电子行业深度报告：封装核心原材料长期紧缺，IC载板国产替代正当时

IC载板是IC封装最关键的部件之一，市场空间广阔。IC载板是连接芯片和PCB之间的信号的载体，是封装环节最关键的原材料之一。其根据基材可以分为BT载板、ABF载板等。IC载板市场空间广阔，根据Prismark数据，2022年全球IC载板市场空间达174亿美金，预计2022-2027年CAGR为5.1%，是整个PCB板块增速最快的领域。 多领域需求向好促使IC载板高速发展。1）对于ABF载板而言，此前虽呈现明显的周期性，但是成长仍是主旋律。ABF载板主要下游为CPU、GPU、ASIC及FPGA,随着AI高速发展，高端CPU、GPU需求进一步提升，2021-2025年的AI芯片增长CAGR为29.27%，AI芯片给将主要使用ABF载板，AI芯片的高速成长是未来拉动ABF载板放量的重要力量；多巨头布局Chiplet技术，Chiplet也是实现我国芯片弯道超车的重要技术路线，由于Chiplet大多使用2.5/3D封装，其将主要使用ABF载板作为封装基板，也将为ABF增长注入新的活力；此外芯片制程升级带来的ABF载板尺寸及层数升级，加大了对整体ABF载板产能消耗，也拉动了ABF载板的需求增长。2）对于BT载板而言，其主要下游是存储及射频领域，目前存储领域以韩系、美系厂商为主导，国内自给率低，但是长存、长鑫高速成长引领国内存储领域高速发展，BT载板有望深度受益国内厂商发展，国产BT载板需求有望随着国内存储厂商发展而进一步提升。 高壁垒造就高门槛，海外厂商主导国产化正当时。IC载板领域存在较高的技术、资金、客户壁垒，高壁垒造成了目前IC载板仍以日、韩、台厂商主导，当前国产化率低，海外厂商虽积极扩产，但是由于IC载板需求旺盛，且海外厂商扩产相对保守，ABF载板上游关键原材料ABF膜扩产意愿不足影响，预计供需缺口仍将延续，国内优质厂商把握国产化大趋势，积极进行载板领域扩产，并投入更高端ABF载板领域，IC载板国产化率有望持续提升。 投资建议：建议关注国内扩产IC载板领域的厂商，重点关注布局高端ABF载板厂商，重视其载板领域先发优势建议关注兴森科技、深南电路；同时建议关注布局载板上游关键原材料如ABF膜及载板重要原材料药水的相关企业，建议关注天承科技、华正新材。 风险提示：1）行业需求不及预期的风险；2）行业竞争加剧；3）下游客户认证不及预期；4）研报信息滞后风险。 一、IC载板：芯片封装核心材料 （一）IC载板：“承上启下”的半导体先进封装的关键材料 IC封装基板（IC Package Substrate，简称IC载板，也称为封装基板）是连接并传递裸芯片（DIE）与印刷电路板(PCB)之间信号的载体，是封装测试环节中的关键，它是在PCB板的相关技术基础上发展而来的，用于建立IC与PCB之间的讯号连接，起着“承上启下”的作用。 集成电路产业链大致可以分为三个环节：芯片设计、晶圆制造和封装测试。封装基板是集成电路产业链封测环节的关键载体，不仅为芯片提供支撑、散热和保护作用，同时为芯片与PCB之间提供电子连接，甚至可埋入无源、有源器件以实现一定系统功能。封装基板与芯片之间存在高度相关性，不同的芯片往往需设计专用的封装基板与之相配套。然而，由于封装基板技术难度高、资金投入量大，本土企业一直难以进入该领域。 IC载板是封装中的关键部件，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。 图表1：IC载板结构图 （二）IC载板种类繁多，类别多样 1、按照封装方式分类：可分为WB/FC×BGA/CSP等四类，其中FC-BGA技术要求最高。 1）WB/FC是裸芯片与载板的连接方式。 WB（Wire Bonding，打线）采用引线方式将裸芯片与载板连接。WB工艺使用细金属线，利用热、压力、超声波能量使金属引线与芯片焊盘、基板焊盘紧密焊合，实现芯片与基板间电气互连和芯片间信息互通，大量应用于射频模块、存储芯片、微机电系统器件封装。其中，RF射频模块主要应用于无线射频功率放大器、收发器、前段接受模块等；数字模块主要应用于数码相机内存卡。 FC（Flip Chip，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采用焊球连接芯片与基板，将芯片翻转贴到对应的基板上，利用加热熔融的焊球实现芯片与基板焊盘结合。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。已广泛应用于CPU、GPU等产品封装。 图表2：WB原理图 图表3：FC原理图 基于不同的封装方式，打线合倒装类型的封装基板有多种多样的产品类型。 2）BGA/CSP是载板与PCB之间的连接方式。 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。它是一种高密度封装技术，区别于其他封装芯片引脚分布在芯片周围，BGA引脚在封装的底面，使I/O端子间距变大，可容纳的I/O数目变多。BGA封装凭借着成品率高、电特性好、适用于高频电路等特点成为了目前主流的封装技术之一。BGA适用PC/服务器级高性能处理器。 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。CSP适用移动端芯片。 图表4：行业主流封装形式 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。 