先进封装设备深度报告：AI等驱动先进封装加速发展，关注优质“卖铲人”

先进封装设备深度报告： AI等驱动先进封装加速发展，关注优质“卖铲人” 【华西机械团队】 刘泽晶：S1120520020002 2023年2月19日 核心观点 AI等驱动先进封装产业加速，HBM/CoWoS成为重要增长点。1）供给端：全球范围内，日月光、英特尔、三星、台积电等OSAT、IDM、FAB厂商龙头均积极布局先进封装，长电科技、通富微电、华天科技等OSAT龙头同样具备较强市场竞争力。此外，华为积极布局先进封装领域，有望成为先进封装产业化重要推动者。2）需求端：AI、HPC需求放量背景下，英伟达、AMD相继推出GPU新品，HBM和CoWoS产能供给紧张，海力士、三星、台积电等扩产动力强劲，有望明显拉动2.5D/3D封装市场需求，Yole预计2027年全球先进封装市场规模有望达到572亿美元，2021-2027年CAGR约10%，具备持续扩张潜力。 先进封装技术路线快速升级，不断催生新的工艺需求。1）FC封装：核心工艺变革在于新增凸块制备，涉及光刻、涂胶显影、刻蚀等传统图形化工艺，同时对电镀铜需求度较高。2）WLP封装：为实现晶圆和凸块的电气连接，WLP封装主要新增再布线层（RDL），主要涉及光刻、涂胶显影、刻蚀、溅射沉积、电镀铜等传统制程类制备工艺。3）2.5D/3D封装：相较2D封装，硅通孔（TSV）为2.5D/3D封装核心增量技术工艺，涉及TSV刻蚀、气相薄膜沉积、电镀铜、CMP等工艺。为进一步提升器件集成度，2.5D/3D封装对于晶圆减薄技术要求明显提升，同时催生临时键合和解键合新需求，以及混合键合等高密度互联等工艺。 先进封装带动设备需求显著提升，国产设备加速实现进口替代。1）对于传统的后道设备，主要体现在技术迭代&升级，量价齐升趋势明显：（1）划片设备：光力科技并购ADT引领进口替代，激光渗透率有望快速提升；（2）键合设备：先进封装由wire bond变为die bond，倒装键合、晶圆键合需求快速放量，拓荆科技、芯源微等企业积极布局晶圆键合领域；（3）固晶设备：对于贴片的精度、效率提出更高技术要求，华封科技、快克智能、新益昌等加大先进封装固晶机布局，国产替代进度有望加速；（4）塑封/切筋成型设备：压塑封装工艺占比有望快速提升，文一科技和耐科装备产业化突破有望快速落地；（5）减薄设备：3D封装需求放量&堆叠层数持续增加，减薄需求大幅提升，华海清科率先实现3D IC超精密减薄产业化突破；（6）电镀设备：凸块、RDL、TSV等工艺催生新的高技术指标电镀需求，盛美上海等为国内稀有的电镀设备供应商。2）先进封装新增凸块、RDL层、TSV等图形化工艺，泛前道工艺设备需求为新增量，从订单弹性和赛道国产化率角度来看，我们认为先进封装对于光刻、涂胶显影、量/检测等赛道的拉动作用相对较大。1）光刻设备：图形化核心工艺，激光直写光刻有望对掩膜光刻实现一定程度替代，上海微电子、芯碁微装等布局领先；2）涂胶显影设备：芯源微在后道已占据较高份额，下游扩产有望带动订单弹性；3）量/检测设备：2.5D/3D封装催生大量新增量/检测需求，中科飞测在后道先进封装领域布局领先。此外，先进封装对于薄膜沉积设备、去胶机、刻蚀机、清洗机等需求同样为新增量，看好前道相关企业在先进封装领域的降维优势。 投资建议：AI等驱动下先进封装行业加速发展，设备需求显著提升，叠加国产替代，看好相关投资机会：1）传统后道环节：键合设备受益标的拓荆科技、芯源微；减薄设备受益标的华海清科；电镀设备受益标的盛美上海；划片设备受益标的光力科技、德龙激光、大族激光等；固晶设备受益标的新益昌、快克智能等；塑封设备受益标的耐科装备、文一科技。2）泛前道工艺设备：受益标的芯源微（涂胶显影设备等）、中科飞测（量测设备）、芯碁微装（光刻机）等。风险提示：先进封装产业化不及预期、封测行业景气度下滑、设备新品产业化不及预期等。 