电子IC载板行业深度分析报告：关键材料供不应求，国产配套机遇显现

IC载板是IC封装关键部件，是连接并传递裸芯片（DIE）与印刷电路板(PCB)之间信号的载体。按封装方式可分为WB/FC×BGA/CSP四种，按基材可分为ABF/BT/MIS三种。FC-BGA使用ABF基材应用于高性能芯片，线路细、密度大、层数高，难度最大。2020年全球IC载板市场规模102亿美元，预计2026年将增长至214亿美元，CAGR 13.2%。复盘历史，PC/服务器、移动设备芯片封装需求依次驱动载板市场增长，随着目前手机需求转弱、服务器回暖，高阶FC-BGA载板迎来拐点，成为未来主要增长动力。 需求端：载板厂国产化机遇在需求高涨与本土产业链配套。1）ABF载板受益HPC/AI服务器芯片需求高涨，对应载板面积、加工难度均有所增加，有望成为未来主要增长驱动。2）华为ARM服务器芯片采用chiplet封装弥补制程劣势，有望补位x86服务器业务缺口，配套需求利好国内ABF载板厂。 3）长存、长鑫储存芯片完成从0到1国产化突破，对国产BT载板带来配套需求。4）国产载板厂长期有望受益芯片制造、封测产能向大陆的转移所带来的配套需求。 供给端：IC载板存在资金、技术、客户三重壁垒，供给缺口将持续存在。日本厂商最早全球领先，而后产能跟随半导体产业链部分转移向中国台湾、韩国，2020年CR10=80%，国产载板份额约5%且偏中低端。ABF载板需求高涨供不应求，主要载板厂高举CAPEX扩充产能，受制味之素ABF薄膜产能及良率影响供给仍受限，供需缺口预计延续。 投资建议：关注国产PCB厂扩增IC载板产能，重点关注高阶ABF载板产能投建情况，建议关注深南电路（002916）、兴森科技（002436）、胜宏科技（300476）；关注国产覆铜板厂在IC载板基材、胶膜的自主化布局，建议关注华正新材（603186）、生益科技（600183）。 风险提示：IC载板下游需求不及预期；载板设备、材料短缺影响扩产进度； 下游客户导入失败。 1.IC载板是芯片封装环节关键部件 1.1.连接DIE与PCB信号的载体，FC-BGA载板技术要求高 IC载板又称封装基板，是连接并传递裸芯片（DIE）与印刷电路板(PCB)之间信号的载体，可理解为一种高端PCB产品。IC载板的功能主要是保护电路、固定线路与导散余热，是封装制程中的关键部件，其在低端封装中成本占比40-50%，高端封装中占比70-80%。在高阶封装领域，IC载板已替代传统的引线框架。 图1.IC载板结构 IC载板相比PCB具有更高的技术要求。IC载板由HDI（高密互联）技术发展而来，从普通PCB到HDI到SLP（类载板）到IC载板，加工精度逐步提升。 区别于传统PCB的减成法，IC载板主要采用SAP（半加成法）与MSAP（改良型半加成法）等工艺进行制造，所需设备有所不同，加工成本更高，线宽/线距、板厚、孔径等指标更为精细，同时对于耐热性要求也更高。 图2.减成法工艺流程图 图3.mSAP工艺流程图 IC载板可根据封装方式、基材进行分类。 IC载板按主流封装方式可分为WB/FC×BGA/CSP等四类，FC-BGA技术要求最高。WB/FC是裸芯片与载板的连接方式，WB（WireBonding，打线）采用引线方式将裸芯片与载板连接，FC（FlipChip，覆晶）将裸芯片正面翻覆，以锡球凸块直接连接载板，作为芯片与电路板间电性连接与传输的缓冲介面。FC由于使用锡球替代引线，相比WB提高了载板信号密度，提升芯片性能，凸点对位校正方便，提高良率，是更为先进的连接方式。 图4.WB（打线）示意图 图5.FC（覆晶）示意图 BGA/CSP是载板与PCB之间的连接方式，CSP适用移动端芯片，BGA适用PC/服务器级高性能处理器。BGA（Ball Grid Array，球栅阵列封装）是在晶片底部以阵列的方式布置许多锡球，以锡球阵列替代传统金属导线架作为接脚。 