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1、 公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 半导体封测景气回升,先进封装需求旺盛半导体封测景气回升,先进封装需求旺盛 证券证券研究报告研究报告 所属所属部门部门 行业公司部 报告报告类别类别 行业深度 所属行业所属行业 信息科技/电子 行业评级行业评级 增持评级 报告报告时间时间 2020/2/26 分析师分析师 周豫周豫 证书编号:S01 联系人联系人 杨广杨广 证书编号:S10 傅欣璐傅欣璐 证书编号:S01 川财研究所川财研究所 北京北京 西城区平安里西
2、大街 28 号 中海国际中心 15 楼, 100034 上海上海 陆家嘴环路 1000 号恒生大 厦 11 楼,200120 深圳深圳 福田区福华一路 6 号免税商 务大厦 30 层,518000 成都成都 中国(四川)自由贸易试验 区成都市高新区交子大道 177 号中海国际中心 B 座 17 楼,610041 电子电子行业行业深度深度报告报告 核心观点核心观点 半导体封测包含封装和测试两环节,封装技术从传统封装向先进封装发展半导体封测包含封装和测试两环节,封装技术从传统封装向先进封装发展 半导体封测包括封装和测试两个环节,目前封装技术正逐渐从传统的引线框 架、引线键合向倒装芯片(FC) 、硅
3、通孔(TSV) 、嵌入式封装(ED) 、扇入(Fan- In)/扇出(Fan-Out)型晶圆级封装、系统级封装(SiP)等先进封装技术演进。 芯片的尺寸继续缩小,引脚数量增加,集成度持续提升。 投资看点投资看点:半导体封测景气回升,先进封装需求旺盛半导体封测景气回升,先进封装需求旺盛 看点一:看点一:新应用需求快速增长,半导体行业迎来景气度回升。除了当前消费电 子等,未来人工智能(AI) 、5G、物联网(IoT)等行业应用的发展,将带来对 半导体行业带来前所未有的新空间,全球半导体产业有望迎来新一轮的景气周 期。看点二:看点二:摩尔定律接近极限,先进封装有望成为新增市场驱动力。摩尔定 律的放缓
4、;以及交通、5G、消费类、存储和计算、物联网、人工智能(AI)和 高性能计算(HPC)等大趋势的推动,先进封装逐步进入其最成功的时期。看点看点 三:三:我国晶圆厂建设迎来高峰,带动封测直接需求。据 SEMI 称,到 2020 年, 将有 18 个半导体项目投入建设,高于今年的 15 个,中国大陆在这些项目中占 了 11 个,总投资规模为 240 亿美元。随着大批新建晶圆厂产能的释放,带来 更多的半导体封测新增需求。看点四:看点四:半导体代工企业产能利用率提升,封测 产业有望迎新景气周期。中芯国际、华虹半导体两大国内代工厂的产能利用率 明显提升,代工厂的营收及产能利用率的提升将带动其下游封测厂商
5、发展。同 时国内长电科技、华天科技、通富微电三大封测厂三季度营收同比、环比数据 明显向好,我国封测产业将迎新的景气周期。 全球封测规模达全球封测规模达 5 56060 亿美元,我国封测市场快速增长亿美元,我国封测市场快速增长 2018 年全球半导体封测市场达到 560 亿美元,同比增长 5.10%。日月光公司以 18.90%的市占率位居第一位,美国安靠、中国长电科技以 15.60%、13.10%市占 率分居二、三位。另外,前十大封测厂商中,还包含中国通富微电、华天科技。 2018 年我国封测市场达 2193.40 亿元, 同比增长 16.10%, IC 封测企业也由 2014 年的 85 家增
6、长至 2018 年 99 家。 建议关注我国半导体封测企业领军企业建议关注我国半导体封测企业领军企业 我国封测产业在全球具备较强竞争力,随着 5G、AI、IoT 等新型应用的增长, 封测需求持续增加,尤其是先进封装需求将快速增长。建议关注封测三强长电 科技、华天科技、通富微电;同时建议关注以摄像头传感器封测为主的晶方科 技;以 SiP 封装为特色的环旭电子。 风险提示风险提示:产业链复产低于预期;下游需求不达预期;全球供应链风险。 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 2/34 正文正文目录目录 一、半导体封测产业基本情况 . 5 1. 半
7、导体封测基本概念 . 5 2.半导体封测产业发展趋势 . 6 2.1 传统封装 . 7 2.2 先进封装 . 9 二、投资看点: 半导体封测景气回升,先进封装需求旺盛 . 12 1. 新应用需求快速增长,半导体行业迎来景气度回升 . 12 2.摩尔定律接近极限,先进封装需求旺盛 . 15 3.我国晶圆厂建设迎来高峰,带动封测直接需求 . 18 4. 半导体代工企业产能利用率提升,封测产业迎来新的成长周期 . 19 三、市场及竞争格局:全球封测达 560 亿美元,我国封测市场快速增长 . 21 四、国外封测典型公司. 25 1. 日月光(2311.TW). 25 2. 安靠(AMKR.O) .
