集成电路是半导体产业的核心,又称 IC、芯片,是将晶体管、电阻、电容等电子元器件全部集 成在微型基板上并形成电路互联,成为能执行特定电路或系统功能的一种微型结构,是半导体中的一种。由于集成电路在消费电子、高端制造、网络通讯、家用电器、物联网等诸多领域得到普遍应用,因此已成为了衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一。
近年来随着集成电路的结构越发复杂,产业体系趋向高度专业化,分工模式进一步 细化,因而从产业链的上游到下游依次形成了集成电路的设计、晶圆制造以及封装测试三个子产业群。
受益集成电路产业加速向大陆转移的趋势,全球晶圆制造产能也不断向中国大陆转移,诸如台积电、 中芯国际、长江存储等企业在中国大陆大力投资建厂。有有关数据显示,2020年我国大陆地区晶圆产能已从 2011 年的 9%提升至22.8%,成为全球第一大晶圆生产国。预计2025年,我国大陆地区晶圆产能占全球的比例将进一步提高。而集成电路封测业作为晶圆制造产业链的下游环节,将充分受益于全球晶圆产能转移带来的封测市场需求传导。
多个方面数据显示,2015-2020年,我国集成电路封装测试行业市场规模呈现逐年增长态势。2017年我国封装测试行业销售收入增长率达到20.77%,为5年来的最高水平,随后因部分集成电路封测企业开始转型到技术含量更高的集成电路设计和制造领域导致集成电路封测行业的市场规模增长率开始下降。2020年我国集成电路封测业市场规模为2510亿元,较2019年同比增长6.8%。2021年封装测试业销售额2763亿元,同比增长10.1%。
在集成电路制程方面,“摩尔定律”认为集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔 18-24 个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。长期以来,“摩尔定律”一直引领着集成电路制程技术的发展与进步,自 1987 年的 1um 制程至 2015 年的 14nm 制程,集成电路制程迭代一直符合“摩尔定律”的规律。但 2015 年以后,集成电路制程的发展进入了瓶颈,7nm、5nm、3nm 制程的量产进度均落后于预期。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,行业进入了“后摩尔时代”。而“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上升改进速度放缓。
与此同时,随着 5G 通信技术、物联网、大数据、人工智能、视觉识别、自动驾驶等下游应用场景的快速兴起,应用市场对芯片功能多样化的需求程度越来越高。在芯片制程技术进入“后摩尔时代”后,先进封装技术能在不单纯依靠芯片制程工艺实现突破的情况下,通过晶圆级封装和系统级封装,提高产品集成度功能多样化,满足终端应用对芯片轻薄、低功耗、高性能的需求,同时大幅降低芯片成本。因此,先进封装在高端逻辑芯片、存储器、射频芯片、图像处理芯片、触控芯片等领域均得到了广泛应用。
以系统级封装为例,目前系统级封装最大的下游应用市场是以智能手机为代表的移动消费电子领域,占比达到70%。而根据预测分析,未来系统级封装增长最快的应用市场将是可穿戴设备、Wi-Fi 路由器、IoT 物联网设施以及电信基础设施。尤其随着 5G 通讯的推广和普及,5G 基站对倒装球栅阵列(FC-BGA)系统级封装芯片的需求将大幅上升。
自2015年以来,国内厂商通过兼并收购,快速积累先进封装技术,目前封测厂商技术平台基本做到与海外同步,大陆先进封装产值占全球比例也在逐渐提升。数据显示,2020年中国大陆先进封装产值占全球比例从 2015 年的10.3%提升至 14.8%。而作为全球最大的半导体消费国,在“下游需求高景气度+集成电路高端领域国产替代加速”的双轮驱动下,我国先进封装产值占全球比重有望进一步提升。
目前封装测试业是我国集成电路行业中发展最为成熟的细分行业,在世界上拥有较强竞争力。有相关资料显示,2016-2020年期间,中国大陆封测市场的年复合增长率为 12.54%,远高于全球封测市场 3.89%的增长速度。