2、按照基材可分为BT载板、ABF载板和MIS载板 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，其中硬质基板占据主要市场空间，硬质基板主要有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，是高密度互连（HDI）、积层多层板（BUM）和封装用基板的重要材料之一，良好的耐热及电气性能使其替代了传统陶瓷基板，它不易热胀冷缩、尺寸稳定，材质硬、线路粗，主要用于手机MEMS、存储、射频、LED芯片等。 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树脂是极高绝缘性的树脂类合成材料，主要由日本味之素厂商生产，是国内载板生产卡脖子的关键原材料。 图表5：ABF载板示意图 图表6：载板按照基材分类情况 二、需求侧：市场空间广阔，未来增长动力足 （一）IC载板市场空间广阔 IC载板发展趋势是线路更细、孔径更小、厚度更薄。BGA载板占比有望持续提升。封装技术朝高IO数、小管脚间距等轻、薄、短、小方向发展，BGA符合半导体封装发展趋势，FC-BGA成长潜力大。5G通讯、AI、云端网络、自动化机器人将驱动FC-BGA成长；而智能手机、可穿戴设备、AI（GPU/CPU）、存储等带动FC-CSP成长。 全球产值增速快。随着电子产品性能增强和对产品技术要求的逐步提高，IC载板的市场需求将不断扩大，根据Prismark数据，2022年全球IC载板市场规模为174亿美元，预计2022-2027年CAGR为5.1%，为PCB领域增速最快的产品，整体市场规模将达到223亿美元。 图表7：IC载板处于导入期 （二）AI、chiplet及芯片升级拉动ABF载板需求 ABF载板市场呈现明显周期性（2004-2024） 半导体行业是一个非常典型的周期性行业，ABF载板亦如此：ABF行业在过去15年中经历了两次上升周期和两次下行周期。 第一个上升周期2004-2008：由于全球PC/NB出货量的稳健增长以及英特尔越来越多地采用FC-BGA来取代CPU封装的CSP，所使用FC-BGA载板成为主要增长驱动，期间ABF行业CAGR达20+%。 第一个下行周期（2009年）受到全球金融危机的拖累，当时对IT设备的需求急剧减弱。2010年和2011年，全球金融危机后的供应链补货带来了强劲的需求，ABF市场在2010年达到新高。 2012-2017：由于台式机、笔记本电脑市场的消退，致使ABF载板严重供大于求，整个产业陷入低潮，此外，随着PC的增长从2012年开始转向南方，全球ABF市场见证了6年的需求低迷，CAGR达-7%。 2020-2024：AI、5G、云服务、物联网等新技术、新应用的兴起，大大拉动了对ABF载板的需求，市场情况持续向好，CAGR达17%。 图表8：2004-2024年ABF的市场周期 全球ABF载板市场销售额持续增长 ， 市场规模不断扩大 。据QYResearch数据显示及预测，2028年全球ABF载板市场销售额预计达到65.29亿美元，2022-2028年全球ABF载板市场规模复合增长率为5.56%。 图表9：2017-2028E年全球ABF基板市场销售额及增长率 ABF下游市场：ABF基板主要应用于高性能计算芯片 ， 包括CPU,GPU,FPGA和ASIC。CPU是通用处理器，可以执行AI算法，但性价比较低；GPU是图形处理器，拥有较强的并行计算能力，适合加速AI计算；FPGA是可编程逻辑器件，可以灵活地对芯片硬件层进行编译，功耗低；ASIC是定制专用芯片，可以在架构和电路上进行优化，满足特定应用需求，性能高、功耗低，但成本也高。 各种芯片有各自的性能和供应商。其中，60%的ABF需求来自CPU，15-20%来自GPU，15%来自FPGA，5-10%来自于ASIC等。此外，预计在2023年及以后进入市场的下一代半导体芯片设计都将需要更多的ABF材料，这将导致该市场的复合年增长率进入一个快速扩张的时期。 图表10：ABF应用芯片的主要性能和供应商 ABF载板下游分布广泛，根据华经产业研究院，其2023年预计下游47%为PC，服务器+交换机需求占比达25%，AI芯片相关占比10%。 图表11：2023年ABF载板下游应用 ABF载板未来主要增长动力来自于：1）AI发展，2）Chiplet，3）芯片制程升级带来的ABF载板层数面积增长 1）ChatGPT的发展增加了对算力和AI芯片的需求进而带动ABF载板需求 ChatGPT是OpenAI公司基于GPT模型架构训练的大型语言模型，完成多种自然语言处理任务。在ChatGPT背后，是微软极其昂贵的超级计算机在支撑。具体来讲，ChatGPT的使用依赖大模型，大模型的参数高达至少千亿级，背后要有巨量的算力用来训练。同时，相应服务器/交换机等作为算力核心载体和传输的硬件，采用CPU+加速卡的架构形式，在进行模型的训练和推断时会更具有效率优势，主流加速卡为CPU+GPU模式。CPU,GPU作为ABF载板主要的应用下游，需求上水涨船高，从而带动ABF载板的市场需求。 此外，因为大型科技公司和云计算公司需要使用英伟达芯片来训练和部署其生成式AI应用，英伟达表示受到这些公司对其GPU芯片需求的推动，其数据中心业务第二财季营收为103.23亿美元，同比增长171%，环比增长141%。 图表12：英伟达营收及预测 图表13：英伟达数据中心业务收入及增速 据华经产业研究院数据，2021年全球AI芯片市场规模达到260亿美元，同比增长率接近49%，预计2022年同比增长率可以达到51.92%，2021-2025年的CAGR为29.27%。AI芯片市场规模的快速增长成为拉动ABF载板放量的外部动力。 图表14：2019-2025年全球AI芯片行业市场规模及增速情况： 2）Chiplet处理器芯片市场规模的增长拉动ABF需求 Chiplet即小芯片，原理是将原本一块复杂的SoC芯片，