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1、行 业 研 究 2023.10.29 1 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 集 成 电 路 封 测 行 业 深 度 报 告 先进封装助力高速互连,国产供应链冉冉升起 分析师 郑震湘 登记编号:S04 佘凌星 登记编号:S05 行 业 评 级:推 荐 行 业 信 息 上市公司总家数 13 总股本(亿股)110.61 销售收入(亿元)1,109.99 利润总额(亿元)93.95 行业平均 PE 78.50 平均股价(元)26.14 行 业 相 对 指 数 表 现 数据来源:wind 方正证券研究所 相 关 研 究 高带宽需求推动
2、先进封测占领市场。高带宽需求推动先进封测占领市场。机器学习及 AI 相关应用对数据处理能力提出了更高的要求,催生高带宽需求,先进封装实现超越摩尔定律,助力芯片集成度的进一步提高。根据 Yole,2014 年先进封装占全球封装市场的份额约为 39%,2022 年占比达到 47%,预计 2025 年占比将接近于 50%。在先进封装市场中,2.5D/3D 封装增速最快,2021-2027 年 CAGR 达 14.34%,增量主要由 AI、HPC、HBM 等应用驱动。先进封装市场格局呈现出明显的马太效应,先进封装市场格局呈现出明显的马太效应,Fab/IDMFab/IDM 厂和厂和 OSATOSAT 错
3、位竞争错位竞争。2016 年先进封装市场 CR5 占比 48%,2021 年提升至 76%,强者恒强。Fab/IDM厂和 OSAT 厂各自发挥自身优势,Fab/IDM 厂凭借前道制造优势和硅加工经验,主攻 2.5D 或 3D 封装技术,而 OSAT 厂商则聚焦于后道技术,倒装封装仍是其主要产品。封测技术主要指标为凸点间距(Bump Pitch),凸点间距越小,封装集成度越高,难度越大。从凸点间距来看,台积电 3D Fabric 技术平台下的 3D SoIC、InFO、CoWoS 均居于前列,其中 3D SoIC 的凸点间距最小可达 6um,居于所有封装技术首位。先进封装技术趋势在于提高先进封装
4、技术趋势在于提高 I/OI/O 数量及传输速率,以实现芯片间的高速互数量及传输速率,以实现芯片间的高速互联。联。1)键合技术:为满足高集成度芯片封装需求,混合键合成为趋势。混合键合技术可以实现 10um 以内的凸点间距,而目前的倒装技术回流焊技术最小可实现 40-50um 左右的凸点间距。2)RDL:RDL 重布线是晶圆级封装的核心技术。RDL 将芯片内部电路接点重新布局,形成面阵列排布,实现芯片之间的紧密连接。目前,封测厂主要采用电镀法来制造 RDL,而大马士革法则可以满足低 L/S 的要求。3)TSV:2.5D/3D 封装的关键工艺。2.5D/3D 封装中通过中介层连接多个芯片,TSV 则
5、是连接中介层上下表面电气信号的通道。4)临时键合/解键合:随着圆级封装向大尺寸、三维堆叠和轻薄化的方向发展,临时键合/解键合工艺成为一种新的解决方案,用于超薄晶圆支撑与保护。国产供应链梳理:国产供应链梳理:1)封测厂:积极布局先进封装技术,产品+客户双线推进。建议关注长电科技、通富微电、甬矽电子。2)封测设备:国产替代走向深水区,后道设备新品进度喜人。建议关注拓荆科技、芯源微、华海清科、新益昌、中微公司、盛美上海。3)封测材料:国产化空间巨大,技术壁垒高企,叠加长验证周期铸就优质竞争格局。建议关注兴森科技、天承科技、华海诚科。风险提示:风险提示:下游需求复苏不及预期;行业竞争加剧;中美贸易摩擦
