主要企業:長電科技(600584)、通富微電(002156)、華天科技(002185)
本文核心數據:發展背景、行業地位、發展概況
行業發展背景
1、集成電路封測:芯片制造的最後一道工序
集成電路,簡稱IC就是把一定數量的常用電子元件,如電阻、電容、晶體管等,以及這些元件之間的連線,通過半導體工藝集成在一起的具有特定功能的電路,集成電路産業是現代信息技術的基石。
集成電路按照産業鏈可分爲:設計、制造、封裝、應用四個部分。其中芯片設計亦可稱爲超大規模集成電路(VLSI)設計,其流程涉及對電子器件(例如晶體管、電阻器、電容器等)、器件間互連線模型的建立;芯片制造工藝包括光刻、刻蝕、氧化沉積、注入、擴散和平坦化等過程。
從實際經營的角度分析,集成電路産業鏈是以電路設計爲主導,由電路設計公司設計出集成電路,然後委托芯片制造廠生産晶圓,再委托封裝廠進行集成電路封裝及測試,然後銷售給電子整機産品生産企業。
2、摩爾定律即將失效?堆疊式封測帶來“一線生機”
——行業的周期性-摩爾定律
摩爾定律是由英特爾創始人之一戈登·摩爾(Gordon Moore)經過長期觀察總結的經驗。摩爾定律的內容爲:集成電路上可容納的晶體管數目,約每隔18個月便會增加一倍,性能也將提升一倍;或者說,當價格不變時,每一美元所能買到的電腦性能,將每隔18個月翻兩倍以上。這一定律揭示了信息技術進步的速度。
——摩爾定律面臨失效
半導體行業最重要的定律就是摩爾定律,指集成電路上可容納的晶體管數目,約每兩年便會增加一倍,性能也將提升一倍。但一旦芯片上線條的寬度達到納米數量級時,相當于只有幾個分子的大小,這種情況下材料的物理、化學性能將發生質的變化,致使采用現行工藝的半導體器件不能正常工作,摩爾定律也就面臨“失效”。
——堆疊式封裝技術將超越摩爾定律
CES2019展會上,Intel正式公布了Foveros3D立體封裝技術,其首款産品代號Lakefield。Lakefield使用10nm制程,同時也將是是英特爾首款使用3D封裝技術的異質整合處理器。根據英特爾發布的資料,Lakefield處理器,不僅在單一芯片中使用了一個10nm FinFET制程的Sunny Cove架構主核心,另外還配置了4個也以10nm FinFET制程生産的Tremont架構的小核心。此外,還內建LP-DDR4內存控制器、L2/L3Cache,以及全新架構GPU。
而能夠將這麽多的處理核心和運算單元打包成一個單芯片,且整體體積僅有12 x 12mm,所仰賴的就是Foveros3D封裝技術。
後摩爾時代集成電路若想繼續滿足電路的高性能和特殊功能需求,除了通過工藝縮小CMOS器件尺寸、探索新材料、電路新結構的方法外,最可能通過封裝方式的改變來提高集成電路容納性:以系統級封裝(SiP)爲代表的功能多樣化道路列爲半導體技術發展的新方向,著眼于增加系統集成的多種功能,而不是過去一直追求縮小特征尺寸和提高器件密度。
行業發展現狀
1、集成電路封測工藝流程
封裝是集成電路制造的後道工藝,集成電路封裝是把通過測試的晶圓進一步加工得到獨立芯片的過程,目的是爲芯片的觸點加上可與外界電路連接的功能,如加上引腳,使之可以與外部電路如PCB板連接。同時,封裝能夠爲芯片加上一個“保護殼”,防止芯片受到物理或化學損壞。在封裝環節結束後的測試環節會針對芯片進行電氣功能的確認。在集成電路的生産過程中封裝與測試多處在同一個環節,即封裝測試過程。
典型的集成電路封測工藝流程爲:來料檢查-磨片減薄-劃片-粘片-壓焊-塑封-切筋成型-打印測試-包裝-品質檢驗,具體如圖所示。
2、上遊:集成電路設計、制造規模增加,將推動封測産業發展
近些年來,在國家政策扶持以及市場應用帶動下,中國集成電路産業保持快速增長,繼續保持增速全球領先的勢頭。受此帶動,在國內集成電路産業發展中,集成電路設計業始終是國內集成電路産業中最具發展活力的領域,增長也最爲迅速。根據中國半導體行業協會統計,2015-2020年,我國集成電路設計市場銷售收入呈逐年增長趨勢。2020年我國集成電路設計市場銷售規模爲3778億元,較2019年同比增長23.30%。