8、26 3.力成科技(6239.TW) . 28 五、国内封测典型公司. 29 1. 长电科技(600584.SH) . 30 2. 华天科技(002185.SZ) . 30 3.通富微电(002156.SZ) . 31 4.晶方科技(603005.SH) . 32 六、风险提示 . 33 rQqPqQmQqNtNtRoPqPwPrO7NdNaQmOrRoMoOkPpPpNeRsQzR7NnNvNuOnOrMvPpMnR 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 3/34 图表目录图表目录 图 1: 半导体产业链概况 . 5 图 2: 半导体先进
9、封装系列平台 . 6 图 3: 集成电路封装工艺发展历程 . 7 图 4: DIP 封装典型结构 . 8 图 5: 典型带封装基板的倒装平台 VS 薄膜型晶圆级封装结构 . 10 图 6: 扇入式和扇出式 WLP 对比(剖面) . 11 图 7: 扇入式和扇出式 WLP 对比(底面) . 11 图 8: APPLE WATCH S1 SIP 模组 . 12 图 9: 智能时代将带来半导体需求的新爆发 . 13 图 10: 人类智能化发展发展路线. 13 图 11: 全球半导体销售额发展趋势 . 14 图 12: 我国集成电路产业销售额. 15 图 13: 我国集成电路设计、制造、封测占比 .
10、15 图 14: 半导体技术向功能多样化和尺寸微型化发展 . 15 图 15: 全球半导体先进封装 2024 年市占率将达 49.7% . 16 图 16: 2014-2024 先进封装按不同平台收入划分 . 17 图 17: 全球 IC 先进封装按应用市场变化趋势. 17 图 18: 台积电月度营收及增长情况 . 20 图 19: 中芯国际、华虹半导体产能利用率 . 20 图 20: 长电科技营收及增长情况(按季度) . 20 图 21: 华天科技营收及增长情况(按季度) . 20 图 22: 通富微电营收及增长情况(按季度) . 21 图 23: 日月光营收及增长情况(按季度) . 21
11、图 24: 全球半导体封测规模及增速 . 21 图 25: 全球前十大封测企业占比超 80% . 21 图 26: 全球半导体封测前 25 名企业. 22 图 27: 全球典型封测企业毛利率情况 . 22 图 28: 全球典型代工厂毛利率情况 . 22 图 29: 2018 年全球先进封装按照模式分解 . 23 图 30: 封测和组装业务商业模式正发生转变 . 24 图 31: 中国 IC 封测行业企业数量 . 24 图 32: 我国封测行业规模及增速. 24 图 33: 日月光公司发展历程 . 25 图 35: 安靠公司主要发展历程. 27 图 37: 力成科技主要发展历程. 28 图 39
12、: 长电科技营收与业绩情况. 30 图 40: 长电科技业务分布 . 30 图 41: 华天科技营收与业绩情况. 31 图 42: 华天科技业务分布 . 31 图 43: 通富微电营收与业绩情况. 32 图 44: 通富微电业务分布 . 32 图 45: 晶方科技营收与业绩情况. 33 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 4/34 图 46: 晶方科技业务分布 . 33 表格 1. 半导体封装和测试主要功能 . 5 表格 2. 半导体封装相关工艺大致发展历程 . 7 表格 3. 我国 12 英寸半导体产线情况统计 . 18 表格 4. 国
13、家级集成电路政策汇总. 19 表格 5. 我国典型半导体封测上市公司估值情况 . 29 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅本页的重要声明 5/34 一、一、半导体半导体封测产业基本情况封测产业基本情况 1. 半导体半导体封测封测基本概念基本概念 半导体产业链包括芯片设计、芯片制造、封装测试等部分,其中下游涵盖各 种不同行业。此外,为产业链提供服务支撑包括为芯片设计提供 IP 核及 EDA 设计工具公司、为制造封测环节提供设备材料支持的公司等。 图图 1: 半导体产业链概况半导体产业链概况 资料来源:Wind,川财证券研究所 集成电路封装测试包括封装和测