6、加剧 方 正 证 券 研 究 所 证 券 研 究 报 告-6%3%12%21%30%39%22/10/29 23/1/10 23/3/2423/6/523/8/17 23/10/29集成电路封测沪深300集成电路封测 行业深度报告 2 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 s 正文目录 1 先进封装市场占比提升.5 2 核心技术赋能先进封装.9 2.1 键合技术:Bump pitch 不断缩小,混合键合趋势已来.9 2.1.1 倒装键合.9 2.1.2 TCB.9 2.1.3 混合键合.11 2.2 RDL:晶圆级封装关键技术,拓展 I/O 范围.17 2.3 TSV:在
7、 3D 封装中实现垂直互联.19 2.4 临时键合/解键合.23 3 国内供应商梳理.24 3.1 封测厂:积极布局先进封装,产品+客户双线推进.25 3.1.1 长电科技:国产封测龙头,先进封装注入成长新动力.25 3.1.2 通富微电:积极拥抱 AMD,产品结构持续优化.26 3.1.3 甬矽电子:封测界后起之秀,聚焦中高端业务.27 3.2 封装设备:国产替代走向深水区.27 3.2.1 拓荆科技:混合键合设备国产化中坚力量.27 3.2.2 芯源微:涂胶显影&湿法设备需求增加,产品矩阵全面推进.28 3.2.3 华海清科:混合键合对 CMP 要求提高.29 3.2.4 新益昌:固晶机老
8、兵,MiniLED&半导体双轮驱动.29 3.2.5 盛美上海:清洗设备龙头,平台化布局打造六大业务版图.30 3.2.6 中微公司:刻蚀设备龙头,产品推进先进制程.31 3.3 封装材料:国产化空间巨大,技术壁垒高企.33 3.3.1 兴森科技:国产 IC 封装基板领军者.33 3.3.2 天承科技:PCB 专用化学品龙头.35 3.3.3 华海诚科:环氧塑封料稀缺标的.36 4 风险提示.37 3UwUyXaZcVnVrNsO8O8QaQnPmMnPnOfQrQpPfQsRmM6MrQoONZmQxOMYoPxO集成电路封测 行业深度报告 3 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免
9、 责 条 款 s 图表目录 图表 1:封装中影响带宽的关键因素.5 图表 2:全球先进封装市场规模及增速(亿美元).5 图表 3:2021-2027 年全球和中国封测中先进封装占比.5 图表 4:2021/2027 年不同先进封装形式占比.6 图表 5:2021-2027 年不同先进封装形式 CAGR 比较.6 图表 6:2020&2026 年先进封装下游应用占比.6 图表 7:2021 年先进封装市场市占率.7 图表 8:2021 年头部厂商封装类型一览.7 图表 9:中国封测公司先进封装占比.8 图表 10:头部厂商封装技术 bump pitch 对比(单位:um).8 图表 11:Bum
10、ping 技术发展历程.9 图表 12:典型的 Microbump 制造流程.9 图表 13:常见的倒装芯片组装方式.10 图表 14:TCB 工艺流程.11 图表 15:不同凸点间距(Bump Pitch)对应的技术(单位:um).11 图表 16:混合键合进展.12 图表 17:D2W 实拍及原理图.12 图表 18:D2W 与 W2W 方法比较.12 图表 19:几种 D2W 键合方法对比.13 图表 20:集体晶粒到晶圆键合(Co-D2W)键合工艺流程.13 图表 21:直接贴装晶粒到晶圆(DP-D2W)键合工艺流程.14 图表 22:台积电 SoIC W2W 键合工艺流程.14 图表
11、 23:混合键合推动键合步骤和设备单价增加(单位:万美元).15 图表 24:封装形式进化对键合机要求提高.15 图表 25:混合键合系统累计需求(2023 年 6 月预测).16 图表 26:混合键合设备市场规模.16 图表 27:RDL 重布线层.17 图表 28:电镀法 RDL 工艺流程.18 图表 29:电镀法 RDL 工艺步骤.18 图表 30:铜大马士革工艺 RDL 工艺流程.19 图表 31:铜大马士革工艺 RDL 工艺步骤.19 图表 32:芯片上 TSV 示意图.20 图表 33:硅转接板 3+2 结构.20 图表 34:TSV 通孔的 3 种生成方式.21 图表 35:TS
