封测兴办正在半导体兴办中的占比将从2020年的16.7%擢升到2025年的18.6%,商场体量将到达约190亿美金。

  百般兴办的商场占比环境如下:贴片机商场占30%,引线%,划片和检测兴办占总商场份额的28%,切筋与塑封兴办占比18%,电镀兴办正在封装兴办行业中占比最小,大约正在1%安排。

  无论封装办法怎样演变,封装历程都离不开贴装历程。跟着芯片小型化的需求,恳求贴片机的精度边界正在3~5微米之间。为了到达紧密化的贴装,封装厂的前辈封装产线对贴片机的精度、速率、良品率、稳固性的恳求都相当高,正在前辈封装历程中贴片机是最闭头、最焦点的兴办。

  贴片机可遵从行使的分歧分为前辈分装兴办(席卷FC封装贴片机、FO封装贴片机和2.5D/3D贴片机)和守旧封装兴办(席卷守旧封装贴片机和叠层封装贴片机)。贴片机可高速、高精度地贴放元器件,并完成定位、瞄准、倒装、陆续贴装等闭头步调。守旧封装贴片机的临蓐速率可到达15千个每小时,叠层封装可到达2千个每小时,前辈封装中FC封装贴片机可达8千个每小时,FO封装贴片机可达6千个每小时,而2.5D/3D贴片机则为2千个每小时。因为FC倒装兴办是否属于前辈封装正在业内存正在争议,于是晶圆级封装的贴片机是前辈封装兴办的最外率代外。

  其他封装兴办中席卷引线机、划片机、塑封与切筋兴办以及电镀机。引线机遵从焊接办法可能分为球形焊接和楔形焊接,大部门引线根引线。首要行使于大功率器件、MOSFET、IGBT、发光二极管(LED)、激光管(激光)、中小型功率三极管、集成电途和少许异常半导体器件的内引线焊接。因为倒装手艺的发扬不再需求引线,于是引线机的商场份额会跟着前辈封装时间的发扬而低浸。正在划片机规模,大致可分为镭射切割和刀片切割。镭射切割首要行使于逻辑芯片,限制芯片等好手艺恳求的芯片,占比约为15到20%,12博刀片切割则行使于其余的低手艺恳求芯片中。划片机的临蓐速率依据统计均匀约为6千个每小时。塑封与切筋兴办就业结果可达每小时35千个芯片,电镀机大约正在每小时150千个芯片安排。

  Besi于1995正在荷兰缔造,是面向环球半导体和电子行业的半导体拼装兴办的领先供应商,为终端用户商场开荒领先的拼装工艺和兴办,用于引线框架、基板和晶圆级封装行使。公司产物线涵盖封装线上的百般兴办,个中席卷18种贴片机兴办。首要掩盖电子、转移互联网、汽车、工业、LED和太阳能等行业,客户首要是领先的半导体筑设商、拼装分包商以及电子和工业公司,个中席卷ASE、Amkor、富士康、Greatek等众家大型半导体企业。

  ASM Pacific于1975年正在香港缔造,总部位于新加坡,自1989年起正在香港联交所上市,是环球,为半导体封装及电子产物临蓐的通盘工艺步调供给手艺和处分计划的兴办筑设商。ASM囊括晶圆筑设和封装测试历程中的大部门兴办的临蓐,共有贴片兴办25种,焊线种测试兴办。首要掩盖CIS、推算机规模、主动化电子兴办、LED、转移通信等行业。

  Capcon Limited(华封科技有限公司),于2014年正在香港缔造,研发核心和临蓐总部位于新加坡,是聚焦前辈封装兴办规模的高端配备筑设商。公司产物对前辈封装贴片工艺完成了所有掩盖,席卷FOWLP (Face Up/Down)、POP、MCM、EMCP、Stack Die、SiP、2.5D/3D、FCCSP、FCBGA等公司定位正在半导体前辈封装规模,针对半导体后道工序供给全新一代前辈封装贴片兴办,如倒装贴片机、晶圆级贴片机、POP封装机、层叠贴片机、面板级贴片机、众晶片贴片机等。首要任事客户有台积电、日月光、矽品、长电科技、通富微电、DeeTee等;2020年出货量正在15台,2021年估计出货量正在35台安排。

  Kulicke & Soffa于1956年缔造,总部位于新加坡,是环球领先的半导体封装和电子装置处分计划企业。近年来,K&S通过战术性收购和自助研发,扩展了前辈封装、电子装置、楔焊机等产物。首要掩盖客户行业为汽车、消费电子、通信、推算机和工业等。

  前辈封装中贴片机是最紧要的兴办,目前环球贴片机商场的角逐形式为“两超众强”,Besi和ASM吞没超出环球60%的商场份额,前辈封装贴片机的首要机能参数为精度与UPH(外征速率),闭头贸易目标为是否进入了台积电的供应商名单。

  当下对精度和速率恳求,的,最,的前辈封装贴片机兴办为TSV/3D封装以及晶圆级封装的贴片机,TSV手艺目前依然台积电研发中,于是,咱们可能从最,的晶圆级封装贴片机兴办商场的角逐形式中窥睹来日商场中最,的前辈封装兴办玩家,据CIC灼识斟酌统计,目前前辈封装贴片兴办,以出货量或收入计,商场中Besi、Capcon和ASM险些吞没商场绝公众半体量。

  前辈封装举动后摩尔时间一种最为紧要和可猜念的处分计划,正正在疾捷兴起并被更众的业内人士认同与授与。从台积和日月光初阶,到邦内的长电、通富、华天,越来越众的封装企业初阶组织前辈封装,2021年大方的前辈封装厂进入临蓐,封装商场炙手可热。本文首要切磋了封装兴办,特别是前辈封装兴办商场的环境,咱们可能看到,越来越众的新兴企业进入这个行业,助力前辈封装兴办行业进入热闹期。来日估计前辈封装兴办行业必定会出世如ASML寻常的巨头,让咱们拭目以待!