相关推荐
半导体封测行业技术发展趋势及面临的机遇挑战(附报告目录)
发布日期:2021-12-03 10:46:02

半导体封测行业技术发展趋势及面临的机遇挑战(附报告目录)

1、半导体封测行业市场发展情况

全球半导体封装测试行业在经历 2015 年和 2016 年短暂回落后,2017 年首次超过 530 亿美元,2018 年、2019 年实现稳步增长。2020 年以来国内半导体产业迎来加速增长阶段,智能家居、5G 通讯网络以及数码产品等需求不断增长,叠加疫情导致的全球半导体供应链失衡,国内集成电路产业迎来快速发展阶段,国内集成电路产业加速增长。从封测市场结构看,半导体封测行业主要以集成电路封测为主,封测市场数据主要以集成电路封测为主要统计口径。据中国半导体行业协会统计,2020 年中国集成电路产业销售额为 8,848 亿元,较去年同期增长17%,其中集成电路设计业销售额为 3,778.4 亿元,较去年同期增长 23.3%;制造业销售额为 2,560.1 亿元,较去年同期增长 19.1%;封装测试业销售额 2,509.5亿元,较去年同期增长 6.8%。2021 年 1-6 月中国集成电路产业销售额为 4,102.9亿元,同比增长 15.9%,其中,集成电路设计业同比增长 18.5%,销售额为 1,766.4亿元;集成电路制造业同比增长 21.3%,销售额 1,171.8 亿元;集成电路封装测试业同比增长 7.6%,销售额为 1,164.7 亿元。2015 年-2021 年 1-6 月中国集成电路产业结构如下:

相关报告:北京普华有策信息咨询有限公司《中国半导体封测行业市场调研及“十四五”发展趋势研究报告

2-211203104619249.png

资料来源:中国半导体行业协会、普华有策整理

2、半导体封测技术未来发展趋势

(1)分立器件封测技术未来发展趋势

材料变革驱动封装技术发展。分立器件的发展离不开新材料、新工艺的不断研究与创新。随着第三代半导体材料碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等在半导体行业应用,对封装技术带来新的挑战。为了提高分立器件的成品率和可靠性,分立器件封测企业正在为新产品研发更先进的封装工艺及封装技术。

功率器件封装技术不断进步。功率器件技术含量较高,在一定程度上能代表分立器件封测行业的技术发展趋势。为提高功率密度和优化电源转化,分立器件封测需在器件和模块两个层面实现技术突破,进而提高产品的性能和使用寿命。

传统引线键合技术带来的虚焊、导通内阻高等问题逐步被球键合和楔键合等键合方式所解决。以烧结银焊接技术为代表的功率器件封装技术是行业追逐的热点,该技术是目前最适合宽禁带半导体模块封装的界面连接技术之一,是碳化硅等宽禁带半导体模块封装中的关键技术,市场需求巨大,能够更好地实现高功率密度封装。此外,以 Clip bond 为代表的分立器件封装工艺能够提高电流承载能力、提升器件板级可靠性、有效降低器件热阻、提高封装效率,已成为华润微等国内主要厂商在功率器件封装领域掌握的主要技术。

小型化、模块化封装是当前分立器件封装技术发展的主要方向。随着 5G 网络、物联网等新兴领域的发展,分立器件呈现小型化、组装模块化和功能系统化的发展趋势,这对封测技术提出了更高要求,如尺寸和成本的限制、大批量生产和自动装配能力。此外,下游市场可穿戴设备、蓝牙耳机等电子产品小型化需求的增长,也对分立器件封装技术提出了新要求。

(2)集成电路封测技术未来发展趋势

集成电路作为半导体行业最大的组成部分,封测技术要求较高。现阶段我国集成电路封装市场中,DIP、SOP、QFP、SOT 等传统封装仍占据我国市场的主体,约占 70%以上的封装市场份额;BGA、CSP、WLCSP、3D 堆叠等高附加值封装技术占比较小,仅占总产量约 20%。随着集成电路行业趋向系统集成商方向发展,对封测企业提出了更高的要求,掌握先进封装技术的封测企业将赢得市场的先机。

国内优势封测厂商已掌握集成电路先进封装的主要技术,能够与国际封测企业竞争。市场参与主体中,国内部分集成电路封测企业由于工艺成熟、在直插封装和表面贴装中的两边或四边引线封装方面具有技术创新、质量管理和成本控制领先等优势,已取得了较好的经济效益。在表面贴装的面积阵列封装领域,我国长电科技、通富微电、华天科技等企业凭借其自身的技术优势和国家重大科技专项基金的支持,逐步达到国际先进水平。在进口替代、政策引导、市场推动和产业支持的大背景下,我国半导体封测行业(尤其是集成电路封测行业)销售占比将不断提高,封测技术研发投入将不断增大,竞争优势将逐步提升。

当前,集成电路封测技术目前主要沿着两个路径发展,一种是朝向上游晶圆制造领域以减小封装体积,逐步实现芯片级封装,这一技术路径统称为晶圆级芯片封装(WLCSP),包括扇入型封装(Fan-In)、扇出型封装(Fan-Out)、倒装(Flip Chip)等。