12、V 工艺流程.21 图表 36:TSV 主要工艺流程示意图.21 图表 37:TSV 工艺步骤.22 图表 38:SUSS 标准临时键合/解键合工艺流程示意图.23 图表 39:“More than Moore”相关的键合设备市场规模.24 图表 40:TSV 主要工艺流程示意图.24 图表 41:超薄晶圆支撑与保护技术.24 图表 42:XDFOI 系列技术发展前景.26 图表 43:拓荆科技混合键合解决方案.28 图表 44:在研项目.28 图表 45:华海清科多款设备可用于先进封装工艺.29 集成电路封测 行业深度报告 4 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 s
13、图表 46:半导体电镀设备 Ultra ECP ap.31 图表 47:无应力抛光设备 Ultra SFP.31 图表 48:中微 20:1 到 60:1 极高深宽比细孔的历史.33 图表 49:极高深宽刻蚀产品系列.33 图表 50:兴森 CSP 基板技术路线图.34 图表 51:兴森科技 CSP 基板发展历程.35 图表 52:兴森 CSP 基板关键工艺.35 图表 53:PCB 类型分类销售收入.36 图表 54:公司营收中替换外资产品的收入比例.36 集成电路封测 行业深度报告 5 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 s 1 先进封装市场占比提升 海量数据催生高
14、带宽需求,先进封装不断迭代。海量数据催生高带宽需求,先进封装不断迭代。随着各行业应用中产生的数据量不断增长,对高带宽的需求与日俱增。尤其是机器学习和 AI 相关应用需要强大的处理能力,因此需要在芯片上高密度的集成晶体管。封装也不例外,封装形式的迭代均是通过以下两个途径以提高带宽:1)增加 I/O 数量。封装厂选择制造多层 RDL 以扩大 I/O 点的范围,并在每一层 RDL 中不断缩小 L/S 线距以容纳更多的 I/O 点。2)增加传输速率,通过减小裸芯之间的互联距离和选择具有更低介电常数的材料来实现。图表1:封装中影响带宽的关键因素 资料来源:IDTechEx,方正证券研究所 先进封测市场占
15、比迅速增加。先进封测市场占比迅速增加。先进封装市场规模将从 2021 年的 321 亿美元增长到 2027 年的 572 亿美元,CAGR 达 10.11%。根据市场调研机构 Yole,2022 年先进封装占全球封装市场的份额约为 47.20%,预计 2025 年占比将接近于 50%。中国市场中先进封装占比低于全球水平,2022 年为 38%,自 2014 年以来与全球市场的差距正在逐步缩小。图表2:全球先进封装市场规模及增速(亿美元)图表3:2021-2027 年全球和中国封测中先进封装占比 资料来源:Yole,方正证券研究所 资料来源:集微咨询,方正证券研究所 0%10%20%30%40%
16、50%60%2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023中国先进封装占比全球先进封装占比集成电路封测 行业深度报告 6 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 s 倒装为目前主流,倒装为目前主流,2 2.5.5D D/3/3D D 封装高速增长。封装高速增长。2021 年 FCBGA 和 FCCSP 占比分别为33.69%和 19.76%,合计占比超 50%。其次为 2.5D/3D 封装,2021 年占比为20.57%,主要由台积电供应。在各封装形式中,2.5D/3D 封装的增速最快,2021-2027 年 CAGR 达