CSP（Chip Scale Package，芯片级封装）可以让芯片面积与封装面积之比超过1：1.14，已经相当接近1：1的理想情况，约为普通的BGA的1/3，可理解为锡球间隔及直径更小的BGA。从下游应用来看，FC-CSP多用于移动设备的AP、基带芯片，FC-BGA用于PC、服务器级CPU、GPU等高性能芯片封装，基板具有层数多、面积大、线路密度高、线宽线距小以及通孔、盲孔孔径小等特点，其加工难度远大于FC-CSP封装基板。 图6.WB-BGA（Ball Grid Array）示意图 图7.FC-CSP（Chip Scale Package）示意图 表1.IC载板按封装方式分类的下游应用分类应用 IC载板按基材分为BT/ABF/MIS三类，高性能处理器载板用ABF材料被日本味之素垄断。IC载板的基板类似PCB覆铜板，主要分为硬质基板、柔性薄膜基板和共烧陶瓷基板三大种类，其中硬质基板和柔性基板基本占据全部市场空间，主要有BT、ABF、MIS三种基材。BT基板是由三菱瓦斯研发的一种树脂材料，良好的耐热及电气性能使其替代了传统陶瓷基板，它不易热涨冷缩、尺寸稳定，材质硬、线路粗，主要用于手机MEMS、通信及储存芯片封装。ABF是由日本味之素研发的一种增层薄膜材料，硬度更高、厚度薄、绝缘性好，适用于细线路、高层数、多引脚、高信息传输的IC封装，应用于高性能CPU、GPU、chipsets等领域。ABF产能被味之素完全垄断，是国内载板生产卡脖子的关键原材料。 MIS是一种新型材料，与传统的基板不同,包含一层或多层预包封结构,每一层都通过电镀铜来进行互连，线路更细、电性能更优、体积更小，在功率、模拟IC及数字货币领域快速发展。 表2.IC载板按照基材分类基材特性 1.2.下游应用适配封装工艺交替增长，服务器/存储是未来驱动因素 IC载板由于主要应用于IC封装，其规模增长伴随半导体行业规模增速呈现一定周期性波动，2021年半导体行业整体景气度延续向上趋势，因此也拉动IC载板市场规模高增，增速达到近十年来高点。 图8.全球半导体及IC载板市场规模增速 复盘历史，下游各类终端应用及所适配的封装工艺的交替驱动着IC载板的增长： 2005-2010：PC及服务器芯片快速增长，所使用FC-BGA载板成为主要增长驱动，期间市场规模增速10.2%，出货量增速20.2%。 2010-2015：智能手机兴起，移动端芯片需求高涨，FC-CSP封装基板小尺寸特征契合移动端“轻薄短小”需求快速增长，FC-BGA封装基板下滑。由于移动终端市场竞争激烈、尺寸小等因素导致载板单价更低，因此虽然出货量有所增长，价值量却有所回落，期间市场规模增速-3.1%，出货量增速4.3%。 2015-2020：PC复苏、服务器需求上行，市场拐点到来，FC-BGA及模组载板增长加速，载板市场由过剩转为短缺，期间规模增速8%，出货量增速6.1%。 2020-2026：2021年IC载板市场规模达到142亿美元，同比增加40亿美元，增速39%，出货量0.78亿片，增速13%。FC-BGA载板与新兴的AiP/SiP等模组载板成为主要增长动力，复合增速超10%，手机市场的放缓减弱了对FC-CSP载板的需求。预计载板市场规模增速13.2%，出货量增速7.9%。 图9.IC载板市场规模（十亿美元）及出货量（百万颗） 图10.按封装类型分类IC载板市场规模（十亿美元） 从下游应用来看，PC、服务器、消费电子、通信应用合计占比95%，服务器/存储用高性能计算及存储芯片对载板需求是未来最主要增长动力。2021年PC（高性能CPU/GPU，42亿美元，29%）仍是第一大主流应用，手机（SoC/射频，36亿美元，25%）、服务器/存储（高性能处理器/存储，24亿美元，17%）、其他消费类（21亿美元，15%）紧随其后，前四大应用合计占据86%的份额，此外通信（有线+无线，13亿美元，9%）也占据一定份额。