后摩尔时代渐进,先进封装快速发展。
随着先进制程工艺逐渐逼近物理极限,越来越多厂商的研发方向由“如何把芯片 变得更小”转变为“如何把芯片封得更小”,先进封装快速发展。先进与传统封装最大区别在于芯片与外部电连接方式, 先进封装省略引线,采取传输速度更快的凸块、中间层等,主要包括凸块( Bump )、倒装(Flip Chip)、晶圆级封装 (Wafer level package)、再分布层技术(RDL)和硅通孔(TSV)技术等。
半导体封装设备价值量占比约5%,固晶机/划片机/键合机等为核心后道封装设备占半导体设备的价值量比重约5%,贴片机/划片机/键合机等为核心设备。根据SEMI,2025年全球 半导体封装设备市场规模有望达59.5亿美元(按照2024年4月13日汇率7.24计算,对应人民币市场空间约430.8亿 元),其中固晶机(贴片机)占比30%,划片机(切片机)占比28%,键合机占比23%。
我国封测产业链虽成熟,但设备国产化率不足5%
我国集成电路封测环节发展成熟度高于晶圆制造环节。2022年全球委外封测(OSAT)厂商前十大合计占比 约78%,基本被中国台湾和中国大陆厂商包揽,其中中国台湾日月光占比 27%、安靠占比14%,合计占比约 41%;中国大陆厂商长电科技占比11%、通富微电占比7%、华天科技占比4%、智路封测占比3%,合计占比 约25%。
但封装与测试设备国产化率均低于晶圆制程设备的国产化率。国内缺乏知名的封装设备制造厂商,也缺乏中 高端测试设备供应商,封测设备国产化率整体上不超过5%,主要原因是产业政策向晶圆厂、封测厂、制程设 备等有所倾斜,而封装设备和中高端测试设备缺乏产业政策培育和来自封测客户的验证机会,我们认为未来 随着国产封装设备商、测试设备商的积极突破+自主可控整体大背景下,封装和中高端测试设备国产化率有 望持续提升,匹配我国封测产业链的成熟度。
传统&先进封装所需设备有一定重合但工艺要求有所变化,设备增量主要在于前道图形化设备。
(1)传统后道设备:
①减薄机:可分为转台式磨削和硅片旋转磨削两种方式,先进的多层封装芯片厚度都在100μm以下甚至30μm以下,增大 减薄难度;
②划片机:目前以砂轮划片机为主导,激光划片机补充,激光切在超薄硅晶圆、低k介质晶圆、小尺寸及 MEMS 芯片方面凸显出重要优势;
③固晶机:对设备的效率和精度要求提高,关键在于视觉对位系统、运动控制等;
④ 键合机:过去传统多为引线键合,但晶圆级封装技术快速发展,如临时键合&解键合是处理超薄晶圆背面制程工艺的关 键支撑,混合键合仅通过铜触点实现短距离电气互连;
⑤塑封机:转注封装多用于传统封装,先进封装背景下压塑封装 为未来趋势;
⑥电镀机:传统封装中电镀机主要在封装体的特定部位上沉积金属层,随着先进封装发展,例如凸块、 RDL、 TSV等均需要电镀金属铜进行沉积。
(2)新增前道图形化设备:先进封装与传统封装工艺流程最大的区别在于 增加了前道图形化的工序,主要包括PVD或CVD等薄膜沉积设备、涂胶显影设备、光刻机、刻蚀机、电镀机等,如TSV 需要硅刻蚀钻孔、需要PVD来制作种子铜层,凸块也需要涂胶显影、光刻、刻蚀来制作更精细的间距。
报告原文节选如下:
半导体封装设备行业深度:后摩尔时代封装技术快速发展,封装设备迎国产化机遇-20240415-东吴证券-106页.pdf