17、 14.34%,增量主要由 AI、HPC、HBM 等应用驱动。图表4:2021/2027 年不同先进封装形式占比 图表5:2021-2027 年不同先进封装形式 CAGR 比较 资料来源:Yole,方正证券研究所 资料来源:Yole,方正证券研究所 先进封装市场主要由先进封装市场主要由 HPCHPC、网络和消费应用驱动。、网络和消费应用驱动。HPC 和网络应用的大部分增长来自 AI 芯片、边缘计算和网络芯片,它们需要扇出型封装以提供小尺寸和节约成本。2022 年只有不到 20%的数据中心使用 2.5D 封装,但在 2027 年这一比例将有望超过 50%。3D 封装将加速在 HBM、CPU、GP
18、U 中的渗透。消费电子应用领域的重要客户是苹果,其应用处理器、图形芯片、5G/6G 调制解调器芯片均使用扇出封装。图表6:2020&2026 年先进封装下游应用占比 资料来源:Yole,McKinsey,方正证券研究所 先进封装市场马太效应明显。先进封装市场马太效应明显。2021 年 ASE 市占率居首,份额为 26%。台积电和安靠并列第二,长电科技位列第四,市占率为 10%。2021 年 CR5 为 76%,而0%20%40%60%80%100%20212027SiPFCCSPFCBGA2.5D/3DWLCSPFO0%5%10%15%20%2.5D/3DFCCSPFO先进封装FCBGAWLC
19、SPSiP0%20%40%60%80%100%20202026工业汽车手机网络消费HPC集成电路封测 行业深度报告 7 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 s 2016 年 CR5 为 48%,5 年间提升了 28%,份额前五名中仅长电和日月光仍位列其中。图表7:2021 年先进封装市场市占率 资料来源:Yole,方正证券研究所 Fab/IDMFab/IDM 厂和厂和 OSATOSAT 错位竞争错位竞争:Fab/IDM 厂商涉足 3D 堆叠,OSAT 主攻倒装、扇出和晶圆级封装。Fab/IDM 厂基于前道制造优势和硅加工经验,聚焦产品性能,多开发基于 Si-interp
20、oser 的 2.5D 或 3D 封装技术。从头部厂商的封装类型来看,三星的 3D 堆叠产品最高,达 67%,主要系其存储产品占比较高所致。其次为台积电,3D 堆叠占比为 46%;凭借其 InFO 在苹果产品中的渗透,台积电扇出型封装占比也达到了 33%。OSAT 厂商则聚焦于载板技术,成本为先,产品结构中倒装仍是主力,FCBGA 和 FCCSP 占比在 ASE 中为 38%和 29%,在安靠中为 28%和 33%,在长电中为 28%和 31%。图表8:2021 年头部厂商封装类型一览 资料来源:各公司官网,方正证券研究所 内资封测企业中甬矽电子、通富微电先进封装占比领先。内资封测企业中甬矽电
21、子、通富微电先进封装占比领先。甬矽电子目前封装技术以 SiP 为主,先进封装产品占比达 100%。通富微电、长电科技、华天科技技26%16%16%10%8%6%18%ASEAmkorTSMCJCETSamsungIntel其他集成电路封测 行业深度报告 8 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 s 术布局最为广泛,且均已具备 2.5D/3D 的技术储备,未来先进封装占比有望继续提升。图表9:中国封测公司先进封装占比 先进封装占比 主要封装技术 甬矽电子 100%FCCSP,FCBGA,FC,SIP,BGA,QFN,MEMS 通富微电 75%Bumping,WLCSP,FC
22、,BGA,SiP,QFN,QFP,SO,MEMS,2.5D/3D 华天科技 70%DIP,SOP,SIP,CSP,WLP/WLCSP,2.5D/3D(TSV)长电科技 65%Wire bonding,QFN 到 WLP,FCBGA,2.5D/3D 智路联合体 50%Bumping,WLCSP,FC,BGA,SiP,QFN,QFP,SO,MEMS 气派科技 25%MEMS,FC,CPC,SOP,SOT,LQFP,QFN/DFN,CDFN/CQFN,DIP 华宇电子 15%SOP,DFN/QFN,LQFP,SOT,TO,LGA 华润微 10%FC,PLP,IPM,MEMS 利普芯 5%DIP,SO
