2024后摩尔定律时代下先进封装开辟设备市场新前景

后摩尔定律时代下，先进封装开辟设备市场新前景 电子行业周报（20240603-20240607） 核心结论 证券研究报告 行业周报|电子 2024年06月10日 在摩尔定律发展放缓的背景下，先进封装通过创新封装手段实现芯片更紧密的集成，优化电气连接，满足了人工智能、高性能计算等技术发展对芯片性能的要求。 随着集成电路尺寸越来越小，线宽越来越细，接口密度不断提升，先进封装技术成为未来集成电路制造的重要发展方向。先进封装技术通过优化连接、在同一个封装内集成不同材料、线宽的半导体集成电路和器件等方式提升集成电路的连接密度和集成度。随与传统封装相比，先进封装的差异主要体现在技术、性能、集成度、应用领域上。 先进封装有四大要素，Bumping、RDL、Wafer和TSV，具备其中任意一种技术即可被认为是先进封装。 先进封装除了对传统封装中用到的减薄机、划片机、固晶机、塑封机等提出更高要求外，主要的增量体现在前道设备需求上，包括薄膜沉积设备、刻蚀机、光刻机、电镀设备、清洗机等，另外相对于传统的引线键合，先进封装则采用倒装芯片键合、混合键合等。先进封装要求在晶圆划片前融入封装工艺步骤，大量使用RDL、Bumping和TSV等工艺技术。先进封装工艺技术涉及与晶圆制造相似的光刻、显影、刻蚀、剥离等步骤，从而使得晶圆制造与封测前后道制程中出现中道交叉区域。 先进封装扩产给本土设备厂商带来发展机遇。目前半导体封测设备整体国产化率仍偏低，各类封装设备的市场份额主要被海外厂商占据，但近年来随着全球半导体产能向中国大陆转移，一些本土半导体封装设备厂商逐渐成长起来。随着先进封装产线扩产推进，对相关设备的需求也将增加，国内封装设备厂在先进封装领域积极布局，有望在国产替代大潮中获取更多市场份额。 建议关注： 设备：芯源微（涂胶显影、临时键合、解键合、清洗）、拓荆科技（已覆盖薄膜沉积、混合键合）、中微公司（TSV硅通孔刻蚀）、华海清科（已覆盖CMP、减薄）、北方华创（刻蚀、薄膜沉积）、光力科技（划片）、耐科装备（塑封）、ASMPT（键合）、BESI（固晶、塑封）等 封测：通富微电、长电科技、甬矽电子、华天科技 风险提示：市场竞争加剧，半导体行业周期波动，市场风险偏好下降 分析师 贺茂飞S0800521110001 18217567458 hemaofei@research.xbmail.com.cn 相关研究 电子：OLED扩产利好材料国产化导入—电子行业周报（20240527-20240531）2024-06-04 电子：利基型存储全面起涨，芯片设计公司业绩加速回暖—电子行业周报 （20240520-20240524）2024-05-27 电子：半导体24年一季报总结：半导体景气复苏拐点或已现—电子行业周报 （20240506-20240510）2024-05-13 索引 内容目录 一、后摩尔定律时代下，先进封装开辟设备市场新前景4 二、本周电子板块行情回顾11 2.1行业行情11 2.2个股表现12 2.3陆股通动态15 2.4台股月度营收动态15 三、本周行业新闻18 四、风险提示19 图表目录 图1：传统封装工艺流程及对应设备5 图2：传统封装和先进封装工艺流程及对应设备对比6 图3：扇入型晶圆级芯片封装工艺步骤6 图4：扇出型晶圆级芯片封装工艺步骤6 图5：RDL封装工艺步骤7 图6：倒装封装工艺步骤7 图7：TSV硅通孔封装工艺7 图8：先进封装处于晶圆制造与封测制程中的交叉区域8 图9：临时键合、解键合工艺流程8 图10：中国大陆先进封装产线9 图11：本周（20240603-0607）电子行业下跌0.46%11 图12：本周15个电子子板块中共有4个板块取得相对沪深300（-0.16%）的超额收益11 图13：本周电子（申万）行业指数下跌0.46%12 图14：本周费城半导体指数上涨3.20%12 