半导体封装行业深度：先进封装引领未来，上游设备材料持续受益

半导体封装行业深度：先进封装引领未来，上游设备材料持续受益 电子 评级：看好 日期：2023.12.13 证券研究报告|行业深度 报告要点 半导体封测市场规模稳定增长，中国台湾与大陆厂商行业领先。半导体封测环节使得芯片能够可靠、稳定的进行工作，主要作用包括机械连接、机械保 护、电气连接和散热。受益于半导体行业整体增长，根据Yole数据，2017-2022年全球半导体封测市场规模从533亿美元增长到815亿美元，预计2023年将达到822亿美元，2026年将达到961亿美元。竞争格局方面，根据芯思想研究院数据，2022年全球委外封测（OSAT）厂商Top10合计占比77.98%，主要为中国台湾和中国大陆厂商。其中日月光占比27.11%，排名第1；安靠占比14.08%，排名第2；中国大陆厂商长电科技/通富微电/华天科技/智路封测分列第3/4/6/7名，占比分别为10.71%/6.51%/3.85%/3.48%。 分析师王少南 登记编码：S0950521040001：0755-23375522 ：wangshaonan@wkzq.com.cn 行业表现2023/12/12 17% 10% 2% -6% -14% -22% 2022/122023/32023/62023/9 电子上证综指 深证成指创业板指 后摩尔定律时代，先进封装成为提升系统整体性能的重要突破口。先进封装 主要包括FC（倒装芯片）、WLP（晶圆级封装）、2.5D封装、3D封装、SiP （系统级封装）等。随着摩尔定律日渐趋缓，在Chiplet、HBM等新技术的推动下，先进封装愈发重要，不仅能够实现微型化、高密度集成，还能降低成本，符合高端芯片向更小尺寸、更高性能、更低功耗方向演进的趋势。根据Yole数据，全球封装市场结构中，先进封装占比由2014年的38%提升到了2022年的47.2%，预计2023年将达到48.8%，2026年将首次超过传统封装，占比达到50.2%。市场规模方面，2019为290亿美元，2022年增长至378亿美元，预计2023年将达到408亿美元，2026年将达到482亿美元。 2022年全球先进封装厂商包括日月光、安靠、英特尔、台积电、长电科技、三星、通富微电等。 设备材料作为封装工艺核心环节，国产替代需求迫切。作为半导体封装上游的核心关键，设备和材料直接决定了封装工艺能否顺利完成，目前在相关环 节已有国产厂商布局，但是整体国产化率仍然偏低，国产替代需求迫切。根据SEMI数据，全球半导体封装设备2022年市场规模为57.8亿美元，2023年受消费电子等下游需求不足影响，预计市场规模将下降至45.9亿美元，随着2024年市场需求回暖，预计2024年将达到53.4亿美元。其中划片机、固晶机、引线键合机最为重要，占封装设备整体规模占比分别为28%、30%和23%，此外，塑封机&电镀机占比18%，其他设备合计占比1%。全球半导体封装材料方面，根据SEMI、TECHET和TechSearchInternational数据，2022年为280亿美元，占比38.5%，预计2027年将达到298亿美元。其中封装基板占比最高，超过50%，其次为引线框架和键合丝，此外还包括包封材料、底部填充物、芯片粘接材料、WLP电介质、WLP电镀化学品。 投资建议：在后摩尔定律时代，先进封装对于芯片及系统整体性能提升的重要性愈发明显，同时，作为封装工艺的核心关键，封装设备和材料的国产替代 对于封装行业的自主可控尤为重要，我们看好在先进封装、核心封装设备及材料领域重点布局的相关厂商，有望在先进封装和国产替代浪潮下持续受益。建议关注：长电科技、通富微电、光力科技、兴森科技。 