机械：先进封装之板级封装：产业扩张，重视设备机遇

中泰证券研究所专业｜领先｜深度｜诚信 ｜证券研究报告｜ 先进封装之板级封装： 产业扩张，重视设备机遇 2024.03.15 中泰机械首席：王可 执业证书编号：S0740519080001邮箱：wangke03@zts.com.cn 中泰机械分析师：张晨飞 执业证书编号：S0740522120001Email：zhangcf01@zts.com.cn 板级封装：先进封装重要方向。 •板级封装是在大幅面内实现扇出布线的先进封装工艺。随着半导体行业发展，布线密度提升、I/O端口需求增多共同推动扇出型封装发展。扇出型封装分为扇出型晶圆级封装（FOWLP）与扇出型板级封装 （FOPLP），二者区别在于载板，板级封装重组载板由8寸/12寸wafercarrier转换为大尺寸面板； •板级封装具备产效高、降成本的优势。板级封装面积利用率高减少浪费、一次封装芯片数量多，封装效率更高，规模效应强，具备极强成本优势。根据Yole，随着基板面积提升，芯片制造成本下降，从200mm过渡到300mm大约节省25%的成本，从300mm过渡到板级，节约66%的成本。 •板级封装发展前景广阔。板级封装相比传统封装在提升性能的同时，能够大幅降低成本，板级封装有望代替传统封装成为Sensor、功率IC、射频、链接模块、PMIC等的最佳解决方案。以汽车为例，一辆新能源汽车中半导体价值的77%都将以扇出型封装来生产，而这其中的66%又可以归属于FOPLP技术，板级封装有望成为车规级芯片生产的出色解决方案。根据Yole数据，2022年FOPLP的市场空间大约是11.8亿美元，预计到2026年将增长到43.6亿美元。 多家企业布局，产业化进展有望加速。 •多家企业布局板级封装。板级封装市场参与者包括：半导体OSAT(外包半导体组装测试厂商)、IDM(集成器件制造商)、晶圆代工厂(Foundry)等。目前，三星、日月光、力成科技、群创、华润微、奕斯伟、Nepes等都已切入板级封装。 •面板厂亦有望跨界板级封装。面板厂通过设备改造升级，以及RDL等新工艺段设备导入，可快速投入板级封装，并且可以降低资本开支和生产成本。因此面板厂亦有望投入资本开支，跨界至板级封装市场，加快行业发展。 •板级封装产化化进展有望加速。根据半导体国产化，2023年奕成科技高端板级系统封测集成电路项目投产，标志着中国大陆首座板级高密系统封测工厂正式进入客户认证及批量试产阶段。目前奕成科技、深圳中科四和等企业仍持续扩产，板级封装产业化进展有望加速。 重视设备投资机遇。 •板级封装工艺流程主要分为：芯片重构、再分布层、凸点下金属层、后工序段四个环节。①芯片重构：在基板上涂布（剥离层）和AL（钝化层），之后将DIE贴装于基板上。使用环氧塑封料将重构后的裸片包裹起来，再通过研磨，使DIE接触点的铜柱裸漏；②再分布层：通过涂布、曝光、显影、电镀、刻蚀等工序制造RDL层；③凸点下金属层：在RDL层接触点处种植凸块；④后工序段：芯片终切、编带、检测等。 •板级封装推动设备市场空间增长。（1）对设备提出更高要求，传统设备封装需求提升。i.设备需支持大尺寸板级加工能力；Ⅱ.翘曲：在塑封和移除载板时基板会产生不规律翘曲现象，且翘曲值伴随基板尺寸增大而呈平方式增大，对设备、材料、制造工艺提出更高要求。板级封装发展，推动研磨机、划片机、固晶机、塑封机等传统封装设备价格和需求数量的提升。（2）板级封装带来一系列新设备需求。板机封装包含RDL、凸块等工艺，带来曝光、植球、涂布、键合/解键合、刻蚀等新设备需求。 •设备国产化有望快速发展。半导体设备国产化率持续提升,根据SEMI（国际半导体产业协会）数据显示，中国大陆半导体设备市场在2013年之前占全球比重小于10%，2021年中国大陆在全球市场占比实现28.86%，中国大陆半导体设备市场份额保持上升趋势。