目前全球封装测试行业已形成了中国台湾、中国大陆、美国三足鼎立的局面。2019 年我国封装测试企业在全球市场中的占有率高达 64.00%,其中中国台湾企业占 43.90%,中国大陆企业占 20.10%,均高于美国的 14.60%。
从竞争格局来看,中国台湾企业在封测市场占据优势地位,日月光、力成科技、京元电子、南茂科技、颀邦科技均排在前列。大陆企业中,长电科技、通富微电、华天科技具有竞争优势。
我国集成电路封测行业属于市场化程度较高的行业,政府主管部门制定并依照国家产业政策对行业进行宏观调控,行业协会进行自律管理,行业内各企业的业务管理和生产经营按照市场化的方式进行。
根据海关总署的数据,半导体集成电路产品的进口额已连续多年位列所有进口商品中的第一位,2013 年至 2021 年期间,我国集成电路进出口逆差从-1,446.40亿美元增至-2,787.60 亿美元,年均复合增长率达 8.64%。不断扩大的中国半导体市场严重依赖于进口,中国半导体产业自给率过低,进口替代的空间巨大。
近年来各类国际事件引发了社会各界对工业缺“芯”少“魂”的国民大讨论,使得我国认识到了集成电路行业自主可控的重要性,进一步推动了我国集成电路产业链国产替代的进程。从 2017 年美国政府禁止向中兴通讯出售芯片、到 2018年中美贸易战、再到 2019 年美国针对华为进行的贸易封锁等重大事件,给长期依赖集成电路进口的中国企业敲响了警钟,发展集成电路产业迫在眉睫。接踵而至的国际事件使得业界认识到国内集成电路企业技术研发水平直接关系到我国集成电路水平的提升和国家信息安全,尽快实现集成电路行业自主可控具有重要性和紧迫性,极大加快了集成电路产业国产化的进程。
同时,为避免遭受各种不可控的贸易摩擦风险,近年来我国晶圆厂建设迎来高峰期,将带动封装测试市场的发展。根据国际半导体设备与材料产业协会(SEMI)发布的报告预测,2020-2025 年中国大陆地区晶圆产能占全球比例将从18%提高至 22%,年均复合增长率约为 7%。随着大批新建晶圆厂产能的释放,集成电路封装测试需求将大幅度增长。
先进封装是当前最前沿的封装形式和技术,包括倒装芯片(FC)结构的封装、圆片级封装(WLP)、2.5D 封装和 3D 封装等。随着摩尔定律发展接近极限,先进封装可以通过小型化、薄型化、高效率、多集成等特点优化芯片性能和继续降低成本,成为“后摩尔时代”封测市场的主流。与此同时,随着物联网、汽车电子、人工智能、5G 通信技术和无人驾驶等新兴应用领域的兴起,应用市场对封装工艺、产品性能、功能多样的需求慢慢的升高,为先进封装测试产业提供了巨大的市场空间和规模。
根据中国半导体行业协会发布的《中国半导体产业发展状况报告(2021 年版)》信息显示,未来,全球半导体封装市场将在传统工艺保持较大比重的同时,继续向着小型化方向发展,先进封装在新兴市场带动和半导体技术的发展,将在2019-2025 年实现 6.6%的年均复合增长率。根据封装分会的数据,国内规模以上封装测试企业先进封装产品销售占比约为 35%。
在性能和成本的驱动下,封装技术发展呈现两大趋势:微型化和集成化。微型化是指单个芯片封装向小型化、轻薄化、高 I/O 数发展;而集成化则是指多个芯片封装在一起。集成化并不是相互独立的,集成化可以根据不同的微型化组合形成多种解决方案。随着摩尔定律发展接近极限,集成电路的集成化慢慢的升高,呈现出两种集成路径,一是在设计和制造端将多个功能的系统集成在一个芯片上,即 SoC 技术,同时封测端发展出的扇出晶圆级封装技术正好可以用来封装SoC 芯片;二是在封测端将多个芯片封装成一个,即 SIP 技术。
人工智能被看作是又一项改变人类社会发展的重要技术,而人工智能芯片则是人工智能产业高质量发展的基础,国际人工智能巨头企业都在着力发展基础的 AI 芯片。5G 通信开始实质性进入商用阶段,从运营商到终端企业均已在积极布局有关技术和产品,基于 5G 技术的物联网应用,将在国内消费升级和工业转型的双重利好带动下,带来新一轮发展。手机等消费电子芯片产品和技术更新换代速度较快,其中除了通用的存储、处理、拍摄等芯片逐步提升技术节点外,而独立的射频、功率、模拟和传感器芯片开发已产生了重大改变。将独立芯片集成在模块上或采用 SIP 封装是未来的发展的新趋势。返回搜狐,查看更加多