图15：本周电子行业涨幅前五12 图16：本周电子行业涨幅后五12 图17：本周300亿市值以上电子公司涨幅前五13 图18：本周300亿市值以上电子公司涨幅后五13 图19：本周涨幅靠前的境外重点电子公司14 图20：本周涨幅靠后的境外重点电子公司14 图21：台股晶圆代工板块重点公司22M1-24M4月度营收走势15 图22：台股封测板块重点公司22M1-24M4月度营收走势15 图23：台股存储模组板块重点公司22M1-24M4月度营收走势16 图24：台股存储IC板块重点公司22M1-24M4月度营收走势16 图25：台股模拟IC板块重点公司22M1-24M4月度营收走势16 图26：台股消费IC板块重点公司22M1-24M4月度营收走势16 图27：台股硅晶圆板块重点公司22M1-24M4月度营收走势16 图28：台股显示驱动IC板块重点公司22M1-24M4月度营收走势16 图29：台股面板板块重点公司22M1-24M4月度营收走势17 表1：封装技术持续演进4 表2：各类半导体封装设备主要厂商10 表3：各类半导体封测设备国产率10 表4：重点公司股价涨幅（截至2024/6/7）13 表5：境外重点公司涨跌幅（截至2024/6/7）14 表6：本周陆股通净流入前五名和后五名15 表7：中国台湾重点半导体公司月度业绩情况（单位：亿新台币）17 一、后摩尔定律时代下，先进封装开辟设备市场新前景 先进封装技术通过优化连接、在同一个封装内集成不同材料、线宽的半导体集成电路和器件等方式提升集成电路的连接密度和集成度。随着集成电路尺寸越来越小，线宽越来越细，接口密度不断提升，先进封装技术成为未来集成电路制造的重要发展方向。 与传统封装相比，先进封装的差异主要体现在技术、性能、集成度、应用领域上。 技术差异：先进封装采用的多种创新封装技术，如2.5D/3D堆叠、晶圆级封装（WLCSP）、扇出型封装（FO）、倒装（FC）、系统级封装（SiP）等。传统封装通常采用比较成熟的技术，如引线框架封装、通孔插装型封装、表面贴装型封装等。 性能差异：先进封装提供更高的电气性能，能实现更快的信号传输、更高的带宽。集成度差异：先进封装可以将多个芯片集成到一个封装中，实现更高的集成度。 应用领域差异：先进封装适用于对性能、尺寸和集成度有较高要求的应用，如人工智能、高性能计算、移动设备等。而传统封装适用于成本敏感和对性能要求不高的应用。 表1：封装技术持续演进 阶段 起始时间 封装形式 具体典型的封装形式 第一阶段 20世纪70年代以前 通孔插装型封装 晶体管封装（TO）、陶瓷双列直插封装（CDIP）、塑料双列直插封装（PDIP）、单列直插式封装（SIP）等 第二阶段 20世纪80年代以后 表面贴装型封装 塑料有引线片式载体封装（PLCC）、塑料四边引线扁平封装（PQFP）、小外形表面封装（SOP）、无引线四边扁平封装（PQFN）、双边扁平无引脚封装（DFN）等 第三阶段 20世纪90年代以后 球栅阵列封装（BGA） 塑料焊球阵列封装（PBGA）、陶瓷焊球阵列封装（CBGA）、带散热器焊球阵列封装（EBGA）、倒装芯片焊球阵列封装（FC-BGA） 晶圆级封装（WLP） 芯片级封装 （CSP） 引线框架型CSP封装、柔性插入板CSP封装、刚性插入板CSP封装、圆片级CSP 封装 第四阶段 20世纪末开始 多芯片组封装（MCM） 多层陶瓷基板（MCM-C）、多层薄膜基板（MCM-D）、多层印制板（MCM-L) 系统级封装（SiP）、芯片上制作凸点（Bumping） 第五阶段 21世纪前十年开始 晶圆级系统封装-硅通孔（TSV）、扇出型集成电路封装（Fan-Out）、三维立体封装（3D）等 资料来源：艾森股份招股说明书，西部证券研发中心 先进封装有四大要素，Bumping、RDL、Wafer和TSV，具备其中任意一种技术即可被认为是先进封装。 