14、试两个环节,封装是保护芯片免受物理、化 学等环境因素造成的损伤,增强芯片的散热性能,实现电气连接,确保电路 正常工作;测试主要是对芯片产品的功能、性能测试等,将功能、性能不符 合要求的产品筛选出来。 表格表格 1. 半导体封装和测试主要功能半导体封装和测试主要功能 阶段阶段 功能功能 简介简介 封装 电力传送 电子产品电力之传送必须经过线路的连接方可达成,可稳定地驱动 IC。 信号传送 外界输入的信号,需透过封装层线路以送达正确的位置。 散热功能 将传递所产生的热量去除,使 IC 芯片不致因过热而毁损。 保护功能 避免受到外部环境污染的可能性。 测试 晶圆测试 测试晶圆电性。 成品测试 测试
15、IC 功能、电性与散热是否正常。 资料来源:百度百科,川财证券研究所 目前封装技术正逐渐从传统的引线框架、引线键合向倒装芯片(FC) 、硅通 孔(TSV) 、嵌入式封装(ED) 、扇入(Fan-In)/扇出(Fan-Out)型晶圆 芯片设计芯片制造封装测试 IP核EDA设备材料 IDM 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅本页的重要声明 6/34 级封装、系统级封装(SiP)等先进封装技术演进。芯片的尺寸继续缩小, 引脚数量增加,集成度持续提升。而针对不同的封装有不同的工艺流程,并 且在封装中和封装后都需要进行相关测试保证产品质量。 图图 2: 半导体半
16、导体先进先进封装封装系列系列平台平台 资料来源:Yole,川财证券研究所 2.半导体封测产业发展趋势半导体封测产业发展趋势 半导体器件有许多封装形式,按封装的外形、尺寸、结构分类可分为引脚插 入型、表面贴装型和高级封装三类。从 DIP、SOP、QFP、PGA、BGA 到 CSP 再 到 SIP, 技术指标一代比一代先进。 总体说来, 半导体封装经历了三次重大革 新:第一次是在 20 世纪 80 年代从引脚插入式封装到表面贴片封装,它极大 地提高了印刷电路板上的组装密度;第二次是在 20 世纪 90 年代球型矩阵封 装的出现,满足了市场对高引脚的需求,改善了半导体器件的性能;芯片级 封装、系统封
17、装等是现在第三次革新的产物,其目的就是将封装面积减到最 小。 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅本页的重要声明 7/34 图图 3: 集成电路集成电路封装封装工艺工艺发展历程发展历程 资料来源:Yole,川财证券研究所 封装主要分为 DIP 双列直插和 SMD 贴片封装两种。从结构方面,封装经历了 最早期的晶体管 TO(如 TO-89、TO92)封装发展到了双列直插封装,随后由 PHILIP 公司开发出了 SOP 小外型封装,以后逐渐派生出 SOJ(J 型引脚小外 形封装) 、 TSOP (薄小外形封装) 、 VSOP (甚小外形封装) 、 SSOP
18、(缩小型 SOP) 、 TSSOP(薄的缩小型 SOP)及 SOT(小外形晶体管) 、SOIC(小外形集成电路) 等。从材料介质方面,包括金属、陶瓷、塑料、塑料,目前很多高强度工作 条件需求的电路如军工和宇航级别仍有大量的金属封装。 表格表格 2. 半导体封装相关工艺大致发展历程半导体封装相关工艺大致发展历程 功能功能 简介简介 结构方面 TODIPPLCCQFPBGA CSP 材料方面 金属、陶瓷陶瓷、塑料塑料 引脚形状 长引线直插短引线或无引线贴装球状凸点 装配方式 通孔插装表面组装直接安装 资料来源:百度百科,川财证券研究所 2 2.1 .1 传统封装传统封装 1、SOP/SOIC 封装
