半導(dǎo)體封裝材料2024年將增長5%，先進(jìn)封裝占比多少？
鑒于整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展速度放緩，2023年封裝材料市場規(guī)模預(yù)計(jì)將下降約0.6%，但2023年下半年就有望復(fù)蘇，2024年預(yù)計(jì)將實(shí)現(xiàn)5%的增長。
封裝材料變化趨勢
TECHCET表示，從2020年開始，封裝材料經(jīng)歷了強(qiáng)勁的出貨和收入增長。終端市場需求的變化，加上緊張的供應(yīng)鏈和物流限制，使整個(gè)供應(yīng)鏈的材料價(jià)格上漲。此外，許多材料部門在可用生產(chǎn)能力方面受到限制。由于受到成本上升的擠壓，許多供應(yīng)商限制了與產(chǎn)能相關(guān)的投資。供應(yīng)鏈和物流限制了供應(yīng)商擴(kuò)大產(chǎn)能的速度。
封裝材料價(jià)格上漲的趨勢完全扭轉(zhuǎn)了十多年來的降價(jià)趨勢，這在很大程度上是由于設(shè)備制造商和封裝代工廠的壓力?！敖档统杀尽背蔀橄拗撇牧瞎?yīng)商產(chǎn)能投資的口頭禪。這些需求驅(qū)動的價(jià)格上漲推動了2020年封裝材料收入增長超過15%，2021增長超過20%。只要原材料和能源成本繼續(xù)維持在高位，供應(yīng)商在產(chǎn)能擴(kuò)張計(jì)劃中保持謹(jǐn)慎，目前的價(jià)格預(yù)計(jì)將保持不變。
此外，晶圓級封裝、倒裝芯片封裝和包括系統(tǒng)級集成在內(nèi)的異構(gòu)集成，是新材料領(lǐng)域發(fā)展的主要驅(qū)動力。對于晶圓級封裝，最大的應(yīng)用仍然是移動電子，包括汽車領(lǐng)域在內(nèi)的其他應(yīng)用場景也在快速增長。倒裝芯片互連在高性能計(jì)算、高頻通信和其他應(yīng)用中的增長仍然強(qiáng)勁，銅柱互連技術(shù)的使用越來越多。
常見芯片封裝類型
1、DIP直插式封裝
DIP是指采用雙列直插形式封裝的集成電路芯片，這種芯片封裝已經(jīng)有很多年的歷史，如51單片機(jī)、AC-DC控制器、光耦運(yùn)放等都在使用這種封裝類型。采用DIP封裝的CPU芯片有兩排引腳，可以通過專用底座進(jìn)行使用，當(dāng)然，也可以直接插在有相同焊孔數(shù)和幾何排列的電路板上進(jìn)行焊接，對于插在底座上使用，可以易于更換，焊接難度也很低，只需要電烙鐵便可以進(jìn)行焊接裝配。
2、LQFP/TQFP封裝
PQFP/TQFP封裝的芯片四周均有引腳，引腳之間距離很小、管腳很細(xì)，用這種形式封裝的芯片可通過回流焊進(jìn)行焊接，焊盤為單面焊盤，不需要打過孔，在焊接上相對DIP封裝的難度較大。目前許多單片機(jī)和集成芯片都在使用這種封裝，由于此封裝自帶突出引腳，在運(yùn)輸焊接過程中需要小心，防止引腳彎曲或損壞。
3、LGA封裝
LGA封裝為底部方形焊盤，區(qū)別于QFN封裝，在芯片側(cè)面沒有焊點(diǎn)，焊盤均在底部。這種封裝對焊接要求相對較高，對于芯片封裝的設(shè)計(jì)也有很高的要求，否則批量生產(chǎn)很容易造成虛焊以及短路的情況，在小體積、高級程度的應(yīng)用場景中這種封裝的使用較多。
4、BGA（球柵陣列）封裝
隨著集成技術(shù)的進(jìn)步、設(shè)備的改進(jìn)和深亞微米技術(shù)的使用，LSI、VLSI、ULSI相繼出現(xiàn)，硅單芯片集成度不斷提高，對集成電路封裝要求更加嚴(yán)格，I/O引腳數(shù)急劇增加，功耗也隨之增大。BGA封裝是一種電子元件封裝技術(shù)，它是指將電子元件封裝在一個(gè)多層、由金屬和陶瓷組成的球形結(jié)構(gòu)中，以提供更好的熱傳導(dǎo)性能和更小的封裝尺寸。BGA封裝可以提供更多的連接點(diǎn)，比普通的插件封裝多出幾倍，因此可以提供更高的信號完整性和更低的電阻。BGA封裝還可以提供更高的功率密度，以及更低的電磁干擾（EMI）。
5、QFN封裝類型
