电子6月周专题（06.17—06.22）：Bumping是先进封装技术的重要基础

Bumping是先进封装的核心技术之一 先进封装主要采用倒装（FC）等键合互连的方式来实现电气连接。Bumping是一种新型的芯片与基板间电气互联的方式，这种技术通过在晶圆上制作金属凸块实现。Bumping是诸多先进封装结构与工艺演化延伸的重要基础。 Bumping的重要性在于它是各类先进封装技术得以实现进一步发展演化的基础。倒装芯片（FC）技术、扇出型（FO）封装技术、扇进型（Fan-in）封装技术、芯片级封装（CSP）、三维立体封装（3D）、系统级封装（SiP）等先进封装结构与工艺实现的关键技术均涉及凸块制造技术。 FC芯片出货量增速加快，占比提升 根据Yole数据，2022年全球先进封装芯片出货量为581亿颗，预计2027年出货量有望达到781亿颗，期间CAGR为4.9%。2022年全球倒装芯片（FC）出货量为140亿颗，占先进封装总出货量比重约为24%，预计2027年FC出货量有望达到219亿颗（占比达到28%），期间CAGR达到8.4%，增速高于先进封装芯片总出货量增速。FC芯片出货量的快速增长，对于Bumping产能等需求也越来越大，Bumping市场规模也有望迎来快速增长。 Bumping快速发展带来设备投资机遇 Bumping主要工艺流程包括溅射、光刻、电镀、刻蚀和回流等工艺步骤。基于Bumping的封装前段工艺完成后，将进入后道的封装、组装、测试等后段环节，形成了一套完整的工艺设备体系。Bumping工艺使用了更多前道IC制造的工艺，对于封装设备的要求也更加高。同时随着先进封装市场需求的快速增长，对于封装设备的需求也有望得到快速提升。我们认为，国产半导体前道设备进展迅速，对于精度、性能要求更低的封装设备，国内有望快速完成替代。 投资建议：关注电子板块创新及复苏投资机遇 受益AI等产业快速发展，先进封装产业进展迅速，建议关注先进封装设备材料产业链，相关标的：芯源微、盛美上海、华海清科、中微公司、北方华创、雅克科技、鼎龙股份、华海诚科、德邦科技等。AI PC、AI手机等终端产品的推出，叠加换机周期的到来，有望促进消费电子终端销量重回增长轨道，建议关注AI硬件产业链，相关标的：维信诺等。库存恢复正常，需求逐步回暖，半导体经济周期有望于2024年迎来反弹，建议关注国产IC制造产业链，相关标的：中芯国际、长电科技等。 风险提示：先进封装研发、量产进展不及预期；先进封装设备量产不及预期；先进封装需求不及预期。 1.Bumping市场迎来快速发展 1.1Bumping是先进封装技术的重要基础 凸块制造技术（Bumping）是先进封装的代表技术之一。在业内，先进封装技术与传统封装技术主要以是否采用焊线（即引线焊接）来区分，传统封装一般利用引线框架作为载体，采用引线键合互连的形式进行封装，即通过引出金属线实现芯片与外部电子元器件的电气连接；而先进封装主要采用倒装（FC）等键合互连的方式来实现电气连接。Bumping是一种新型的芯片与基板间电气互联的方式，这种技术通过在晶圆上制作金属凸块实现。Bumping工艺介于产业链前道集成电路制造和后道封装测试之间，是先进封装的核心技术之一。 图表1：传统封装（打线）与先进封装（倒装）对比 Bumping是诸多先进封装结构与工艺演化延伸的重要基础。Bumping的重要性在于它是各类先进封装技术得以实现进一步发展演化的基础。倒装芯片（FC）技术、扇出型（FO）封装技术、扇进型（Fan-in）封装技术、芯片级封装（CSP）、三维立体封装（3D）、系统级封装（SiP）等先进封装结构与工艺实现的关键技术均涉及凸块制造技术。硅通孔技术（TSV）、晶圆级封装（WLP）、微电子机械系统封装（MEMS）等先进封装结构与工艺均是凸块制造技术的演化延伸。 图表2：先进封装关键技术平台 电子封装向着小型化、轻薄化的方向发展，凸块制备工艺呈现出凸块尺寸/凸块间距不断缩小、功能密度不断提高的发展趋势。凸块间距（Bump Pitch）越小，意味着凸点密度增大，封装集成度越高，难度越来越大。如果凸点间距超过20μm，在内部互联的技术上采用基于TCB的微凸块连接技术；HCB铜对铜连接技术可以实现更小的凸点间距（10μm以下）和更高的凸点密度，并带动带宽和功耗双提升。 图表3：凸块间距发展趋势 1.2国内Bumping市场大有可为 目前全球先进封装市场以FC倒装芯片市场为主。根据Yole数据，预计2020-2026年2.5/3D堆叠，层压基板ED封装和扇出型封装的平均年复合增长率较大，分别为24%、25%和15%。未来部分封装技术在特定领域将会有进一步的渗透和发展，比如FO封装在手机、汽车、网络等领域会有较大增量空间；2.5D/3D封装在AI、HPC、数据中心、CIS、MEMS传感器等领域会有较大增量空间。 图表4：全球先进封装细分市场情况（亿美元） 中国先进封装市场具有较大发展空间。根据Yole、集微咨询数据，2022-2023年全球先进封装市场占比为47.2%、48.8%，中国先进封装市场占比为38%、39%。