目录 投资建议与风险提示 1.1中国大陆封测产业较为成熟，具备全球市场竞争力 相较晶圆制造、IC设计，中国大陆封测产业发展较为成熟，具备较强全球竞争力。1）中观层面来看，2021年全球集成电路销售额达到4597亿美元，其中封测占比仅约为13%。对于中国大陆市场，封装测试发展较早，2004年在集成电路产业中的销售额占比高达52%，2021年下降至26%，仍明显高于全球平均水平。2）微观层面来看，长电科技、通富微电、华天科技三家封测龙头长期位居全球封测企业市占率前十名，进一步验证中国大陆封测产业的全球竞争力。 1.2“后摩尔”时代背景下，先进封装具备较强应用必要性 纵观芯片封装发展历史，微型化、集成化为行业发展大趋势。封装技术的发展思路为追求芯片性能不断提高、系统微型化&集成化，大致可分为四段发展历史，2000年前依次经历了直插型封装、表面贴装、面积阵列封装三个阶段，“小型化、轻薄化、窄间距、高集成度”为主要发展趋势。在此基础上，2000年以后封装行业开始从两维向三维发展，采用堆叠、异质整合等设计理念，逐步衍生出晶圆级封装（WLP）、2.5D/3D封装等工艺技术路线。 1.2“后摩尔”时代背景下，先进封装具备较强应用必要性 1.2“后摩尔”时代背景下，先进封装具备较强应用必要性 芯片性能需求持续提升背景下，先进封装有望加速渗透。核心驱动力包括： 1）从技术端来看：芯片性能提升主要依赖于增多晶体管数量（正比于芯片面积），但由于芯片尺寸受限于光罩极限，且良率随尺寸增大而降低，前道晶圆加工技术迭代趋于瓶颈，先进封装成为维持摩尔定律、超越光罩极限的有效方法。特别地，对于中国大陆市场，在美、日、荷相继加大设备制裁的背景下，先进制程晶圆制造产业化短期受阻，先进封装有望成为弯道超车的重要技术路线。 2）从成本端来看：随着工艺节点微缩，先进制程制造成本加速增加。Chiplet等先进封装工艺将大芯片拆解成多颗芯粒，以搭积木的形式将不同功能、不同合适工艺节点制造的芯粒封装在一起，可快速灵活开发，降低开发成本与周期。 1.2“后摩尔”时代背景下，先进封装具备较强应用必要性 从制造工艺端来看，为持续提升集成度，先进封装从最初的倒装封装(FC)，逐步向晶圆级封装(WLP)、2.5D/3D封装等迭代。 1.2“后摩尔”时代背景下，先进封装具备较强应用必要性 在日趋完善丰富的先进封装工艺基础上，系统级封装(SIP)、Chiplet等设计理念快速落地，进一步带动先进封装产业发展。特别地，Chiplet（芯粒）利用先进封装方法将不同工艺/功能的芯片进行异质集成，具备工艺良率高、可拓展性强、成本低，突破制造工艺限制等优势。从设计制造角度来看，Chiplet核心思想为“先分后合”，其中架构设计为“分”的关键，先进封装为“合”的关键。从产业化进展来看，Intel、AMD、Marvell等半导体龙头积极布局Chiplet领域，2022年3月Intel牵头并联合9家公司指定通用芯粒互连技术（UCIe）标准，大幅改善Chiplet产业生态，有望反向带动先进封装工艺需求放量。 1.3海内外半导体大厂纷纷布局，先进封装产业化加速推进 全球范围内来看，OSAT、IDM、FAB厂均在积极布局先进封装领域。 1）OSAT厂商：日月光重点布局WLP和2.5D封装，安靠重点布局SWIFT（2D）和SLIM（3D）封装；2）IDM厂商：英特尔和三星在先进封装领域的资本开支位居全球前五，其中英特尔核心技术包括EMIB（2.5D）和Foveros（3D），三星不仅涉及I-Cube（2.5D）和3D SIP封装，还在面板级封装领域具备较强竞争力。3）FAB厂商：2022年台积电在先进封装领域资本开支达到40亿美元，稳居全球第二，核心技术包括InFO（2D）、CoWoS（2.5D）、SoIC（3D）等，成功构建“3D Fabric”平台。 1.3海内外半导体大厂纷纷布局，先进封装产业化加速推进 1.3海内外半导体大厂纷纷布局，先进封装产业化加速推进 对于中国大陆市场，OAST企业在先进封装领域已具备较强市场竞争力。