19、 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅本页的重要声明 8/34 SOP 是英文 Small Outline Package 的缩写,即小外形封装。SOP 封装技术 由 19681969 年菲利浦公司开发成功,以后逐渐派生出 SOJ(J 型引脚小外 形封装) 、 TSOP (薄小外形封装) 、 VSOP (甚小外形封装) 、 SSOP (缩小型 SOP) 、 TSSOP(薄的缩小型 SOP)及 SOT(小外形晶体管) 、SOIC(小外形集成电路) 等。 2、 DIP 封装 DIP 是英文 Double In-line Package 的缩写,即双列直插式封
20、装。插装型封 装之一, 引脚从封装两侧引出, 封装材料有塑料和陶瓷两种。 DIP 是最普及的 插装型封装,应用范围包括标准逻辑 IC,存贮器 LSI,微机电路等。 从下图可以看到采用此封装的 IC 芯片在双排接脚下,看起来会像条黑色蜈 蚣,让人印象深刻,此封装法为最早采用的 IC 封装技术,具有成本低廉的 优势,适合小型且不需接太多线的芯片。但是,因为大多采用的是塑料,散 热效果较差,无法满足现行高速芯片的要求。因此,使用此封装的,大多是 历久不衰的芯片,如下图中的 OP741,或是对运作速度没那么要求且芯片较 小、接孔较少的 IC 芯片。 图图 4: DIP 封装封装典型典型结构结构 资料来
21、源:电子说,川财证券研究所 3、 PLCC 封装 PLCC 是英文 Plastic Leaded Chip Carrier 的缩写,即塑封 J 引线芯片封 装。PLCC 封装方式,外形呈正方形,32 脚封装,四周都有管脚,外形尺寸比 DIP 封装小得多。PLCC 封装适合用 SMT 表面安装技术在 PCB 上安装布线,具 有外形尺寸小、可靠性高的优点。 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅本页的重要声明 9/34 4、 TQFP 封装 TQFP 是英文 thin quad flat package 的缩写,即薄塑封四角扁平封装。四 边扁平封装(TQFP)
22、工艺能有效利用空间,从而降低对印刷电路板空间大小 的要求。由于缩小了高度和体积,这种封装工艺非常适合对空间要求较高的 应用,如 PCMCIA 卡和网络器件。几乎所有 ALTERA 的 CPLD/FPGA 都有 TQFP 封装。 5、 PQFP 封装 PQFP 是英文 Plastic Quad Flat Package 的缩写,即塑封四角扁平封装。 PQFP 封装的芯片引脚之间距离很小,管脚很细,一般大规模或超大规模集成 电路采用这种封装形式,其引脚数一般都在 100 以上。 6、 TSOP 封装 TSOP 是英文 Thin Small Outline Package 的缩写,即薄型小尺寸封装。
23、TSOP 内存封装技术的一个典型特征就是在封装芯片的周围做出引脚,TSOP 适合用 SMT 技术(表面安装技术)在 PCB(印制电路板)上安装布线。TSOP 封装外形 尺寸时,寄生参数(电流大幅度变化时,引起输出电压扰动) 减小,适合高频 应用,操作比较方便,可靠性也比较高。 7、 BGA 封装 BGA 是英文 Ball Grid Array Package 的缩写,即球栅阵列封装。20 世纪 90 年代随着技术的进步, 芯片集成度不断提高, I/O 引脚数急剧增加, 功耗也随 之增大, 对集成电路封装的要求也更加严格。 为了满足发展的需要, BGA 封装 开始被应用于生产。 2 2.2 .2
24、 先进封装先进封装 先进封装包括倒装芯片(FC) 、硅通孔(TSV) 、嵌入式封装(ED) 、扇入 (Fan-In)/扇出(Fan-Out)型晶圆级封装、系统级封装(SiP)等先进技 术演进形式,相较于传统封装技术能够保证质量更高的芯片连接以及更低的 功耗。 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅本页的重要声明 10/34 图图 5: 典型带典型带封装基板封装基板的倒装平台的倒装平台 vs 薄膜型晶圆级封装结构薄膜型晶圆级封装结构 资料来源:Yole,川财证券研究所 1、晶圆级封装(WLP) 晶圆级封装(WLP)就是在封装过程中大部分工艺过程都是对晶圆(大