而在集成電路制造行業,由于産業逐漸走向成熟,需求趨于穩定,且我國集成電路行業正在朝著更核心的集成電路設計方向發展,集成電路制造行業增長率有所下降。2020年我國集成電路制造行業市場規模爲2560億元,較2019年同比增長19.11%。集成電路設計、制造規模的快速增長,必將推動封測産業發展。
3、下遊:計算機與IT對芯片需求旺盛
——計算機産量增加拉動對封裝産品的需求
近年來,隨著計算機行業的逐漸成熟,我國電子計算機産業維持穩中有升的態勢,電子計算機整機累計産量、微型電子計算機累計産量均同比出現不同程度增長。相對于2016年的低谷,當前計算機行業正處在上升階段,預計與換新周期及經濟緩慢複蘇有關。據國家統計局統計,2020年我國電子計算機整機産量爲4.05億,較2019年同比上升13.64%;2021年上半年,電子計算機整機産量爲2.30億台,同比增長40.6%。
——IT産業支出增加拉動對封裝産品的需求
根據Gartner公布的數據顯示,2020年受新冠疫情影響,全球整體IT支出規模達36949億美元,同比小幅下降1.65%;隨2021年疫情好轉以及疫情期間相關在線服務需求的發掘,全球整體IT支出規模將全面複蘇,預計達到3.9萬億美元,同比增長6.2%。
從細分領域來看,曆年來全球IT支出最多的領域爲通訊服務,其次爲IT服務,設備和企業軟件支出相對較少,數據中心系統的支出最少。2020年全球通訊服務支出爲13499億美元,同比下降0.6%,IT服務支出10118億美元,同比下降1.9%,設備支出爲6532億美元,同比下降6.4%,企業軟件支出爲4650億美元,同比增長1.5%,數據中心系統支出爲2360億美元,同比增長1.6%,增速最快。
4、競爭格局:主要集中在亞太地區,中國大陸市占率超20%
從目前全球封裝測試産業的分布來看,主要集中在亞太地區,並且近年來Top3廠商市場占有率超過了50%,行業集中度很高。根據Chip Insight初步估算,2020年全球半導體封測市場規模爲2136.69億人民幣,行業前十強占83.98%,達到1794.38億人民幣。中國IC封裝市場起步晚,但增速快,行業規模近年來占全球比例也在不斷上升。
根據Chip Insight統計,2020年全球前十大封測廠商排名和2019年基本一致,但是2019年産業集中度進一步加劇,前十大封測公司的收入占全球封測總營收的84.0%,相比2019年的83.6%增加了0.4個百分點。據總部所在地劃分,前十大封測公司中,中國台灣有五家(日月光ASE、力成科技PTI、京元電子KYEC、南茂ChipMOS、欣邦Chipbond),市占率爲46.26%;中國大陸有三家(長電科技JCET、通富微電TF、華天科技HUATIAN),市占率爲20.94%,較2019年19.90%增長1.04個百分點;美國僅有一家(安靠Amkor),市占率爲14.62%;新加坡一家(聯合科技UTAC),市占率爲2.15%。
行業發展前景:高端封裝的發展,將帶動産業正向循環
結合前文來看,隨著半導體制程工藝瓶頸,以及芯片架構優化的限制,未來幾年處理器性能的發展將逐步減慢,摩爾定律也將逐漸失效。因此,高端封裝技術爲行業發展提供一線生機,有利于提高芯片性能。而站在整個産業角度上,芯片性能的提升又會促進計算機、IT産業的發展,從而間接地爲芯片設計、制造、封測技術突破帶來更多可能。因此,封裝行業發展將帶動産業正向循環,意義重大,行業具有十分廣闊的發展前景。
以上數據參考前瞻産業研究院《中國集成電路封裝行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》,同時前瞻産業研究院還提供産業大數據、産業研究、産業鏈咨詢、産業圖譜、産業規劃、園區規劃、産業招商引資、IPO募投可研、招股說明書撰寫等解決方案。
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