Bumping：指在芯片表面制作凸点，通过小型球状导体材料实现芯片与基板电气互连。其优势在于高端口密度、短传输路径、短信号延迟、优良热传导。 RDL：重布线层技术，一种先进封装工艺。在晶圆表面沉积金属层和相应的介质层，并形成金属布线，对I/O端口进行重新布局，将其布局到新的、占位更为宽松的区域。RDL带来了更多的引脚数量，也能够替代一部分芯片内部线路的设计。 Wafer：可用作芯片的基底和晶圆级封装的载体，也可以与硅基板一同实现2.5D集成。 TSV：硅通孔技术。通过导电物质的填充，实现硅通孔的垂直电气互连，实现芯片之间互连，减小互联长度及信号延迟，实现芯片间的低功耗，高速通讯，增加宽带和实现器件集成的小型化。 图1：传统封装工艺流程及对应设备 资料来源：大族封测招股说明书，西部证券研发中心 对于传统封装工艺，需要用到的封装设备包括减薄机、划片机、固晶机、焊线机、塑封机、切筋机等。 先进封装除了对传统封装中用到的减薄机、划片机、固晶机、塑封机提出更高要求外，主要的增量体现在前道设备需求上，包括薄膜沉积设备、刻蚀机、光刻机、电镀设备、清洗机等，另外相对于传统的引线键合，先进封装则采用倒装芯片键合、混合键合等。先进封装要求在晶圆划片前融入封装工艺步骤，大量使用RDL、Bumping和TSV等工艺技术。先进封装工艺技术涉及与晶圆制造相似的光刻、显影、刻蚀、剥离等步骤，从而使得晶圆制造与封测前后道制程中出现中道交叉区域。 图2：传统封装和先进封装工艺流程及对应设备对比 资料来源：灼识咨询，西部证券研发中心 减薄机：主要用于对晶圆进行背面磨削，以减少晶圆的厚度，这有助于减小芯片的体积，提高封装的密度和散热性。 划片机：用于将经过减薄的晶圆切割成单个芯片。 固晶机：将单个芯片精确地放置并固定到封装基板上，为后续的电气连接和保护提供基础。 键合机：键合机用于建立芯片与封装基板之间的电气连接。传统的键合方式是使用金属线将芯片的电极与基板上的焊盘连接起来。在先进的封装中，可能使用倒装芯片技术直接连接。 塑封机：用于将固晶和键合后的芯片封装在塑料或其他材料的外壳中，以提供机械保护、防潮、防化学腐蚀等。 图3：扇入型晶圆级芯片封装工艺步骤图4：扇出型晶圆级芯片封装工艺步骤 资料来源：SK海力士官网，西部证券研发中心资料来源：SK海力士官网，西部证券研发中心 图5：RDL封装工艺步骤图6：倒装封装工艺步骤 资料来源：SK海力士官网，西部证券研发中心资料来源：SK海力士官网，西部证券研发中心 图7：TSV硅通孔封装工艺 资料来源：SK海力士官网，西部证券研发中心 图8：先进封装处于晶圆制造与封测制程中的交叉区域 资料来源：艾森股份招股说明书，西部证券研发中心 图9：临时键合、解键合工艺流程 资料来源：芯源微2023年报，西部证券研发中心 随着5G、人工智能、高新能计算等技术的发展，对半导体器件性能的要求不断提高，先进封装技术展现出提升芯片性能的优势，吸引全球半导体封测厂商在该领域进行持续布局。中国大陆先进封装产线也处于快速发展中，包括长电科技、通富微电、盛合晶微、华天科技等在内的厂商纷纷加速布局先进封装。 图10：中国大陆先进封装产线 资料来源：半导体综研，西部证券研发中心 先进封装扩产给本土设备厂商带来发展机遇。目前半导体封测设备整体国产化率仍偏低，各类封装设备的市场份额主要被海外厂商占据，但近年来随着全球半导体产能向中国大陆转移，一些本土半导体封装设备厂商逐渐成长起来。随着先进封装产线扩产推进，对相关设备的需求也将增加，国内封装设备厂在先进封装领域积极布局，有望在国产替代大潮中获取更多市场份额。 表2：各类半导体封装设备主要厂商 设备类型 外资厂商 本土厂商 减薄机 DISCO、东京精密等 中电科、华海清科、晶盛机电、迈为股份等 划片机 DISCO、东京精密、ADT等 光力科技、大族激光、中电科等 固晶机 BESI、ASMPT、Canon、Shinkawa等 华封科技、新益昌等 键合设备 ASMPT、E