另一种集成电路封装技术则是将原有 PCB 板上不同功能的芯片集成到一颗芯片上或模块化,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,这一技术路径叫做系统级封装(SIP)。SIP 工艺是将不同功能的芯片集成在一个封装模块里,大大提高了芯片的集成度,是延续摩尔定律规律的重要技术。以系统级封装为代表的封装技术是集成电路封测的发展趋势。据统计数据显示,2019 年全球系统级封装规模为 134 亿美元,占封测市场约 23.76%的份额,预计全球系统级封装规模未来 5 年将以年均 5.81%的速度增长,预计 2025年将达到 188 亿美元的市场空间。据苹果官网介绍,苹果最新款蓝牙耳机 AirPodsPro 使用了系统级封装,该封装技术实现多种功能的同时还满足了产品低功耗、短小轻薄的需求。

倒装/焊线类是系统级封装的主流技术方式。系统级封装实现的路径包括倒装/焊线类、扇出式以及嵌入式等多种方式,其中倒装/焊线类系统级封装占据主要市场份额。根据预测数据显示,2019 年倒装/焊线类系统级封装产品市场规模为 122.39 亿美元,占整个系统级封装市场超过 90%,预计到 2025 年倒装/焊线类系统级封装仍是系统级封装主流产品,市场规模将增至 171.7 亿美元。未来随着市场对于封装产品短小轻薄特征的需求不断增长和 SIP 系统级封装技术的进步,系统级封装将迎来广阔的市场空间。

3、行业发展态势及面临的机遇

(1)国家政策的大力支持

半导体行业是当前国际竞争的核心领域,为推动我国半导体封装测试等领域全面发展,国家多部门出台具体政策推动我国半导体封测等领域的发展。工业和信息化部发布的《基础电子元器件产业发展行动计划(2021-2023 年)》、国家发展改革委出台《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》等重点政策为我国半导体封测等领域发展提供重要支持。针对半导体行业的优惠政策也相继推出,主要包括《财政部、税务总局关于集成电路设计和软件产业企业所得税政策的公告》、《财政部、税务总局、国家发展改革委、工业和信息化部关于集成电路生产企业有关企业所得税政策问题的通知》、《国务院关于印发进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》等重点政策。政策红利不断推出持续推动产业发展。

(2)全球产业链转移推动国内产业进步

随着技术迅速提升,资本的快速投入,半导体行业发展较快,逐渐形成了完善的产业链。但由于半导体行业具有生产技术工序多、产品种类多、技术更新换代快、投资风险大等特点,半导体产业链从集成化到垂直化分工越来越明确。中国经过多年的行业积累,有了一定的半导体基础,同时拥有全球最大的半导体消费市场,成为半导体产业转移的必然选择。半导体产业经过三次产业转移,从美国到日本、再到韩国和中国台湾,第三次转移到目前我国及东南亚等,从三次产业转移的经验来看,每一次产业转移都会带动承接地相关产业兴起,本次产业转移也将给我国半导体产业的快速进步带来巨大机会。

(3)国产替代带来巨大发展机遇

我国半导体产业在政策大力支持、投资不断扩张、技术水平持续进步的基础上,国产替代开始加速,半导体行业从设计、制造及封测技术水平不断提高。国内设计公司的能力不断增强,进一步促进了国内晶圆代工行业发展;国内晶圆制造厂家技术不断进步,产能持续上升,未来将有多条产线投产;此外,多家半导体封测企业已经掌握多项先进封装技术,为我国半导体封测产业发展提供了技术支持。当前,国产替代已成为我国半导体产业的重要共识和发展趋势,为半导体封测企业提供了一个重要的发展机遇,在政策、融资便利及税收优惠等有力支持下,半导体封测企业有机会引进更为先进的封测技术,吸引国际化的人才,提升高端市场产品份额,加速国产替代的步伐。

(4)下游需求快速增长

半导体产业是下一代信息网络产业、互联网与云计算、大数据服务、人工智能等战略性新兴产业的重要支撑。物联网、可穿戴设备、智能家居、健康护理、安防电子、新能源汽车、智能电网、5G 通信射频将带来巨大芯片增量需求,为半导体封装企业提供了更大的市场空间。先进封装技术持续进步,宽禁带半导体材料的逐步应用将带来封装测试需求的增长,为我国半导体封测企业参与国际竞争,提升自身行业地位提供了发展机遇。

4、面临的挑战

(1)产业基础薄弱,起点较低

目前我国半导体封装测试企业除少数几个龙头企业能够与国际巨头竞争外,多数封装测试企业产品主要集中于中低端产品范围。在国家政策的大力支持和产业创新驱动下,众多国内企业虽然取得一定成绩,但是存在规模小、资金缺乏等普遍问题。

(2)高端技术人才相对缺乏

近年来,国家对半导体封装测试行业给予鼓励和支持,但该行业的迅速发展需要高端人才支撑。对比发达国家和地区,我国半导体行业发展历程相对较短,现有半导体封装测试的人才难以满足行业内日益增长的人才需求。尽管近年来我国人才培训力度逐步加大,专业人员的供给量也在逐年上升,教育部多次出台政策加大人才培养支持,扩大半导体相关学科专业人才培养规模,但高端人才相对匮乏的情况依然存在。

(3)产业配套环境有待进一步改善

半导体封装测试需要高精密的自动化装备和新一代信息技术,研发和生产均需使用高质量元器件。当前我国封装测试行业的环境同美国和日本半导体行业存在一定差距,产业链环节的协调性较发达国家也存在一定差距,这些差距制约着我国半导体封装测试行业的发展。