QFN是一種無引線四方扁平封裝，是具有外設(shè)終端墊以及一個(gè)用于機(jī)械和熱量完整性暴露的芯片墊的無鉛封裝。在芯片底部大多數(shù)會設(shè)計(jì)一塊較大的地平面，對于功率型IC，該平面會很好的解決散熱問題，通過PCB的銅皮設(shè)計(jì)，可以將熱量更快的傳導(dǎo)出去，該封裝可為正方形或長方形。封裝四側(cè)配置有電極觸點(diǎn)，由于無引腳，貼裝占有面積比QFP 小，高度比QFP 低，為目前比較流行的封裝類型。
6、SO類型封裝
SO類型封裝有很多種類，可以分為：SOP(小外形封裝)、TOSP（薄小外形封裝）、SSOP (縮小型SOP)、VSOP（甚小外形封裝）、SOIC（小外形集成電路封裝）等類似于QFP形式的封裝，只有兩邊有管腳的芯片封裝形式，該類型的封裝是表面貼裝型封裝之一，引腳從封裝兩側(cè)引出呈“ L” 字形。該類型封裝的典型特點(diǎn)就是在封裝芯片的周圍做出很多引腳，封裝操作方便、可靠性比較高、焊接也比較方便，如常見的SOP-8等封裝在各種類型的芯片中被大量使用。
全球巨頭投身先進(jìn)封裝
近年來，行業(yè)龍頭在先進(jìn)封裝上投入了切切實(shí)實(shí)的真金白銀，先進(jìn)封裝的熱度不斷攀升。
2022年3月，英特爾、臺積電、三星和日月光等十大巨頭宣布成立通用芯片互連標(biāo)準(zhǔn)——UCIe，將Chiplet（芯粒、小芯片）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化。這一標(biāo)準(zhǔn)同樣提供了“先進(jìn)封裝”級的規(guī)范，涵蓋了EMIB和InFO等所有基于高密度硅橋的技術(shù)。
2022年3月，蘋果發(fā)布了M1 Ultra芯片，有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，該芯片采用了臺積電的CoWoS-S（chip-on-wafer-on substrate with silicon interposer）封裝工藝。
2022年12月，三星電子成立了先進(jìn)封裝（AVP）部門，負(fù)責(zé)封裝技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)，目標(biāo)是用先進(jìn)的封裝技術(shù)超越半導(dǎo)體的極限。而根據(jù)韓媒BusinessKorea報(bào)導(dǎo)，“三星AVP業(yè)務(wù)副總裁暨團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Kang Moon-soo指出，三星將藉由AVP業(yè)務(wù)團(tuán)隊(duì)，創(chuàng)造現(xiàn)在世界上不存在的產(chǎn)品?！?/span>
報(bào)導(dǎo)指出，“最先進(jìn)的封裝技術(shù)可藉由水平和垂直的方式，連接多個(gè)異質(zhì)整合技術(shù)的半導(dǎo)體，使更多的電晶體能夠整合到更小的半導(dǎo)體封裝中，這方式提供了超越原有性能的強(qiáng)大功能?！?/span>
Kang Moon-soo強(qiáng)調(diào)，“三星將專注于開發(fā)基于再分布層（RDL）、硅中介層/橋和硅通孔（TSV）堆疊技術(shù)的下一代2.5D和3D先進(jìn)封裝解決方案?！?/span>
3月9日消息，據(jù)韓國媒體BusinessKorea報(bào)導(dǎo)，三星為發(fā)展先進(jìn)封裝技術(shù)，已挖來臺積電前研發(fā)副處長林俊成，擔(dān)任半導(dǎo)體部門先進(jìn)封裝事業(yè)副總裁。
在當(dāng)前的國際地緣及行業(yè)發(fā)展環(huán)境下，中國企業(yè)研發(fā)尖端芯片以及高性能服務(wù)器等設(shè)備的空間正變得日益逼仄。從去年10月份起，美國對中國的芯片產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了新一輪的全面打壓。按照當(dāng)時(shí)禁令，其對18納米以下DRAM內(nèi)存的生產(chǎn)設(shè)備、128層以上NAND閃存生產(chǎn)設(shè)備，以及14納米以下邏輯芯片的生產(chǎn)設(shè)備全部禁售。