25、圆片) 进行操作, 对晶圆级封装 (WLP) 的需求不仅受到更小封装尺寸和高度的要求, 还必须满足简化供应链和降低总体成本,并提高整体性能的要求。晶圆级封 装提供了倒装芯片技术,倒装芯片中芯片面抄下对着印刷电路板,可以实现 最短的电路径,保证了更高的速度和更少的寄生效应。另一方面,降低成本 是晶圆级封装的另一个推动力量。 WLP 技术有两种类型:扇入式(Fan-in)和扇出式(Fan-out)晶圆级封装。 传统扇入 WLP 在晶圆未切割时就已经形成在裸片上,最终的封装器件的二维 平面尺寸与芯片本身尺寸相同。 器件完全封装后可以实现器件的单一化分离, 通常用于低输入/输出(I/O)数量(一般小于
26、 400)和较小裸片尺寸的工艺当 中。扇出 WLP 初始用于将独立的裸片重新组装或重新配置到晶圆工艺中,并 以此为基础,通过批量处理、构建和金属化结构,如传统的扇入式 WLP 后端 处理,以形成最终封装。 扇出式 WLP 可根据工艺过程分为芯片先上(Die First)和芯片后上(Die Last),芯片先上工艺,简单地说就是先把芯片放上, 再做布线(RDL) ,芯 片后上就是先做布线, 测试合格的单元再把芯片放上去, 芯片后上工艺的优 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅本页的重要声明 11/34 点就是可以提高合格芯片的利用率以提高成品率, 但工艺相
27、对复杂, eWLB 就 是典型的芯片先上的 Fan-out 工艺。 图图 6: 扇入式和扇出式扇入式和扇出式 WLP 对比(剖面)对比(剖面) 图图 7: 扇入式和扇出式扇入式和扇出式 WLP 对比(底面)对比(底面) 资料来源: 先进封装技术综述 ,川财证券研究所 资料来源: 先进封装技术综述 ,川财证券研究所 2、2.5D/3D 先进封装集成 新兴的 2.5D 和 3D 技术有望扩展到倒装(FC)芯片和晶圆级封装(WLP)工艺 中。通过使用内插器(interposers)和硅通孔(TSV)技术,可以将多个芯 片进行垂直堆叠。TSV 堆叠技术实现了在不增加 IC 平面尺寸的情况下, 融 合更
28、多的功能到 IC 中,允许将更大量的功能封装到 IC 中而不必增加其平面 尺寸,并且内插器层用于缩短通过集成电路中的一些关键电通路来实现更快 的输入和输出。因此,使用先进封装技术封装的应用处理器和内存芯片将比 使用旧技术封装的芯片小约 30或 40,比使用旧技术封装的芯片快 23 倍,并且可以节省高达 40或者更多的功率。 3D 集成技术作为 2010 年以来得到重点关注和广泛应用的封装技术, 通过用 3D 设备取代单芯片封装, 可以实现相当大的尺寸和重量降低。 这些减少量的 大小部分取决于垂直互连密度和可获取性 (accessibility) 和热特性等。 据 报道, 与传统包装相比, 使用
29、 3D 技术可以实现 4050 倍的尺寸和重量减少。 3、三维高密度系统级封装(SiP/SoP) SiP 是 IC 封装领域的最高端的一种新型封装技术,将一个或多个 IC 芯片及 被动元件整合在一个封装中,综合了现有的芯核资源和半导体生产工艺的优 势。 近年来, 随着消费类电子产品 (尤其是移动通信电子产品) 的飞速发展, 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅本页的重要声明 12/34 使得三维高密度系统级封装(SiP,System in Package/SoP, System on Package)成为了实现高性能、低功耗、小型化、异质工艺集成、低成本的系 统集成电子产品的重要技术方案,国际半导体技术路线(ITRS)已经明确 SiP