【正文】 ........................................................................................................................... 41 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................... 42 成都信息工程學(xué)院 光電學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計設(shè)計 5 第一章 近代芯片生產(chǎn)工藝技術(shù)的發(fā)展 集成電路在我國的發(fā)展概況 半導(dǎo)體微電子產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，在全球已逐漸形成微電子設(shè)計、微電子制造（包括代工）和 微電子封裝與測試三大產(chǎn)業(yè)群。其中微電子封裝與測試產(chǎn)業(yè)群與前二者相比屬于高技術(shù)勞動密集型產(chǎn)業(yè)，每年需要大批高、中級技術(shù)人才。我國微電子封裝業(yè)在集成電路產(chǎn)業(yè)中占有十分重要的地位，在長三角、珠三角、京津和成都地區(qū)形成了不同規(guī)模的微電子封裝與測試產(chǎn)業(yè)群， 2020 年銷售收入已達(dá) 345 億元，占國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)的 “半壁河山 ”。 微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向 當(dāng)今全球正迎來以電子計算機為核心的電子信息技術(shù)時代，隨著它的發(fā)展，越來越要求電子產(chǎn)品要具有高性能、多功能、高可靠、小型化、薄型化、便攜化以及將大眾化普及所要求的低成本 等特點。這樣必然要求微電子封裝要更好、更輕、更薄、封裝密度更高，更好的電性能和熱性能，更高的可靠性，更高的性能價格比。 微電子封裝將由封裝向少封裝和無封裝方向發(fā)展。芯片直接安裝技術(shù)，特別是倒裝焊技術(shù)將逐步成為微電子封裝的主流形式。相對國內(nèi)微電子封裝技術(shù)快速發(fā)展的現(xiàn)狀而言，封裝材料業(yè)的發(fā)展顯得不相適應(yīng)。如果說封裝業(yè)已從芯片生產(chǎn)的附屬位置過渡為一個完整的獨立產(chǎn)業(yè)，那么封裝材料業(yè)還在封裝業(yè)的附屬位置上徘徊，還不能形成一個完整的獨立產(chǎn)業(yè)，無法適應(yīng)當(dāng)前封裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。雖然國內(nèi)有基本滿足當(dāng)前封裝業(yè)的一些材料，如環(huán)氧 塑料、引線框架、鍵合金線，但相對技術(shù)含量較低、精度較差、質(zhì)量不穩(wěn)定，很多生產(chǎn)要素還依賴進(jìn)口。例如，約占 12%～ 15%的環(huán)氧樹脂需進(jìn)口， %～10%的酚醛靠進(jìn)口， 75%左右的硅微粉雖然可國內(nèi)配套，但加工的技術(shù)落后只能滿足 DIP產(chǎn)品和 TO 產(chǎn)品，還不能滿足 SOP、 SOT 產(chǎn)品。引線支架幾乎 100%靠進(jìn)口 IC 支架銅帶，90%的分立器件銅帶靠進(jìn)口，一旦銅帶供應(yīng)波動將直接影響整個產(chǎn)業(yè)鏈。隨著封裝技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)品向小型化、輕薄化、高可靠、高性能、低成本方向發(fā)展，其沖壓精度一致性、抗氧化性、包裝等一系列問題立即成為 “瓶頸 ”而制約封裝業(yè)的有序發(fā)展。 隨著載帶自動焊技術(shù)、倒裝焊技術(shù)、 BGA、 CSP 的封裝技術(shù)等新技術(shù)在國內(nèi)封裝業(yè)的引入，新的材料 “瓶頸 ”將進(jìn)一步擴大。因此，突破 “瓶頸 ”刻不容緩。 