从结构上看，中国先进封装市场占比仍然落后全球市场。 图表5：全球封装市场结构 图表6：中国封装市场结构 FC芯片出货量增速加快，占比提升。根据Yole数据，2022年全球先进封装芯片出货量为581亿颗，预计2027年出货量有望达到781亿颗，期间CAGR为4.9%。 2022年全球倒装芯片（FC）出货量为140亿颗，占先进封装总出货量比重约为24%，预计2027年FC出货量有望达到219亿颗（占比达到28%），期间CAGR达到8.4%，增速高于先进封装芯片总出货量增速。FC芯片出货量的快速增长，对于Bumping产能等需求也越来越大，Bumping市场规模也有望迎来快速增长。 图表7：全球不同先进封装技术芯片出货量（十亿颗） 图表8：2022年不同先进封装技术市场规模份额 先进封装大部分市场被海外地区占据，大陆企业发展空间较大。根据Yole数据，2022年全球先进封装市场规模约为430亿美元，其中CR3达到48%、CR5达到66.6%。 日月光份额第一、占比达到25%，大陆企业长电、通富、华天份额分别排在第5、8、9位，合计份额为15.2%，距离全球龙头仍有较大发展空间。 图表9：2022年全球先进封装市场份额情况 1.3Bumping快速发展带来设备投资机遇 先进封装技术的快速发展，对于设备需求也有望快速提升。先进封装工艺是在原来传统封装工艺上更新或增加了部分工艺，对设备的要求更高。更新工艺部分，对于传统工艺的性能标准在提升，例如背面减薄的翘曲度更平整，晶圆切割的速度、精度更高等，几乎原有传统工艺都在进行升级，使用的设备也在升级。增加工艺部分主要是前道制造基本工艺：光刻、溅射、电镀工艺、光刻胶去胶和金属刻蚀，其中需要用到的设备包括光刻机、PVD、CVD、电镀设备、涂胶显影设备、去胶机、刻蚀机、CMP、临时键合与解键合设备等。 Bumping主要工艺流程包括溅射、光刻、电镀、刻蚀和回流等工艺步骤。首先使用PVD的方法生长出籽晶层，在需要制作凸块的区域进行涂胶、光刻和显影，再通过电化学方式进行镀铜，然后用同样的方式镀上锡银包裹住整个铜柱；利用清洗设备将多余的锡银材料去除，仅留下顶端的锡银和下面的铜柱，然后对籽晶层进行刻蚀，最后利用高温回流设备通过锡银顶端将铜柱与焊盘焊接，形成一个铜凸点。基于Bumping的封装前段工艺完成后，将进入后道的封装、组装、测试等后段环节，将形成一套完整的工艺设备体系。 图表10：Bumping工艺流程 图表11：先进封装前段和后道工艺设备体系 光刻机：凸块制造工艺所涉及的曝光精度仍在微米级，工艺要求相对较低，国产光刻机如上海微电子装备生产的步进式投影光刻机能达到1μm的分辨率，已满足大部分封装段光刻工艺需求。 PVD设备：国内企业早在十几年前就布局了PVD设备的研发，部分前道工艺设备已成为多家客户的基线设备，已经实现先进封装领域的量产应用。 涂胶显影设备：国内企业的涂胶显影设备已经应用于先进封装技术BGA、Flip-Chip、WLCSP、CSP、2.5D、3D等涂胶显影工艺，可实现高黏度PR、PI涂敷及多种显影工艺。龙头企业的涂胶显影设备已连续多年作为主流机型批量应用于海内外先进封测产线。 刻蚀设备：中后道刻蚀设备的各项性能要求明显低于前道刻蚀设备，国内前道刻蚀设备国产化进展较快，国内刻蚀设备能满足大部分封装段刻蚀工艺需求。 电镀设备：国内已有企业实现电镀设备的量产出货，并持续向更高密度封装领域突破，逐步缩小国内外差距。 清洗设备：国内头部清洗设备企业能够覆盖95%的前道清洗步骤，由于中后道清洗要求更低，国内企业有望实现中后道清洗步骤的全覆盖。 2.投资建议：关注电子板块创新及复苏投资机遇 2.1建议关注先进封装产业链 先进封装工艺使用了更多前道IC制造的工艺，对于封装设备的要求也更加高。 同时随着先进封装市场需求的快速增长，对于封装设备的需求也有望得到快速提升。 建议关注先进封装设备标的：芯源微、盛美上海、华海清科、中微公司、北方华创等； 封装材料标的雅克科技、鼎龙股份、华海诚科、德邦科技等。 2.2建议关注半导体复苏周期 自2023年Q3以来，消费电子逐步进入复苏周期，同时多家消费电子终端品牌厂商陆续推出新的AI硬件产品，包括AI PC、AI手机、AI Pin等多种类型。因此我们认为AI PC、AI手机等终端产品的推出，叠加换机周期的到来，有望促进消费电子终端销量重回增长轨道，建议关注AI硬件产业链。相关标的：维信诺等。 下游库存经历较为充分的去化，同时AI相关领域带来新的需求增量，半导体经济周期有望于2024年迎来反弹，建议关注国产IC制造产业链。相关标的：中芯国际、长电科技、芯源微、中微公司等。 3.风险提示 先进封装研发、量产进展不及预期。先进封装是前沿半导体封装技术，需要封测企业不断研发、验证，若进展不及预期，会对产业化进展造成不利影响。 先进封装设备量产不及预期。封测厂商资本开支具有周期性，若先进封装设备厂商验证、量产不及预期，影响设备厂商及时进入封测厂商供应链，进而对设备厂商业务进展造成不利影响。 先进封装需求不及预期。封测厂扩产离不开下游旺盛需求，若国内先进封装需求不及预期，或将对先进封装产业链造成不利影响。