受半导体行业下行周期影响,上半年封测行业相关公司业绩普遍出现下滑,其中通富微电和华天科技预告扣非归母净利润同比上限分别下降175.56%和157.6%,封测厂商上半年产能利用率普遍在50%-65%之间。
相比之下,先进封装产能却供不应求,受益于AI芯片需求拉动,台积电日前拟斥资900亿元新台币设立先进封装晶圆厂用于满足先进封装增长需求;而国内在先进制程领域发展受阻情况下,先进封测成为半导体产业重要突破口。
先进封装板块今年以来虽然跟随半导体板块在4月中旬经历一轮大幅回调,但年初至今涨幅达到14.85%,表现优于半导体板块整体表现,其中通富微电和长电科技年初至今股价涨幅分别达到26.25%和39.38%,本文来对先进封装行业进行一下分析。
传统封装仍为主流,Chiplet成发展重点
作为半导体生产后道工艺流程,半导体封装是将通过测试的晶圆加工到独立芯片的过程,即将晶圆上切割下来的元器件放入具有保护性的陶瓷或金属等材质外壳中,并与外界元器件相连。
截止目前为止,全球封装共经历了五个阶段,前两个阶段以双列直插封装(DIP)、小外形封装(SOP)和无引脚芯片载体(LCC)封装为主,目前市场主要处于第三阶段,主要以焊球阵列封装(BGA)和芯片尺寸封装(CSP)等封装形式为主,前三阶段通常被认为属于传统封装。
第四阶段和第五阶段属于先进封装,包括倒装封装(FC)、晶圆级封装(WLP)、系统级封装(SiP)以及2.5D/3D封装。
与传统封装以引线框架封装,芯片与引线框架通过焊线连接不同,先进封装通过对芯片进行封装级重构,进而提高系统高功能密度,具有引脚数量多、芯片系统小型化和高集成化等优点。
其中倒装封装(Flip-Chip)是将传统封装过程中的贴装和引线键合程序合二为一,直接通过芯片上呈阵列排布的凸点实现芯片与封装衬底相连接,与引线键合工艺相比,FC单位面积I/O密度更高,同时连接电阻更小,散热更好。
晶圆级封装(Wafer Level Package)是对整片晶圆进行封装测试后再切割制成单颗芯片,不需要引线框架和基板等材质,封装后的芯片尺寸减小。
系统级封装(System In a Package)是将包括存储器、处理器等多种功能芯片集成在一个封装内,从而实现一个基本完整的功能,系统级封装更侧重于系统属性。
2.5D/3D封装是三维多芯片堆叠封装工艺,其中2.5D封装是通过中介层将不同芯片进行连接,芯片并排放在中介层顶部;3D封装是通过凸块或硅通孔(TSV)等技术实现芯片之间连接,由于连接距离更短、强度更高,提高了信号传输速度,同时密度更高,尺寸和重量明显减小,还可实现异种芯片之间互联。
Chiplet即小芯片或芯粒,是将一类满足特定功能的芯片裸片(Die)通过Die-to-Die内部互联技术集成在一个封装内,构成专用功能的异构芯片,Chiplet的芯粒通过板载或Interposer互联,其中Interposer材质分为硅基和有机两种,若芯片是平铺在封装衬底上,则称为2.5D封装;若芯片之间堆叠封装,则称为3D封装。
随着AI大模型对算力需求大幅增长,对算力芯片性能要求更高,Chiplet通过将单颗SOC不同功能模块拆分成独立小芯粒,缩小了单颗芯片面积,提高了产品良率的同时降低了成本,更能满足高效能运算处理器需求。
国际芯片巨头也纷纷布局Chiplet,2022年3月,AMD与Intel等半导体巨头宣布共同成立Chiplet行业联盟,目标共同打造Chiplet互联标准,并制定了标准规范UCle,目前市场上主流算力芯片厂商均导入了Chiplet方案,国内长电科技已加入UCle。
同时在国内先进制程芯片发展受阻情况下,Chiplet通过不同制程芯片制造异构芯片,可以很大程度上提高芯片性能,例如14nm或28nm芯片通过Chiplet封装技术可以使系统整体功能密度接近7nm效果,Chiplet由于降低了芯片设计成本与门槛,同时提高了设计的灵活性,成为国产芯片发展突破口。
先进封装占比逐渐提升,国内先进封装市场增长快
根据Yole数据,2021年全球封装市场总营收844亿美元,其中先进封装占比44%,市场规模达到374亿美元,预计到2027年全球封装市场规模将会达到1221亿美元,其中先进封装市场规模达到650亿美元,期间CAGR为9.6%,先进封装占比提升至53%。
而在国产替代加速以及市场需求推动下,国内先进封装市场发展较快,根据Frost & Sullivan数据,中国大陆2020年先进封装市场规模为351.3亿元,预计到2025年将达到1136.6亿元,期间CAGR为26.5%,高于全球先进封装市场增速。
厂商侧重有所区别,国内厂商已掌握相关技术
晶圆厂以及封测厂商均在积极布局先进封装,对于晶圆厂来说,由于主要涉及半导体生产前道环节,在需要刻蚀等工艺的TSV(硅穿孔)技术的2.5D/3D工艺方面处于领先,如英特尔的Foveros技术和台积电的CoWoS技术,均为高维集成技术。
而后道封装厂商在异质异构集成方面更具有优势,适合在SiP技术方面进行发展,例如日月光推出的VIPack封装平台,将FOSiP等系统级封装方案作为核心技术之一。
封测作为国内半导体产业最具有竞争力的环节,相比制造环节,封测厂商与国际先进水平差距较小,2022年全球营收排名前三十的已经上市封测厂商中,中国大陆长电科技、通富微电、华天科技和甬矽电子上榜,其中长电科技、通富微电和华天科技位居前十。
长电科技(600584.SH)作为国内封测龙头,根据芯思想研究院发布的2022年全球委外封测榜单,公司市占率10.71%,在全球OSAT厂商中排名第三,在中国大陆封测厂商中市占率达到44%,公司已拥有SiP、FC、WL-CSP等封装技术。
通富微电(002156.SZ)主营集成电路封装测试,目前公司已拥有WLCSP、FC和SiP等先进封装技术,在2.5D/3D封装技术方面,可提供Chiplet解决方案,公司已为AMD大规模量产Chiplet产品,已完成5nm制程FC技术产品认证。
华天科技(002185.SZ)为国内第三大封测厂,目前公司已掌握SiP、FC、TSV、WLP和3D等先进封装技术,在Fan-Out领域,公司拥有自主知识产权的晶圆级扇出型封装解决方案,可提供8英寸和12英寸晶圆级扇出封装服务。
甬矽电子(688362.SH)主要聚焦先进封装领域,终端产品包括消费电子、汽车电子和工规产品等,公司在SiP、FC等先进封装领域具有一定优势,目前正在开发2.5D/3D、大尺寸FC-BGA等封装技术。
晶方科技(603005.SH)主要聚焦影响传感器芯片等智能传感市场,公司在晶圆级TSV封装技术方面优势明显,具有8英寸和12英寸晶圆级芯片尺寸封装技术规模量产封装线。
(本文首发钛媒体App,作者|钛媒体产业研究部。想获得更多科股深度分析,可订阅科股宝VIP栏目。)