资料来源：Wind，聚源 相关研究 《电子行业半月报：英伟达发布新一代H200GPU，算力需求刺激半导体行业回暖》(2023/12/5) 《电子行业周报：OpenAI举办首届开发者大会，GPT-4Turbo与GPTStore等相继发布》(2023/11/14) 《电子行业点评：消费电子及半导体复苏迹 象显现，行业景气度有望回升》(2023/11/12) 《电子行业周报：苹果发布23FQ4财报，同比下滑趋势有所收窄》(2023/11/7) 《电子行业周报：高通骁龙8Gen3与小米 14齐发，全球智能手机出货量跌幅收窄》 (2023/10/30) 《电子行业周报：美国商务部扩大出口禁令， AI产业链国产替代势在必行》(2023/10/24) 《华为发布会点评：Mate60系列引领创新，全场景新品技术升级》(2023/9/28) 《苹果发布会点评：iPhone15系列创新不断， AppleWatch系列持续升级》(2023/9/13) 《元宇宙行业深度：元宇宙关键入口，VR/AR光学+显示方案带来新机遇》(2023/3/27) 《2023年电子行业投资策略：半导体国产替 代持续加速，汽车电子迎来新机遇》 (2023/1/6) 风险提示：1、宏观经济复苏、消费电子、新能源车等下游需求不及预期；2、产品迭代、技术升级不及预期；3、国内厂商产品验证、导入不及预期。 内容目录 1.半导体封装是芯片制造核心环节，种类丰富多样5 1.1封装技术历经5大发展阶段，技术逐步成熟完善5 1.2后摩尔定律时代，先进封装有望大放异彩10 2.全球半导体封装稳定增长，中国厂商重点布局13 2.1全球封装市场主要由中国台湾及中国大陆厂商主导13 2.2全球先进封装占比逐步增加，2026年有望超过50%16 2.3摩尔定律放缓及AI新需求带动下，龙头企业重点布局Chiplet、CoWoS等新技术19 3.封装设备为核心基础，国产化率亟需提升25 3.1划片机：金刚石切割为主流，日本厂商占据90%份额27 3.2固晶机：贴片环节核心设备，新加坡及荷兰厂商优势明显30 3.3引线键合机：实现芯片与基板的电气连接，美国及新加坡厂商主导33 4.封装材料：市场规模稳步提升，封装基板占比超50%34 4.1封装基板：日本、韩国和中国台湾优势突出，中国大陆厂商奋力追赶36 4.2引线框架：芯片重要载体，日本和中国台湾厂商占据主导38 5.投资建议39 5.1投资观点39 5.2建议关注40 5.2.1长电科技（600584.SH）40 5.2.2通富微电（002156.SZ）40 5.2.3光力科技（300480.SZ）41 5.2.4兴森科技（002436.SZ）41 6.风险提示41 图表目录 图表1：半导体产业链5 图表2：半导体封测产业链5 图表3：半导体封装技术开发流程6 图表4：半导体封装工艺6 图表5：半导体封装作用7 图表6：集成电路封装四大功能7 图表7：半导体封装技术发展趋势7 图表8：集成电路封装发展阶段8 图表9：系统集成等级Level0~39 图表10：封装技术分类9 图表11：先进封装成为后摩尔时代发展趋势10 图表12：半导体封装技术演进路径10 图表13：引线框架封装（表面贴装型）11 图表14：引线框架封装（通孔型）11 图表15：基板封装（球栅阵列BGA和平面网格阵列LGA）11 图表16：晶圆级封装（扇入型WLCSP和扇出型WLCSP）11 图表17：晶圆级封装（RDL）11 图表18：晶圆级封装（倒片封装FlipChip）11 图表19：使用硅通孔技术的芯片剖面图12 图表20：硅通孔堆叠和SiP信号传输路径比较12 图表21：先进封装发展方向及代表性技术12 图表22：先进封装发展方向12 图表23：主要先进封装技术对比13 图表24：大趋势推动全球半导体增长14 图表25：全球半导体封测市场规模（亿美元）14 图表26：中国半导体封测市场规模（亿元）15 图表27：2022年全球委外封测（OSAT）厂商市占率15 图表28：2021年中国封测厂商市占率15 图表29：全球封测行业市场区域占比分布16 图表30：先进封装VS先进制程技术路线图（工艺尺寸）16 图表31：先进封装技术路线图（工艺尺寸）16 图表32：全球半导体封装市场结构17 图表33：中国半导体封装市场结构17 图表34：全球半导体先进封装市场规模（亿美元）18 图表35：中国先进封装市场规模（亿元）18 图表36：2022年全球先进封装厂商Top10（按收入规模，百万美元）18 图表37：2022年中国先进封装厂商Top10（按收入规模，百万美元）18 图表38：2015-2021年中国先进封装占全球比例18 图表39：2022年全球先进封装厂商资本开支（百万美元）19 图表40：2022年全球先进封装厂商资本开支占比19 图表41：先进封装细分市场规模（亿美元）19 图表42：各类先进封装技术在终端中应用20 图表43：全球Chiplet处理器芯片市场规模（亿美元）20 图表44：基于Chiplet的异构架构应用处理器示意图20 图表45：Chiplet联盟UCle各领域主要成员21 图表46：开放式Chiplet封装平台21 图表47：MCM封装22 图表48：RDLInterposer封装22 图表49：SiInterposer封装22 图表50：Chiplet封装形式对比22 图表51：半导体厂商积极布局先进封装23 图表52：台积电先进封装技术23 图表53：2022年半导体大厂先进封装资本开支（亿美元）24 图表54：CoWoS整合过程24 图表55：2022年中国封测厂商销售规模Top10（亿元）25 图表56：中国大陆综合性封测企业先进封装能力排名25 图表57：IC工艺流程及对应半导体设备26 图表58：全球半导体封装测试设备市场规模（亿美元）26 图表59：半导体封装工艺27 图表60：全球半导体封装设备分类及占比27 图表61：中国大陆封装测试设备国产化率27 图表62：晶圆划片分类28 图表63：划片机产业链28 图表64：全球半导体划片机市场格局28 图表65：全球划片机市场规模（亿美元）28 图表66：中国划片机市场规模（亿美元）28 图表67：主要划片机厂商汇总29 图表68：固晶机产业链31 图表69：固晶机下游占比31 图表70：全球固晶机市场规模（亿美元）31 图表71：2018年全球固晶机厂商市占率31 图表72：中国固晶机市场规模（亿元）32 图表73：中国固晶机产销量（万台）32 图表74：主要固晶机厂商汇总32 图表75：引线键合VS倒装芯片键合34 图表76：引线键合工艺步骤34 图表77：全球引线键合机市场规模（亿美元）34 图表78：全球引线键合机市场格局34 图表79：IC工艺流程及对应半导体材料35 图表80：全球半导体封装材料市场规模（亿美元）35 图表81：2022年全球半导体封装材料细分产品结构35 图表82：封装材料细分情况36 图表83：全球PCB市场规模（亿美元）36 图表84：2021年全球PCB下游应用领域结构36 图表85：2021-2026年全球PCB行业分产品市场规模（亿美元）及增速37 图表86：中国台湾/日本/韩国封装基板情况37 图表87：2020年封装基板市场格局38 图表88：全球ABF载板市场格局38 图表89：冲压和蚀刻引线框架对比38 图表90：QFP引线框架结构图39 图表91：引线框架原材料成本占比39 图表92：2015-2029年全球引线框架市场规模（亿美元）39 图表93：2020年全球引线框架市场格局39 1.半导体封装是芯片制造核心环节，种类丰富多样 1.1封装技术历经5大发展阶段，技术逐步成熟完善 半导体产业链中，Fabless模式下产业分工明确，按照设计-制造-封测的上中下游模式进行分工协作，设计公司通常完成电路、版图设计等，晶圆代工企业负责晶圆加工，封测代工企业进行晶圆切割、芯片封装及测试等工作。最终将芯片成品交付终端用户，下游应用包括消费电子、汽车、通信、工业、航空航天等领域。 图表1：半导体产业链 资料来源：甬矽电子招股书，五矿证券研究所 半导体封装是指对通过测