一方面，美国对中国半导体产业的限制不断升级，设备国产化需求紧迫；另外，板级封装的核心优势是成本，降本诉求强烈，有利于国产设备导入。 受益标的。新益昌：国产固晶机龙头；芯碁微装：直写光刻设备龙头，先进封装业务快速发展；光力科技：国内半导体划片机龙头；耐科装备：国内塑封设备领先企业。 风险提示。板级封装产业发展不及预期的风险；相关标的业绩不达预期的风险；研报引用数据更新不及时的风险。 目录 CONTENTS 1板级封装：先进封装重要方向，有望迎来快速发展 2工艺与设备梳理 3重视设备投资机遇 4受益标的 5风险提示 目录 CONTENTCONT 中ENTS泰证 1 板级封装：先进封装重要方向，有望迎 来快速发展 领先｜深度 信 板级封装技术（Panellevelpackage，PLP）：在大幅面内实现扇出布线的先进封装工艺。板级封装是指包含大板芯片重构、环氧树脂塑封、高密重布线层（RDL）制作等精密工序的先进封装技术。是在晶圆级封装技术的基础上，考虑到晶圆尺寸限制以及封装利用率低的问题，发展应用大尺寸面板作为芯片塑封前载体，通过增大产能来降低单颗产品成本的技术。 板级封装能够将多个芯片、无源元件和互连集成在一个封装内，与传统封装方法相比，板级封装提供了更大的灵活性、可扩展性和成本效益。 图表1：板级封装产品图表2：晶圆级封装与板级封装 资料来源：Nepes，中泰证券研究所资料来源：AIOT大数据，中泰证券研究所 6 扇出型封装发展前景好，分为扇出型晶圆级封装和扇出型板级封装。 •扇入与扇出（Fanin、Fanout）：区别在于凸点是否超出裸片（Die）的面积，扇入型的IOBump一般只在Die/Chip投影面积内部；扇出型则超出了裸片面积，从而提供了更多的IOBump。 •扇出型封装发展前景优异。随着半导体行业发展，28nm及以下工艺节点逐渐成为主流，传统扇入型封装已经不能完成在其芯片面积内的多层再布线和凸点阵列排布。扇出型封装突破了I/O引出端数目的限制，通过圆片/晶圆重构增加单个封装体面积，之后应用晶圆级封装的先进制造工艺完成多层再布线和凸点制备，切割分离后得到能够与外部电性能互连的封装体。 •扇出型封装分为扇出型晶圆级封装（FOWLP）与扇出型板级封装（FOPLP）。二者区别在于载板，板级封装重组载板由8寸/12寸wafercarrier转换为大尺寸方形面板。 图表3：扇出型封装RDL布线面积更广图表4：扇出型能装降低芯片面积和厚度 资料来源：AIOT大数据，中泰证券研究所资料来源：manz，中泰证券研究所整理7 板级封装是扇出型封装重要方向。 •目前板级封装适用于中低端应用，与WLP应用领域互补；随着技术发展，PLP逐步向10um线宽以下市场发展。FOPLP与FOWLP各自有各自的细分方向，目前行业内扇出型晶圆级封装（FOWLP）应用于I/O密度高和细线宽/线距的高端应用，而扇出型板级封装（FOPLP）则关注于I/O密度低和粗线宽/线距的低端或中端应用，这样扇出型板级封装（FOPLP）可以更好的发挥成本优势，基于扇出型板级封装 （FOPLP）技术，可以实现更高的封装组件密度和性能。目前FOPLP随着技术的发展也在逐渐向10um以下的应用拓展，能够进一步在高密度布线、小间距封装市场发挥作用。 图表5：扇出型晶圆级封装与板级别封装 扇出型晶圆级封装FOWLP 扇出型面板级封装FOPLP 载具 玻璃或硅晶圆或封胶 玻璃面板或印刷电路板或封胶 尺寸 圆形、直径200mm、300mm等 方形，510*515mm、600*600mm等 翘曲 3-10mm 5-15mm 线宽/线距 Downto2/2um Downto10/10um 每单位芯片生产成本 高 低 资料来源：Manz，中泰证券研究所整理 8 板级封装载板材质包括金属、玻璃和高分子聚合物材料，其中玻璃基板发展前景好。玻璃基板具备高互联密度、机械/物理/光学性能优越、耐高温等特点，发展前景良好。 •玻璃基板更好的热稳定性和机械稳定性，能够大幅提高基板上的互连密度，并且具备更好的电气性能，从而实现高密度、高性能的芯片封装。 •玻璃基板具备超低平面度，可减少变形。 图表6：半导体封装基板分类 资料来源：与非网，中泰证券研究所整理9 板级封装发展驱动因素：提高生产效率，降低成本 •面积利用率高，减少物料损耗：晶圆的圆形和芯片的矩形不一致，封装的过程中晶圆出现浪费，而面板本身是矩形的，可以大幅减少浪费。将300mm晶圆级封装与515*510mm板级封装相比，板级封装芯片占用面积比达到93%，而晶圆级封装只有64%。板级封装可大幅提高材料利用率； •封装效率提高，规模效应强：板级封装的面板尺寸有510mm*515mm、600mm*600mm等，远大于晶圆面积，因此封装效率提高。 •更大的有效曝光面积。当前，应用于HPC、IDC、AI等领域的GPU、FPGA等大尺寸超高密度芯片产品尺寸达到60mmx60mm以上，大尺寸产品需要采用拼接的方式进行图形曝光，产能受限、良率降低，而板级封装能够轻松应对大尺寸产品，具备更高产能、提升良率。 图表7：面板级和晶圆级面积利用率对比图表8：面板级和晶圆级单个芯片制造成本对比 资料来源：艾邦半导体，中泰证券研究所资料来源：艾邦半导体，中泰证券研究所 板级封装面积利用率高减少浪费、一次封装芯片数量多，封装效率更高，规模效应强，具备极强成本优势。根据Yole，随着基板面积提升，芯片制造成本下降，从200mm过渡到300mm大约节省25%的成本，从300mm过渡到板级，节约66%的成本。 图表9：面板级和晶圆级单个芯片制造成本对比 资料来源：YOLE，中泰证券研究所 板级封装发展前景：板级封装相比传统封装在提升性能的同时，能够大幅降低成本，因此板级封装会代替传统封装成为Sensor、功率IC、射频、链接模块、PMIC等的最佳解决方案。根据集微网，一辆新能源汽车中半导体价值的77%都将以扇出型封装来生产，而这其中的66%又可以归属于FOPLP（板级扇出封装）技术，板级封装有望成为车规级芯片生产的出色解决方案。 市场规模：根据Yole数据，2022年FOPLP的市场空间大约是11.8亿美元，预计到2026年将增长到43.6亿美元。 众多企业布局板级封装。板级封装市场参与者包括：半导体OSAT(外包半导体组装测试厂商)、IDM(集成器件制造商)、晶圆代工厂(Foundry)等，且斥资巨大。目前，三星、日月光、力成科技、群创、华润微、奕斯伟、Nepes等都已切入板级封装。 面板厂亦有望跨界板级封装。面板厂通过设备改造升级，以及RDL等新工艺段设备导入，可快速投入板级封装，并且可以降低资本开支和生产成本。因此面板厂亦有望投入资本开支，跨界至板级封装市场，有望加快板级封装产业化进程。 图表10：板级封装布局企业 资料来源：manz，艾邦半导体网，中泰证券研究所13 大陆首座高端板级封测项目投产，产业已发展至量产阶段。根据半导体国产化，2023年4月，成都奕成科技有限公司（简称“奕成科技”）高端板级系统封测集成电路项目点亮投产仪式在成都高新西区举行。该项目的投产标志着中国大陆首座板级高密系统封测工厂正式进入客户认证及批量试产阶段。奕成科技是国内先进板级系统封测服务提供商，其技术平台可对应2DFO、2.xD、3DPoP及FCPLP等先进系统集成封装，奕成科技以板级系统封测技术为核心，协同半导体前后端，为客户提供一站式定制化封测解决方案。 板级封装扩产，产业化进程有望加快。根据成都高新2024年2月新闻，奕成科技正为二期产线的扩产进行着设备移机与调试，其洁净室（产线）总面积约20000㎡，无尘等级分别为百级、千级和万级，同时该工厂也是中国大陆封测领域最高标准的洁净厂房。 图表11：板级封装部分产能统计 企业 投资规模 地点 产品类型 目标年产能 弈成科技 55.3亿元 成都 PLP封装（对应封装产品为2D