23、P,SOT,TSSOP,QSOP,TSOT,TO,DFN,QFN,HSOL,LQFP 蓝箭电子 50 固晶技术 倒装 倒装 混合键合+倒装 Besi 设备型号 8800 FC Quantum 8800 Ultra 设备单价 50 150-250 UPH 9000 1500-2000 资料来源:Besi 官网,方正证券研究所 封装形式演变封装形式演变下,键合机需要更高的精度和更精细的能量控制下,键合机需要更高的精度和更精细的能量控制。封装技术经历了从最初通过引线框架到倒装(FC)、热压粘合(TCP)、扇出封装(Fan-out)、混合封装(Hybrid Bonding)的演变,以集成更多的 I/O
24、、更薄的厚度,以承载更多复杂的芯片功能和适应更轻薄的移动设备。在最新的混合键合技术下,键合的精度从 5-10/mm2提升到 10k+/mm2,精度从 20-10um 提升至 0.5-0.1um,与此同时,能量/Bit 则进一步缩小至 0.05pJ/Bit,因此,键合机的控制精度和工作效率都需达到新高度。图表24:封装形式进化对键合机要求提高 引线键合引线键合 (19751975)倒装封装倒装封装(19951995)热压粘合热压粘合 (20122012)扇出封装扇出封装 (20152015)混合混合键合键合 (20182018)封装形式 连接类型 引线 锡球/铜柱 铜柱 RDL/铜柱 铜-铜 连
25、接密度 5-10/mm2 25-400/mm2 156-625/mm2 500+/mm2 10k+/mm2 基板 有机物/引线 有机物/引线 有机物/硅 无 无 精度(um)20-10 10-5 5-1 5-1 0.5-0.1 能量/Bit(pJ/Bit)10 0.5 0.1 0.5 0.8 的盲孔和直通孔填充,以开发出适用于 TSV 的电镀铜专用化学品,目前产品处于中试阶段。公司 2023 年上半年实现营收 1.60 亿元,同比下降 14.98%;归母净利润2613.26 万元,同比下降 1.61%,主要是因为消费电子等终端市场需求下滑,行业整体景气度处于下行状态。公司研发费用率保持较高水平
26、,公司在研的半导体封装用转接板孔金属化技术,适用于玻璃和聚合物基材的转接板制造,目前也已进入小试阶段,技术水平国际领先,未来公司将持续加大研发投入,扩充高端技术与产能以适应市场的需求和变化。3.3.3 华海诚科:环氧塑封料稀缺标的 内资环氧塑封料代表厂商。内资环氧塑封料代表厂商。华海诚科成立于 2010 年,主要产品为环氧塑封料和电子胶黏剂,是国内少数具备芯片级固体和液体封装材料研发量产经验的专业工厂。公司紧密跟进下游封装技术,近一年成功研发了 low CTE2 技术和对惰性绿油高粘接性技术,并积极开展无铁生产线技术和无硫环氧塑封料产品。立足传统封装领域,积极布局先进封装。立足传统封装领域,积
27、极布局先进封装。传统封装领域,公司在长电科技、华天科技等部分主流厂商逐步实现了对外资厂商产品的替代,市场份额逐步提升。先进封装领域,应用于 QFN 的产品 700 系列已通过长电科技及通富微电等知名客户验证,实现小批量生产与销售,成为公司新的业绩增长点;应用于先进封装的颗粒状环氧塑封料(GMC)以及 FC 底填胶等已通过客户验证,液态塑封材料(LMC)正在客户验证过程中,有望逐步实现产业化并打破外资厂商的垄断地位。公司 2023 年上半年实现营收 1.26 亿元,同比下降 15.29%;归母净利润1209.24 万元,同比下降 26.92%,主要是由于消费电子等终端设备的需求不及0%20%40