1）长电科技：2021年在先进封装领域实现收入48.41亿美元，位居全球第四，全面掌握2.5D/3D、WLP、FO、SiP、TSV等先进封装核心技术，并积极布局Chiplet、PLP面板级封装等领域；2）通富微电：根据公司2022年年报，公司全面布局2.5D/3D、WLP、SiP、FO等先进封装领域，客户端和AMD紧密合作，是国内少数具备7nm、Chiplet先进封装技术规模化量产能力。3）华天科技：已掌握3D、FO、WLP等先进封装技术，并重点推进2.5D、UHDFO、FOPLP等领域；4）晶方科技：根据公司2022年年报，公司是晶圆级TSV封装技术领先者，重点聚焦以CIS为代表的智能传感器市场。 图：中国大陆封测厂商同样积极布局先进封装领域 通富微电 长电科技 华天科技 晶方科技 掌握2.5D/3D集成技术、晶圆级与扇出封装技术、系统级封装（SiP）、倒装（FC）、硅通孔（TSV）、MEMS与传感器封装技术，并加大Chiplet、PLP面板级封装实用技术研发。 在Chiplet、WLP、SiP、FO、2.5D/3D堆叠等均有布局和储备，具备7nm、Chiplet先进封装技术规模量产能力。和AMD紧密合作，是其最大封装测试供应商（订单占比80%以上）。 掌握TSV、WLP、FO、SIP等先进封装技术，为晶圆级TSV封装技术领先者，是全球将WLCSP专注应用在以影像传感器为代表的传感器领域的先行者和引领者。 已掌握3D、FO、WLP、SiP、FC、TSV等主要先进封装技术，推进2.5DInterposer（RDL+MicroBump）项目研发，积极布局UHDFO、FOPLP等先进封装技术。 1.3海内外半导体大厂纷纷布局，先进封装产业化加速推进 特别地，华为积极布局先进封装领域，有望成为先进封装产业化重要推动者。华为持续加大研发投入，研发费用率逐年提升，2022年华为研发费用高达1615亿元，研发费用率为25.1%，较2018年提升11pct。根据国家知识产权局公开信息，2022-2023年华为陆续公布15条芯片堆叠封装相关发明专利，显示了华为在先进封装领域的投入力度和创新能力。在不提升制程工艺前提下，芯片堆叠可以提升芯片产品性能，我们认为一定程度上可以缓解先进制程卡脖子问题，并进一步带动先进封装需求放量。 此外，作为国产存储IDM龙头，长存、长鑫同样积极布局先进封装领域，有望成为后续行业发展重要推进者。 1.4先进封装市场持续扩张，HBM/CoWoS将成重要增长点 整体来看，全球范围先进封装市场规模稳健增长，渗透率稳步提升。据Yoledevelopment数据，2021年全球先进封装市场规模约321亿美元，2027年有望达到572亿美元，期间CAGR约10%，核心增长驱动力在于先进封装渗透率快速提升，2021年约为45%，2027年有望达到52%。对于中国大陆市场，先进封装渗透率更低，2023年仅约39%，明显低于全球（47%）。往后来看，受益于AI、服务器、数据中心、汽车电子等需求放量，看好国内先进封装市场加速放量。 1.4先进封装市场持续扩张，HBM/CoWoS将成重要增长点 细分技术路线来看，倒装封装（FC）仍为先进封装市场主体，2.5D/3D封装、FO（扇出）封装市场规模有望快速扩张。 1）从市场占比来看，根据yole数据，2022年全球先进封装市场中，FCCSP和FCBGA合计高达54%，FC仍为先进封装主要构成。此外，2022年2.5D/3D封装全球市场占比约为20%，同样是重要组成部分。2）从增速来看，根据yole数据，2.5D/3D、FCCSP、FO封装较为靠前，2021-2027年CAGR分别达到14%、13%和11%。受益于HBM、3D NAND需求放量&堆叠层数增多，全球3D封装市场规模有望加速放量，2026年有望达到102亿美元，2019-2026年CAGR高达29%。 1.4