变则通，国内先进封装大跨步走

 

★ 前言 ★

集成电路芯片与封装之间是不可分割的整体，没有一个芯片可以不用封装就能正常工作，封装对芯片来说是必不可少的。

 

随着IC生产技术的进步，封装技术也在不断更新换代，每一代IC都与新一代的IC封装技术紧密相连。在业界，先进封装技术与传统封装技术以是否焊线来区分。

 

先进封装技术包括FCBGA、FCQFN、2.5D/3D、WLCSP、Fan-Out等非焊线形式。

 

先进封装技术在提升芯片性能方面展现的巨大优势，吸引了全球各大主流IC封测厂商在先进封装领域的持续投资布局。
 

 

国内先进封装的整体水平

从中国半导体封装产业的发展来看，全球封装技术经历了五个发展阶段。目前，行业的主流在第三阶段主要是CSP和BGA封装，在第四和第五阶段正向sip、SOC、TSV等封装迈进。

 

近年来，国内领先的封装企业通过自主研发、并购，在第三、四、五阶段逐步掌握了一些先进的封装技术，但国内市场主流封装产品仍处于第二、三阶段。

 

虽然近年中国本土先进封测四强（长电、通富、华天、晶方）通过自主研发和兼并收购，已基本形成先进封装的产业化能力，但从先进封装营收占总营收的比例看，中国先进封装技术水平与国际领先水平还有一定的差距。

 

据统计，2018年中国先进封装营收约为258.9亿元，占中国IC封测总营收的11.8%，远低于全球41%的比例。

 

2018年中国封测四强的先进封装产值约占中国先进封装总产值的21%，其余内资企业以及在大陆设有先进封装产线的外资企业、台资企业的先进封装营收约占79%。 

图：2017-2019年中国先进封装营收规模

 

市场规模

根据市场调研机构 Yole 统计数据，全球集成电路封测市场长期保持平稳增长，从2011年的455亿美元增至2020年的594亿美元，年均复合增长率为3.01%。
 

2011-2020年全球集成电路封测市场规模
 

 

同全球集成电路封测行业相比，我国封测行业增速较快。

 

根据中国半导体行业协会统计数据，2009年至2020年，我国封测行业年均复合增长率为15.83%。2020年我国封测行业销售额同比增长6.80%。国内市场所需的高端集成电路产品，如通用处理器、存储器等关键核心产品仍然依赖进口。因此，中国的封装产业本土化发展潜力巨大。

2009-2020年我国封测行业销售情况

 

同集成电路设计和制造相比，我国集成电路封测行业已在国际市场具备了较强的竞争力。

 

2020年全球前10名封测龙头企业中，中国大陆地区已有3家企业上榜，并能够和日月光、安靠科技等国际封测企业同台竞争。

 

随着我国集成电路国产化进程的加深、下游应用领域的蓬勃发展以及国内封测龙头企业工艺技术的不断进步，国内封测行业市场空间将进一步扩大。

 

预计到2027年IC封装市场规模达到3602亿元，先进封装市场规模将达到667.4亿元，先进封装将占到市场规模的18%以上。 

2022-2027年中国IC先进封装市场规模预测

国内竞争格局

根据中国半导体行业协会封装分会发布的《中国半导体封装测试产业调研报告（2020 年版）》，2019 年国内集成电路封测企业销售收入前 28 家企业情况如下：

 

我国集成电路封装测试业明显呈现外商独资、中外合资和内资三足鼎立的格局。

 

从生产和销售规模上看，国内的集成电路封装测试企业多数为外资半导体公司在华建立的独资或控股的封测企业，总体上内资企业在行业中尚处于相对弱小的地位。

 

国际半导体公司在华设立的制造厂，其产品全部返销回母公司，因而与国内市场基本脱节，不会与内资封测企业构成直接竞争关系。国内市场的竞争主要集中在内资和内资控股企业之间。

 

集成电路封装和测试行业属于资本和技术密集型行业，资金门槛和技术门槛较高，因此国内大量小规模中低端封测企业在行业不构成竞争威胁。

 

发展方向

 随着台积电宣布 2nm 制程工艺实现突破，集成电路制程工艺已接近物理尺寸的极限，集成电路行业进入了“后摩尔时代”。

 

“后摩尔时代”制程技术突破难度较大，工艺制程受成本大幅增长和技术壁垒等因素制约，上升改进速度放缓。

 

由于集成电路制程工艺短期内难以突破，通过先进封装技术提升芯片整体性能成为了集成电路行业技术发展趋势。

 

近年来，先进封装技术主要朝两个方向发展： 

 

1

向上游晶圆制程领域发展：晶圆级封装

为了在更小的封装面积下容纳更多的引脚，先进封装向晶圆制程领域发展，直接在晶圆上实施封装工艺，通过晶圆重构技术在晶圆上完成重布线并通过晶圆凸点工艺形成与外部互联的金属凸点。

 

晶圆级封装代表性技术有：晶圆上制作凸点工艺（Bumping）、晶圆重构工艺、硅通孔技术（TSV）、晶圆扇出技术（Fan-out）、晶圆扇入技术（Fan-in）等。 

2

向下游模组领域发展：系统级封装

将以前分散贴装在PCB板上的多种功能芯片，包括处理器、存储器等功能芯片以及电容、电阻等元器件集成为一颗芯片，压缩模块体积，缩短电气连接距离，提升芯片系统整体功能性和灵活性。

 

代表性技术有：系统级封装技术（Sip），包括采用了倒装技术（Flip-Clip）的系统级封装产品。
 

 

尾声

长期以来，半导体产业角逐的主战场是在芯片设计以及芯片制造环节，但在后摩尔时代，伴随着5G，AI，物联网，大数据等技术不断突破创新，业内对于体积更轻薄，数据传输速率更快，功率损耗更小及成本更低的芯片需求大幅提高，这使得单纯依靠精进制程来提升芯片性能的方法已无法满足时代需求。

 

而先进封装技术可缩短尺寸，减轻重量，其节约的功率可使相关元件以每秒更快的转换速度运转而不增加能耗，同时更有效地利用硅片的有效区域，而且先进封装设计自由度更高，开发时间更短。

 

所以先进封装被视为推动产业发展的重要杠杆，也一度被称作是超越摩尔定律瓶颈的最大杀手锏。

 

面对重要的发展机遇，封装厂，IDM厂商，晶圆厂，基板/PCB供应商，以及EMS/ODM等众多厂商都在竞相布局先进封装研发和产能，而这必将冲击传统封装市场的旧有格局和发展模式。