未来预计PC由疫情居家带来的高增长出现回落，消费电子（手机+其他）回归平稳，服务器/存储类芯片对于载板的需求将成为主要驱动力，无线侧通信及汽车也将有略高于平均的增速。 图11.IC载板下游应用占比及增长趋势 从技术趋势上来看，封装工艺的发展带动载板发展，FC工艺已成主流，多芯片3D封装、大尺寸高多层基板是当前发展方向。 由于晶圆制程的发展以及下游应用“轻薄短小”的需求，载板向高密度IO/轻薄/细线路/微凸间距发展，进入21世纪后FC工艺替代WB成为主流； 为提高性能、降低功耗、提高I/O，现阶段的单芯片封装将逐步向多芯片或整合性芯片封装发展，3D封装对于基板高密凸块及高刚性需求也是下代基板的发展方向； 5G/AI/HPC等应用拉动对高多层（>22L）与大尺寸（>100mm）载板的需求。 图12.IC载板发展趋势 2.需求端：高性能芯片带动ABF载板，国产载板有望受益本土产业链配套需求 2.1.高性能计算芯片驱动ABF需求提升 北美云巨头业务强韧性，CAPEX有望维持增长带动服务器需求提升。根据各公司22Q2财报，亚马逊AWS实现营收197.39亿美元，同比增长33%；谷歌云实现营收62.76亿美元，同比增长35.6%；微软云业务实现营收209.1亿美元，同比增长20%；三大云巨头CAPEX也分别增长了8.6%/24.2%/6.5%，全年有望维持高位。根据Synergy Research Group数据，2022Q2全球企业在云基础设施服务上支出达547亿美元，同比增长29%。云服务商CAPEX增长，将带动服务器出货量持续增加，根据IDC数据，2022年全球服务器出货量有望达到1420万台，同比增长10%，至2025年将增长至1700万台，CAGR7.3%。 图13.全球服务器出货量（百万台） 算力作为数字经济核心生产要素对硬件基础设施建设产生配套需求，HPC+AI服务器作为高算力代表加速渗透。HPC（高性能计算机群）又称超级计算机，由多个高算力芯片或计算机集群组成，拥有比传统计算机更强大的数据处理与计算能力，早年主要用于政府科研、教育科研、国防、CAE和生物科学领域，企业对于云计算、大数据、AI等需求的日益增长+门槛降低为HPC带来增量市场。 根据HyperionResearch预测，2021年全球HPC服务器市场规模达146亿美元，同比增长7.1%，预计至2025年将增长至约200亿美元，CAGR8.1%。 AI服务器是面向深度学习神经网络需要的快速、低精度、浮点运算高度并行数值计算,搭载大量计算内核和高带宽内存资源，用于支撑深度学习训练和线上推理的计算框架。2021年全球AI服务器市场规模为160亿美元，同比增长31%，预计2025年将增长至288亿美元，CAGR 15.8%。由于二者应用领域有相同之处，因此HPC与AI服务器出现融合趋势，各家处理器厂商也纷纷推出新平台以满足HPC+AI的复合需求，两种服务器的边界也正在模糊。随着云计算、大数据、AI的算力需求日益增长，HPC+AI在服务器中的渗透率也将有所提升。 图14.全球HPC服务器市场规模及增速 图15.全球AI市场规模及增速 HPC/AI服务器作为高性能计算平台，芯片组采用异构平台方案。传统服务器通常仅使用CPU进行运算，HPC/AI服务器则采用“CPU+GPU/FPGA/ASIC”异构平台进行并行计算，从CPU到GPU到FPGA到ASIC，芯片通用性降低，但运算效率提升，异构组合方案适用不同计算场景提升了整体运算效率。 表3.四类主流高性能芯片对比指标CPU定制化程度通用灵活性高 采用异构平台的服务器单机芯片用量更多。以市占率全球第二、中国第一的浪潮服务器为例，同尺寸下浪潮HPC/AI服务器在通用服务器所配备的2颗英特尔CPU的基础上增加了加速卡，适配4-8颗英伟达GPU/赛灵思FPGA芯片，芯片用量成倍提升。随着HPC/AI服务器渗透率的提升，全球服务器的单机台芯片用量预计也将有所增加，将带动单台服务器所使用ABF载板面积增加。 表4.浪潮通用/HPC/A