顯然，美國欲借此阻礙中國科技發(fā)展，延續(xù)卡脖子。在此背景下，國內(nèi)芯片企業(yè)生存情況不容樂觀。根據(jù)統(tǒng)計(jì)信息，2022年國內(nèi)注銷、吊銷的芯片相關(guān)企業(yè)數(shù)量高達(dá)5746家，比2021年數(shù)量增長了68%。
到了今年，情況進(jìn)一步惡化。2月28日，美國商務(wù)部發(fā)布一系列文件，啟動《芯片與科學(xué)法案》有關(guān)390億美元芯片補(bǔ)貼的申請程序，意味著主要為了限制中國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“芯片禁令”開始實(shí)施。
中國工程院院士、中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員倪光南曾公開表示：“我們要放棄幻想，核心技術(shù)是要不來、買不來，討不來的”。只有我們自主研發(fā)，掌握核心技術(shù)，才能不受制于人，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)芯片崛起的夢想。其中，先進(jìn)封裝是國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)突破封鎖的重要方式，因?yàn)樾酒庋b技術(shù)是提升芯片性能的好幫手，可以真正做到“1+1>2”的效果。
行業(yè)前景
1.以5G手機(jī)為代表的5G技術(shù)正打開全新封裝市場藍(lán)海
據(jù)Yole數(shù)據(jù)，2020年全球5G智能手機(jī)封測市場規(guī)模達(dá)5.1億美元，預(yù)計(jì)2026年全球5G智能手機(jī)封測市場規(guī)模將達(dá)到26億美元，21-26年CAGR將達(dá)31%。除5G智能手機(jī)的應(yīng)用場景外，5G技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)、智能駕駛等應(yīng)用場景中也大有可為。以智能手機(jī)為代表的5G技術(shù)將成為封裝市場尤其是先進(jìn)封裝市場最主要的助推器，在中國大陸5G手機(jī)滲透、5G技術(shù)應(yīng)用推廣領(lǐng)先全球的時(shí)代背景下，中國大陸封測廠商將迎來機(jī)遇。
2.汽車電子封裝蓄勢待發(fā)，增量市場規(guī)模較大
由于智能汽車需要實(shí)現(xiàn)自動駕駛、智能網(wǎng)聯(lián)等功能，其需要的電子元件數(shù)目大幅增加，車載芯片封裝需求預(yù)計(jì)也將大幅提升。隨著先進(jìn)封裝工藝的不斷成熟，其集成化、高算力等優(yōu)勢使得先進(jìn)封裝仍為車載芯片封裝未來趨勢。據(jù)Yole數(shù)據(jù)，汽車電子封裝市場將從2018年的51.14億美元增長至2024年的89.88億美元，19-24年CAGR將達(dá)10%，其中先進(jìn)封裝占比將從2018年的3%提升至2024年的6%。在國內(nèi)智能汽車滲透率持續(xù)提升的背景下，汽車電子將成為封裝行業(yè)的重要助推劑。
3.智能可穿戴設(shè)備及HPC放量在即，助力先進(jìn)封裝市場規(guī)模增長
據(jù)IDC，全球服裝類智能可穿戴設(shè)備出貨量預(yù)計(jì)從2018年的280萬臺增長至2022年的910萬臺，由于智能可穿戴設(shè)備對微型化、集成化的需求強(qiáng)烈，多采用系統(tǒng)級封裝（SiP），故智能可穿戴設(shè)備的放量將助推先進(jìn)封裝市場的發(fā)展。
據(jù)Gartner，全球公有云服務(wù)市場規(guī)模將從2019年的2427億美元增至2022年的3640億美元，公有云服務(wù)帶動的HPC需求放量也將進(jìn)一步驅(qū)動3D堆疊、倒裝封裝等先進(jìn)封裝市場的發(fā)展。