過去，整個中國國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)十分薄弱，但是附加價值相對較低的封裝測試卻是整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈最強的一環(huán)，占了國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值 59%以上，之所以會有這成都信息工程學(xué)院 光電學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計設(shè)計 6 個現(xiàn)象產(chǎn)生，是因為在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中，封裝測試對資金需求和技術(shù)門檻較低，且人力需求比較高，而國內(nèi)擁有充沛和低廉的勞動資源所致，但這與國際上先進(jìn)封裝測試技術(shù)水平仍有相當(dāng)差距。 根據(jù)中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè) 協(xié)會資料顯示，現(xiàn)階段國內(nèi)從事分立器件及 IC 封裝測試的廠商約有 210 家，其中從事 IC 封裝廠超過 100 家，但實際上有一定水準(zhǔn)封裝測試技術(shù)，且年封裝量超過 1 億顆不到 20 家，預(yù)計未來 3 年內(nèi)，若臺資企業(yè)能夠順利排除法規(guī)限制且產(chǎn)能放量，國內(nèi)將會出現(xiàn)激烈的殺戮淘汰賽或是購并情形。 我國集成電路的發(fā)展 2020 年以來，我國集成電路產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了蓬勃生機，進(jìn)入了高速成長期，呈現(xiàn)出三大特點：一是生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大， 2020 年到 2020 年，集成電路產(chǎn)量和銷售收入年均增長速度超過 30%，是同期全球最高的；二是技術(shù)水平提高較快，芯 片制造技術(shù)從 2020 年的 ?m提高到 ?m，前進(jìn)了三代；三是國有企業(yè)、民營企業(yè)、外資企業(yè)中的 IC 企業(yè)競相發(fā)展，產(chǎn)業(yè)集中度不斷提高，呈現(xiàn)了長三角地區(qū)、環(huán)渤海地區(qū)、珠江三角洲地區(qū)和西部地區(qū)的四大板塊格局。 在集成電路產(chǎn)業(yè)中，封裝測試業(yè)在國內(nèi) IC 產(chǎn)業(yè)中占有重要地位。 2020 年銷售收入達(dá) 345 億元，占國內(nèi) IC 產(chǎn)業(yè)的 49%，在西部地區(qū)這一比重更高。 國內(nèi)封裝測試業(yè)快速增長成為新亮點。 2020 年我國 IC 封裝測試企業(yè)實現(xiàn)銷售收入246 億元，同比增長 %，占整個 IC 產(chǎn)業(yè)鏈銷售收入的 70%，已成為 IC 產(chǎn)業(yè)快速 發(fā)展中的新亮點，是 IC 市場有力的推動者。產(chǎn)能上迅速提升滿足了市場的要求，如長電科技股份、南通富士通、四川安森美、華潤安盛、上海金朋、安靠、浙江華越等公司都在產(chǎn)量銷售收入利潤上獲得歷史佳績。 2020 年整個封裝業(yè)仍處于一個較快的發(fā)展階段。從調(diào)查資料分析，股份制企業(yè)、中外合資、外商獨資、民營企業(yè)如雨后春筍般地涌現(xiàn)。目前我國半導(dǎo)體封裝測試企業(yè)已超過 180 家，主要集中在長三角，其次為珠三角、京津環(huán)渤海地區(qū)。 2020 年半導(dǎo)體分立器件中國市場已占有全球的 1/3，據(jù) CCID 塞迪顧問報告，雖然中國分立器件市場競爭中仍是以日 本企業(yè)為代表的國外廠商具有優(yōu)勢，但國內(nèi)廠商正迎頭趕上，其中半導(dǎo)體封裝業(yè)唯一的上市企業(yè) ——長電科技更成為首次進(jìn)入市場前十五大供應(yīng)商的國內(nèi)企業(yè)。 2020年國內(nèi)分立器件市場規(guī)模達(dá) 億元，同比增長超過 70%，成為市場成長最快的企業(yè)。另外，如中外合資企業(yè)南通富士通公司、無錫華潤、安盛公司、天水華天公司、三星電子（蘇州）公司、瑞薩蘇州公司等都有長足發(fā)展。半導(dǎo)體封裝測試業(yè)仍將是未來三年中在整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)主導(dǎo)地位，是外資向中國快速轉(zhuǎn)移最優(yōu)先考慮的，也是最先成都信息工程學(xué)院 光電學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計設(shè)計 7 與國際先進(jìn)技術(shù)水平接軌，應(yīng)該說是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈最具規(guī)模最 先發(fā)展的一個行業(yè)。 （ 1）國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的主干 ——封裝業(yè)。 2020 年 4 月的報告稱， 2020 年中國國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)值為人民幣 億元，而其中封測產(chǎn)值為 億元，占整體半導(dǎo)體產(chǎn)值的%，清楚地說明目前國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的主要枝干就是封測產(chǎn)業(yè)。不過，因為晶圓制造及 IC 設(shè)計兩者產(chǎn)值在近幾年急速增加，造成封測產(chǎn)值比重逐漸下降，由 2020 年的%下滑到 2020 年的 %， 2020 年還再下滑 個百分點，但 3～ 5 年內(nèi)，封測業(yè)應(yīng)該還可以坐穩(wěn)第一名的位置。 國內(nèi)封裝測試產(chǎn)業(yè)可以細(xì)分為三階段。 1995 年前 ，國內(nèi)的封裝測試絕大部分是依附本土組件制造商（ IDM），如上海先進(jìn)、貝嶺、無錫華晶及首鋼 NEC 等，及部分由合資方式或其他方式合作的外商，如深圳賽意法微電子、現(xiàn)代電子（現(xiàn)已被金朋并購），但投資范圍主要以 PDIP、 PQFP 和 TSOP 為主。 但是 1995 年起，國內(nèi)出現(xiàn)了第一家專業(yè)封裝代工廠 ——阿法泰克，緊接著，由于得到國家政策對發(fā)展 IC 產(chǎn)業(yè)的支持，英特爾（ Intel）、超微（ AMD）、三星電子（ Samsung）和摩托羅拉等國際大廠整合組件制造商（ IDM）擴大投資，紛紛以 1 億美元以上的投資規(guī)模進(jìn)駐到中國國內(nèi)。 2020 年后，中芯、宏力、和艦及臺積電等晶圓代工廠陸續(xù)成立，新產(chǎn)能的開出和相續(xù)擴產(chǎn)，對于后段封裝產(chǎn)能的需求更為迫切，使得專業(yè)封測廠為爭奪訂單，也跟著陸續(xù)進(jìn)駐到晶圓廠周圍，如威宇科技、華虹 NEC 提供 BGA/CSP 及其他高階的封裝服務(wù)、中芯與金朋建立互不排除聯(lián)盟（ NonExclusive Alliance）。 因為晶圓制造開始往高階技術(shù)推進(jìn)，對于封測工藝的要求也開始轉(zhuǎn)向高階產(chǎn)品，這也將會帶動中國國內(nèi)封測產(chǎn)業(yè)在質(zhì)量上進(jìn)一步向上提升。根據(jù) iSuppli 的研究， 2020 年國內(nèi) IC 市場規(guī)模約為 502 億顆，預(yù)估 2020 年時將 會達(dá)到 1 295 億顆，年增長率為 %，至于封裝技術(shù)，較低階的 DIP 將由 2020 年的 65%，下滑到 2020 年的 44%，中高階的SOP、 SOT、 PLCC、 SOP、 YSOP、 QFP 則由 2020 年的 13%，向上攀升到 2020 年的 27%。 （ 2）國內(nèi)封裝測試廠的 4 股勢力?，F(xiàn)階段國內(nèi)具有規(guī)模的封測廠約有 58 家，而這些封測廠可以分為 4 大類，第一類就是國際大廠整合組件制造商的封測廠，第二類是國際大廠整合組件制造商與本土業(yè)者合資的封測廠，第三類臺資封測廠，最后的第四類就是國內(nèi)本土的封測廠。 關(guān)于第一類（國際大廠整合組 件制造商）封測廠，目前在國內(nèi)設(shè)封測廠的外資共有15 家，分別是英特爾、超微、三星電子、摩托羅拉（ Motorola）、飛利浦（ Philips）、國家半導(dǎo)體 （ National Semiconductor） 、開益禧半導(dǎo)體（ KEC）、東芝半導(dǎo)體（ Toshiba）、通用半導(dǎo)體 （ General Electronic Semiconductor） 、安靠（ Amkor）、金朋（ Chip PAC）、聯(lián)合科技（ UTAC）、三洋半導(dǎo)體 （ Sanyo Semiconductor） 、 ASAT、三清半導(dǎo)體，這些廠商主要來自美國、日本以及韓國 ，建廠目的都是因為外商的系統(tǒng)產(chǎn)品內(nèi)銷國內(nèi)便可享有內(nèi)成都信息工程學(xué)院 光電學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計設(shè)計 8 銷稅的優(yōu)惠，目前主要集中在上海、蘇州等長三角周圍城市。第二類封測廠是在國內(nèi)完全開放前，為了要先行卡位而與中國國內(nèi)本土廠商合資的封測廠，一共有 11 家，包括先前所提高的深圳賽意法微電子、阿法泰克（現(xiàn)以改名為上海紀(jì)元微科微電子），以及新康電子、日立半導(dǎo)體（ Hitachi）、英飛凌 （ Infineon） 、松下半導(dǎo)體（ Matsushita）、硅格電子、南通富士通微電子、三菱四通電子、樂山菲尼克斯半導(dǎo)體及寧波銘欣電子，這些業(yè)者的資金主要是來自于中國臺灣、日本，地點則較為分 散，但仍以江蘇、深圳等地為主。第三類主要是臺資封測廠，臺資封測廠商在近三年內(nèi)陸續(xù)加入國內(nèi)市場，數(shù)目約 16家，營運模式多屬于專門封測廠，幾乎臺灣的上市封測公司大都已在國內(nèi)設(shè)廠，分別是威宇科技，銅芯科技、宏盛科技、凱虹電子、捷敏電子、日月光半導(dǎo)體、南茂科技、硅晶科技、京元電子、菱生精密、巨豐電子、超豐電子、珠海南科集成電子、硅德電子及長威電子，這些工廠主要集中在上海、蘇州一帶。營運規(guī)模由于受到臺灣島內(nèi)當(dāng)局法規(guī)限制，相對于臺灣母公司的規(guī)模還有一段差距。第四類國內(nèi)本土廠商，雖然數(shù)量上高達(dá)50 多家，但很多都是屬于地方 國有企業(yè)，而這些國有企業(yè)業(yè)務(wù)繁雜，并不只是經(jīng)營半導(dǎo)體，有些還跨足其他與半導(dǎo)體不相干的產(chǎn)業(yè)，業(yè)務(wù)相對集中在封裝測試上的約有 12 家，包括國內(nèi)最大封測廠的長電科技、華旭微電子、華潤華晶微電子、九星電子、紅光電子、廈門華聯(lián)、華油電子、華越芯裝電子、南方電子及天水永紅。 （ 3）舉足輕重的前 10 大業(yè)者。以營收作為基準(zhǔn)， 2020 年國內(nèi)前 10 大半導(dǎo)體封測廠商依序分別為摩托羅拉、三菱四通、南通富士通、江蘇長電科技、賽意法微電子、松下半導(dǎo)體、東芝半導(dǎo)體、甘肅永紅、上海紀(jì)元微科微電子、華潤華晶微電子。 10 大廠商中，有 4 家是純封裝 測試廠，有 3 家是整合組件制造商，剩下的 3 家則為合資廠商，以下將概述這些廠商近況。排名第一的摩托羅拉是在 1992 年獨資 億美元在天津西青區(qū)建立后段封測廠（ BAT3），占地 10 萬平方米，可以提供的封裝方式為 QFP、 LQFP、MAPBGA、 QFN、 PDIP、 SSOP、 BGA、 SOIC、 TAB 及 Filp Chip，年封裝測試最高可達(dá) 8 億顆 IC 芯片，主要封裝產(chǎn)品為通信 IC 芯片、微處理器（ MPU）、微控制器（ MCU）。第二名的則是位于北京市上地信息產(chǎn)業(yè)基地的三菱四通，為日本三菱與四通集團在 1996年合資成立，占地 萬平方米，總投資金額為 9 064 萬美元，可以提供的封裝方式為DIP、 SOP、 QFP、 TO2 MSIC 及 SCRLM，年封裝測試最高可達(dá) 2 億顆 IC，主要封裝產(chǎn)品為內(nèi)存、電源管理 IC、 ASIC、微控制器。第三名為南通富士通，位于江蘇省南通市，成立于 1997 年，投資金額為 2 800 萬美元，由南通華達(dá)微有限公司和日本富士通各出資 60%、 40%成立，可以提供的封裝方式為 QFP、 LQFP、 SOP、 DIP、 SIP、 SSOP、QFP/LQFP、 LLC、 MCM、 MCP 及 BCC，年封裝測試最高可達(dá) 15 億顆 IC，主 要封裝產(chǎn)品為 DVD Recorder、 ASIC、內(nèi)存等。第四名是江蘇江陰長電科技，是國內(nèi)第一家上市封裝廠（ 2020 年 5 月），成立于 1998 年，總投資金額為 1 500 萬美元，主要是從事 IC與分立組件的封裝、測試及銷售業(yè)務(wù)。屬于 “國家火炬計劃重點高新技術(shù)企業(yè) ”、 “中國成都信息工程學(xué)院 光電學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計設(shè)計 9 電子百強企業(yè) ”之一，位于江蘇省江陰市，可以提供的封裝方式為 TO、 SOT、 SOD、 SOP、SSOP、 SIP、 DIP、 SDIP、