28、%60%80%100%20022HDI、高速高频板普通PCB类载板多层软板及软硬结合板载板半导体测试版25%21%30%31%0000000020022Q1-3集成电路封测 行业深度报告 37 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 s 预期,消费类芯片需求有所下滑,公司应用在消费电子类产品的订单有所下滑。公司持续加大研发投入,2023 年上半年研发投入 1090.86 万元,同比增长25.87%。公司 IPO 募集资金主要用于高密度集成电路和系统级模块封装用环氧塑封料项目和研发中心提升项目。高密度集成电路和系统级模块封装用环氧塑
29、封料项目可形成年产 11000 吨环氧塑封料的生产能力。4 风险提示 1 1)下游需求复苏不及预期:下游需求复苏不及预期:若下游需求恢复进展不及预期,则会对行业内公司收入增长及盈利水平带来不利影响。2 2)行业竞争加剧:行业竞争加剧:若行业内公司不能增强技术储备、扩大生产规模,在行业全球化竞争中,可能导致公司市场竞争力下降、经营业绩下滑。3 3)中美贸易摩擦加剧:中美贸易摩擦加剧:若中美关系趋于紧张,相关制裁风险将不利于行业内公司的发展。集成电路封测 行业深度报告 38 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款s分析师声明分析师声明 作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执
30、业资格,保证报告所采用的数据和信息均来自公开合规渠道,分析逻辑基于作者的职业理解,本报告清晰准确地反映了作者的研究观点,力求独立、客观和公正,结论不受任何第三方的授意或影响。研究报告对所涉及的证券或发行人的评价是分析师本人通过财务分析预测、数量化方法、或行业比较分析所得出的结论,但使用以上信息和分析方法存在局限性。特此声明。免责声明免责声明 本研究报告由方正证券制作及在中国(香港和澳门特别行政区、台湾省除外)发布。根据证券期货投资者适当性管理办法,本报告内容仅供我公司适当性评级为 C3 及以上等级的投资者使用,本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。若您并非前述等级的投资者,为保
31、证服务质量、控制风险,请勿订阅本报告中的信息,本资料难以设置访问权限,若给您造成不便,敬请谅解。在任何情况下,本报告的内容不构成对任何人的投资建议,也没有考虑到个别客户特殊的投资目标、财务状况或需求,方正证券不对任何人因使用本报告所载任何内容所引致的任何损失负任何责任,投资者需自行承担风险。本报告版权仅为方正证券所有,本公司对本报告保留一切法律权利。未经本公司事先书面授权,任何机构或个人不得以任何形式复制、转发或公开传播本报告的全部或部分内容,不得将报告内容作为诉讼、仲裁、传媒所引用之证明或依据,不得用于营利或用于未经允许的其它用途。如需引用、刊发或转载本报告,需注明出处且不得进行任何有悖原意
32、的引用、删节和修改。评级说明:评级说明:类别类别 评级评级 说明说明 公司评级 强烈推荐 分析师预测未来12个月内相对同期基准指数有20%以上的涨幅。推荐 分析师预测未来12个月内相对同期基准指数有10%以上的涨幅。中性 分析师预测未来12个月内相对同期基准指数在-10%和10%之间波动。减持 分析师预测未来12个月内相对同期基准指数有10%以上的跌幅。行业评级 推荐 分析师预测未来12个月内行业表现强于同期基准指数。中性 分析师预测未来12个月内行业表现与同期基准指数持平。减持 分析师预测未来12个月内行业表现弱于同期基准指数。基准指数说明 A股市场以沪深300 指数为基准;香港市场以恒生指数为基准,美股市场以标普500指数为基准。方正证券研究所联系方式:方正证券研究所联系方式:北京:西城区展览馆路 48 号新联写字楼 6 层 上海:静安区延平路71号延平大厦2楼 深圳:福田区竹子林紫竹七道光大银行大厦31层 广州:天河区兴盛路12号楼隽峰苑2期3层方正证券 长沙:天心区湘江中路二段36号华远国际中心37层 E-mail: