先进封装材料专题（一）：ABF载板材料设备领航，关注玻璃基新方向

/ 电子设备行业专题研究 先进封装材料专题（一）：ABF载板材料设备领航，关注玻璃基新方向 / 2024年02月27日 【投资要点】 先进封装产业趋势明确，重点关注工艺、材料和设备的破局之路。高算力需求驱动封装方式的演进，2.5D/3D、Chiplet等先进封装技术市场规模逐渐扩大，多芯片、异质集成、芯片之间高速互联成为发展重 点，Intel、台积电等厂商纷纷布局。由于结构堆叠、芯片算力提升等因素影响，先进封装技术目前还面临一些问题，例如晶圆翘曲、焊点可靠性问题、TSV可靠性问题、RDL可靠性问题以及封装散热问题，寻找更合适的材料、采用新的工艺以及更精确先进的设备成为破局重点。 封装基板是先进封装中的重要材料，关注相关产业链的国产替代进程。先进封装的载板以高端ABF载板为主，其成本构成中主要包括ABF 膜、BT芯板、铜箔、电镀药水等，目前包括ABF载板及相关材料的供应主要掌握在海外厂商手中，国产替代成为发展趋势。载板方面，日系、台系厂商占比较高，兴森科技、深南电路等大陆企业在加速布局；ABF膜方面，日本味之素长期处于垄断地位，供应紧张，生益科技、华正新材、宏昌电子等厂商配合下游载板客户进行核心材料的国产替代；电镀药水方面，安美特等厂商占据重要地位，天承科技等厂商积极进行先进封装基础液、电镀添加剂以及ABF载板电镀药水的研发，目前取得不错进展；设备方面，高端产品的产线一直由海外企业垄断，芯碁微装等厂商在载板直写光刻设备、先进封装直写光刻设备等领域进行国产化，趋势明确。 关注先进封装未来发展方向——玻璃基板。Intel率先对先进封装的 未来局势做了判断，其认为玻璃具有更独特的性能，在平坦度、热稳 定性和机械稳定性等方面都有更好的表现，因此可以满足更高密度、更高性能的芯片封装需求。相比于有机基板，玻璃基板可显著改善电气和机械性能，能满足更大尺寸的封装需求，是未来先进封装发展的重要方向。 【配置建议】 关注封装基板产业链的国产替代。载板方面，重点关注兴森科技、深南电路；ABF膜和基板方面重点关注生益科技，建议关注华正新材、宏昌电子；电镀药水方面重点关注天承科技；设备方面，重点关注芯碁微装。 【风险提示】 下游需求复苏不及预期； 原材料价格波动风险； 国产替代进程不及预期； 竞争加剧影响盈利能力。 挖掘价值投资成长 强于大市（维持） 东方财富证券研究所 证券分析师：邹杰 证书编号：S1160523010001 联系人：刘琦 电话：021-23586475 相对指数表现 14.30% 5.51% -3.27% -12.06% -20.84% -29.63%2/274/276/278/2710/2712/27 电子设备沪深300 相关研究 《迎接电子创新和超额收益大年》 2024.01.31 《算力、光模块需求高景气，智能网联化、卫星通信前景可期》 2024.01.18 《汽车电子系列报告之四：智能座舱域环境感知和人机交互系统》 2023.12.27 《PCB板块三季度跟踪：需求整体弱反弹，看好新技术带来的新方向》 2023.12.20 《谷歌发布Gemini，关注智算国产化》 2023.12.12 行业研究 电子设备 证券研究报告 正文目录 1.先进封装产业趋势明确，工艺、材料和设备是关键4 1.1.先进封装市场规模持续增长，大厂纷纷布局4 1.2.解决痛点的关键是工艺、材料和设备6 2.先进封装材料之一：封装基板8 2.1.在封装成本中占比较高8 2.2.基板、ABF膜、电镀药水等亟需国产替代9 2.3.关注玻璃基板等新材料的应用趋势11 3.投资机会13 3.1.兴森科技：ABF载板放量在即13 3.2.深南电路：FCBGA中高阶产品进展顺利13 3.3.生益科技：基板材料和积层胶膜国产替代14 3.4.华正新材：CBF膜进展顺利15 3.5.天承科技：先进封装基础液和电镀添加剂进入最终验证阶段16 3.6.宏昌电子：与晶化科技合作增层膜新材料17 3.7.芯碁微装：先进封装设备确定性较强18 图表目录 图表1：相比于传统封装，先进封装整体性能更优，能支持更高算力需求4 图表2：各厂商在先进封装技术中的布局4 图表3：基于封装技术的参与者画像5 图表4：2022-2028年全球先进封装市场规模占比预计将从47%提升至55%5 图表5：移动和消费是先进封装的主要应用领域，未来几年电信和基础设施增速较快5 图表6：移动和消费是先进封装的主要应用领域，未来几年电信和基础设施增速较快6 图表7：先进封装面临的挑战以及应对措施6 图表8：美国发布《国家先进封装制造计划愿景》的优先投资领域7 图表9：封装基板在封装中材料成本占比较高8 图表10：封装基板增长幅度遥遥领先8 图表11：FCBGA封装基板的结构9 图表12：基板材料性能对比9 图表13：积层绝缘膜的应用流程10 图表14：ABF膜材料性能对比10 图表15：ABF膜的应用结构10 图表16：ABF膜的应用领域10 图表17：玻璃基板成为未来重要发展趋势11 图表18：玻璃基板优势显著12 图表19：兴森科技近两年利润受到FCBGA项目拖累下滑严重13 图表20：兴森科技毛利率基本稳定，净利率受到新项目拖累13 图表21：深南电路23年由于需求影响营收和利润有所下滑14 图表22：深南电路23年毛利率和净利率略有下滑14 图表23：生益科技近两年营收和利润有所下滑15 图表24：生益科技近两年盈利能力整体呈下滑趋势15 图表25：华正新材半导体封装材料主要包括BT封装材料和CBF积层绝缘膜 ..........................................................................................................................15 图表26：华正新材近两年营收和利润有所下滑15 图表27：华正新材近两年盈利能力整体呈下滑趋势15 2 2017 图表28：华正新材CBF积层绝缘膜应用场景16 图表29：天承科技客户情况16 图表30：天承科技23年营收有所下滑，利润下滑幅度较小17 图表31：天承科技近两年盈利能力整体呈上升趋势17 图表32：天承科技ABF载板沉铜产品已经达到业界要求的技术水准17 图表33：晶化科技ABF增层材料18 图表34：芯碁微装营收和利润长期增长18 图表35：芯碁微装盈利能力维持稳定18 图表36：封装基板产业链受益标的估值比较表（截至2024年2月22日）19 2017 1.先进封装产业趋势明确，工艺、材料和设备是关键 1.1.先进封装市场规模持续增长，大厂纷纷布局 先进封装可以满足更高性能需求。AI芯片高算力需求催生封装方式的演进，区别于传统封装，先进封装一般是指会采用硅通孔（TSV）、重布线层（RDL）、微凸点、硅中介层等技术。目前市场主流先进封装技术大致分为扇出型（FO）封装技术、2.5D/3D封装技术和Chiplet技术。先进封装的内存带宽更高、性能更优、成本整体偏高，可以实现多芯片、异质集成、芯片之间高速互联。 图表1：相比于传统封装，先进封装整体性能更优，能支持更高算力需求 封装类型 内存带宽 能耗比 芯片厚度 芯片发热 封装成本 性能形态 传统封装 低 低 高 中 低 平面、芯片之间缺乏高速 低 互联 FOWLP 中 高 低 低 中 中多芯片、异质集成、芯片 2.5D/3D 高 高 中 高 高 高之间高速互联 资料来源：《田文超,谢昊伦,陈源明等.人工智能芯片先进封装技术[J].电子与封装,2024,24(01):21-33.》，东方财富证券研究所 大厂纷纷布局先进封装。先进封装是后摩尔时代全球集成电路的重要发展趋势，也是解决芯片封装小型化、高密度等问题的关键途径。伴随着下游服务器等市场对高算力的强劲需求，推动半导体封装朝着多功能、小型化、便携式的方向发展。 图表2：各厂商在先进封装技术中的布局 资料来源：《田文超,谢昊伦,陈源明等.人工智能芯片先进封装技术[J].电子与封装,2024,24(01):21-33.》，东方财富证券研究所 2017 图表3：基于封装技术的参与者画像 资料来源：Yole咨询机构，东方财富证券研究所 先进封装市场规模持续增长。根据Yole统计和猜测，2022年，先进封装市场占比47%，预计到2028年占比将达到55%；从整体市场规模来看，2022年先进封装市场规模为442.6亿美元，预计2028年整体市场份额达到785.5亿美元，CAGR为10.03%。 图表4：2022-2028年全球先进封装市场规模占比预计将从47%提升至55% 资料来源：Yole咨询机构，东方财富证券研究所 图表5：移动和消费是先进封装的主要应用领域，未来几年电信和基础设施增速较快 资料来源：Yole咨询机构，东方财富证券研究所 2017 移动和消费是先进封装的主要应用领域。根据Yole的统计和预测，2022年，移动与消费占整个先进封装市场份额的70%，这个细分市场预计2022年 至2028年期间的复合年均增长率为7%，截至2028年将占先进封装市场份额的61%；电信与基础设施领域增速最快，预期2022-2028年CAGR约为17％；预计2028年汽车与运输将占9%的市场份额，而医疗、工业和航空航天/国防等其他细分市场将占3％。 图表6：移动和消费是先进封装的主要应用领域，未来几年电信和基础设施增速较快 资料来源：Yole咨询机构，东方财富证券研究所 1.2.解决痛点的关键是工艺、材料和设备 先进封装面临诸多问题，工艺、材料、设备等是破局重点。由于结构堆叠、芯片算力提升等因素影响，先进封装技术目前还面临一些问题，例如晶圆翘曲、焊点可靠性问题、TSV可靠性问题、RDL可靠性问题以及封装散热问题，这些问题不很好的解决可能会影响芯片性能。 根据相关研究，针对上述问题，在生产制造过程中主要从工艺、材料、设备等方面进行控制，研发更适合、性能更好的材料是对每一类问题都非常有效的措施，因此本报告主要从先进封装中材料的升级来进行梳理。 图表7：先进封装面临的挑战以及应对措施 存在的 问题 问题具体描述 方法建议 晶圆翘曲 严重影响后续磨削减薄、切割等封装步骤工艺精度，带来界面分层、焊点断裂及裂片等诸多可靠性问题 ①工艺上，优化封装过程中温度、湿度、冷却速度以及气压等因素来减小热应力的影响②材料上，采用与晶圆CTE接近的封装材料③设备上，使用高精度检测设备 焊点可靠性 可能会因为服役环境影响而产生柯肯达尔孔洞、裂纹扩展、焊点断裂破碎等失效现象 材料上，研发高可靠性扩散阻挡材料及性能更优的焊料 合金 TSV可靠性 开裂分层、电性能可靠性、空洞、热可靠性等问题 ①材料上，研发新材料抑制衬底损耗、降低热失配的影响②结构上，使用同轴空气间隙TSV等新结构③工艺上，使用通孔双面分布填充的工艺减小填充难度 2017 RDL可靠性 走线开裂、电可靠性、精度问题、短路故障等问题 ①材料上，研发合适的介电材料减小与铜线之间CTE差异②工艺和设备上，设计更合适且精确的制程设备 封装散热 芯片堆叠、内埋无源器件、封装尺寸缩小等会对散热性产生影响 研发新的材料、使用更合适的工艺 资料来源：《田文超,谢昊伦,陈源明等.人工智能芯片先进封装技术[J].电子与封装,2024,24(01):21-33.》，东方财富证券研究所 美国国家标准与技术研究院发布的《国家先进封装制造计划的愿景》公布了NIST最优先投资的先进封装领域包括：①封装材料和基板，②设备、工具和工艺，③先进封装组件的电力传输和热管理，④光通信和连接器，⑤Chiplet（芯粒）生态系统，⑥多芯粒系统与自动化工具的协同设计。 图表8：美国发布《国家先进封装制造计划愿景》的优先投资领域 领域 具体描述 材料和基板 新基板必须满足一系列严格要求，以确保封装的质量和性能达到最佳水平。首先，新基