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2023集成電路行業(yè)先進封裝成為行業(yè)競爭趨勢
集成電路封測包含封裝和測試兩個環(huán)節(jié)。其中封裝是將通過測試的晶圓加工得到獨立芯片的過程,使電路芯片免受周圍環(huán)境的影響,起著保護芯片、增強導(dǎo)熱(散熱)性能、實現(xiàn)電氣和物理連接、功率分配、信號分配,以溝通芯片內(nèi)部與外部電路的作用,它是集成電路和系統(tǒng)級板如印制板(PCB)互連實現(xiàn)電子產(chǎn)品功能的橋梁,主要有電氣特性的保持、芯片保護、應(yīng)力緩和及尺寸調(diào)整配合四大功能。
測試主要是對芯片產(chǎn)品的性能和功能進行測試,并挑選出功能、性能不符合要求的產(chǎn)品,主要有直流參數(shù)測試、交流參數(shù)測試 、功能項目測試、混合信號模塊測試、模擬模塊測試 、射頻模塊測試、
隨著下游終端電子產(chǎn)品需求的提升和下游廠商備貨庫存的提高,全球集成電路封裝測試市場規(guī)模增長顯著,由2016年的516億美元增長至2020年的591億美元。未來,隨著5G通信、AI、大數(shù)據(jù)、自動駕駛、元宇宙、VR/AR等技術(shù)不斷落地并逐漸成熟,全球集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模將進一步提升,從而帶動集成電路封測行業(yè)的發(fā)展,預(yù)計2022年全球集成電路封裝測試市場規(guī)模將達733億美元。
近年來,中國封測企業(yè)通過海外并購快速積累先進封裝技術(shù),先進封裝技術(shù)已與海外廠商同步,但先進封裝產(chǎn)品的營收在總營收的占比與中國臺灣及美國封測巨頭企業(yè)存在一定差距。國內(nèi)封測龍頭企業(yè)江蘇長電進入全球前三,市占率達14.0%。
制造方面,近年來受益于集成電路產(chǎn)業(yè)加速向中國大陸轉(zhuǎn)移,集成電路進口替代也將加快步伐。根據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù), 2021 年我國集成電路總生產(chǎn)量從 2011 年的 761.80 億塊增長至的 3,594.30 億塊,年復(fù)合增長率為 16.78%;2022年1-2月我國集成電路產(chǎn)量達573.3億塊。而作為對照,2021年國內(nèi)集成電路進口金額從 2011 年的 1,701.99 億美元增長4,325.54 億美元,年復(fù)合增長率為 4.42%。可見近年來我國集成電路生產(chǎn)速度快于集成電路進口增長速度,表明我國集成電路行業(yè)國產(chǎn)替代速度加快,集成電路生產(chǎn)量不斷提高,已部分實現(xiàn)國產(chǎn)替代。
在集成電路制程方面,“摩爾定律”認為集成電路上可容納的元器件的數(shù)目,約每隔18-24個月便會增加一倍,性能也將提升一倍。長期以來,“摩爾定律”一直引領(lǐng)著集成電路制程技術(shù)的發(fā)展與進步,自1987年的1um制程至2015年的14nm制程,集成電路制程迭代一直符合“摩爾定律”的規(guī)律。但2015年以后,集成電路制程的發(fā)展進入了瓶頸,7nm、5nm、3nm制程的量產(chǎn)進度均落后于預(yù)期。隨著臺積電宣布2nm制程工藝實現(xiàn)突破,集成電路制程工藝已接近物理尺寸的極限,集成電路行業(yè)進入了“后摩爾時代”。“后摩爾時代”制程技術(shù)突破難度較大,工藝制程受成本大幅增長和技術(shù)壁壘等因素上升改進速度放緩。由于集成電路制程工藝短期內(nèi)難以突破,通過先進封裝技術(shù)提升芯片整體性能成為了集成電路行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢。
隨著5G通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、視覺識別、自動駕駛等應(yīng)用場景的快速興起,應(yīng)用市場對芯片功能多樣化的需求程度越來越高。在芯片制程技術(shù)進入“后摩爾時代”后,先進封裝技術(shù)能在不單純依靠芯片制程工藝實現(xiàn)突破的情況下,通過晶圓級封裝和系統(tǒng)級封裝,提高產(chǎn)品集成度和功能多樣化,滿足終端應(yīng)用對芯片輕薄、低功耗、高性能的需求,同時大幅降低芯片成本。因此,先進封裝在高端邏輯芯片、存儲器、射頻芯片、圖像處理芯片、觸控芯片等領(lǐng)域均得到了廣泛應(yīng)用。
系統(tǒng)級封裝可以把多枚功能不同的晶粒(Die,如運算器、傳感器、存儲器)、不同功能的電子元器件(如電阻、電容、電感、濾波器、天線)甚至微機電系統(tǒng)、光學(xué)器件混合搭載于同一封裝體內(nèi),系統(tǒng)級封裝產(chǎn)品靈活度大,研發(fā)成本和周期遠低于復(fù)雜程度相同的單芯片系統(tǒng),日益成為先進封裝市場增長的重要動力。
傳統(tǒng)WB工藝,芯片通過金屬線鍵合與基板連接,電氣面朝上;倒裝芯片工藝是指在芯片的I/O焊盤上直接沉積,或通過RDL布線后沉積凸點,然后將芯片翻轉(zhuǎn),進行加熱,使熔融的焊料與基板或框架相結(jié)合,芯片電氣面朝下。與WB相比,F(xiàn)C封裝技術(shù)的I/O數(shù)多;互連長度縮短,電性能得到改善;散熱性好,芯片溫度更低;封裝尺寸與重量也有所減少。與應(yīng)用FC技術(shù)的SiP芯片不同,F(xiàn)C芯片的沉積凸點更多,密度更大,大大減小了對面積的浪費。相比應(yīng)用FC技術(shù)的SiP芯片來說,F(xiàn)C芯片有著諸多的優(yōu)勢,比如更小的封裝尺寸與更快的器件速度。

