【正文】 資料來源：華泰聯(lián)合證券研究所 BGA 封裝形式帶來的改變之一：就是采用 IC 基板 (IC Substrate)替代引線框架 （ Lead Frame）。 在全球最主要的芯片封裝企業(yè)中， 采用 IC 基板的產(chǎn)品銷售已經(jīng)占到絕大 部分的市場份額。 圖 26： 中國半導(dǎo)體封裝材料市場情況 資料來源： SEMI Industry Research and Statistics,華泰聯(lián)合證券研究所 22 行業(yè)研究 20210331 謹(jǐn)請參閱尾頁重要申明及華泰聯(lián)合證券股票和行業(yè)評級標(biāo)準(zhǔn) 小型化 芯片級封裝 CSP BGA 的興起和發(fā)展盡管解決了 QFP 面臨的困難，但它仍然不能滿足電子產(chǎn)品向 更加小型、更多功能、更高可靠性對電路組件的要求，也不能滿足半導(dǎo)體集成技術(shù)發(fā) 展對進(jìn)一步提高封裝效率和進(jìn)一步接近芯片本征傳輸速率的要求，所以更新的封裝形 式 芯片級封裝 CSP(Chip Scale/Size Package)出現(xiàn)了。與 BGA 相比，同等空間下 CSP 封裝可以將存儲容量 提高三倍。 WLCSP 的封 裝方式，不僅明顯地縮小芯片模塊尺寸，而符合便攜式移動設(shè)備對于內(nèi)部設(shè)計(jì)空間的 高密度需求；另一方面在效能的表現(xiàn)上，更提升了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣扰c穩(wěn)定性。 CSP 所用錫球直徑和球中心距縮小了、更薄了，這樣在相同封裝尺寸時可有更多 的 I/0 數(shù)，使組裝密度進(jìn)一步提高。 如果按照平均每個 BGA 或 CSP 芯片 250300 個引腳的話，我們預(yù)計(jì)目前全球錫球市場規(guī)模已達(dá)到大約 18521 萬億粒 /年。 IC 基板成為 BGA 封裝中關(guān)鍵零組件，成本占比較高。 BGA 封裝不僅工藝流程不 同于上述的傳統(tǒng)形式，在材料上也大不相同。 而且， 當(dāng)集成電路的頻率超過 100MHz 時， 傳統(tǒng)的封裝形式可能會產(chǎn)生相互干擾的現(xiàn)象。 圖 18： 日月光 ASE 對矽品 SPIL 市盈率之溢價 20 15 10 5 0 2021年 1月 2021年 1月 2021年 1月 2021年 1月 市盈率溢價 5 10 資料來源：華泰聯(lián)合證券研究所 18 行業(yè)研究 20210331 謹(jǐn)請參閱尾頁重要申明及華泰聯(lián)合證券股票和行業(yè)評級標(biāo)準(zhǔn) 高密度、多引腳 BGA 隨著電子產(chǎn)品向便攜式、小型化、網(wǎng)絡(luò)化和多媒體化方向的迅速發(fā)展，對電子組 裝技術(shù)提出了更高的要求，新的高密度組裝技術(shù)不斷涌現(xiàn)，其中球柵陣列封裝 BGA （ Ball Grid Array）就是一項(xiàng)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化階段的高密度組裝技術(shù)，現(xiàn)在很多新產(chǎn) 品設(shè)計(jì)時大量地應(yīng)用這種器件。在銅引線鍵合的購買比例中，臺灣占到全球的 39％，菲律賓占到全球的 18％，日本占 3％。 表格 5：重要封裝用金屬特性比較 材料 相對導(dǎo)電 抗拉強(qiáng)度 熱 導(dǎo) 率 金屬活性 布氏硬度 價格 率 （ N/mm2 （ W/mK） 比較 金 銀 銅 鋁 71 100 95 60 130140 160180 200220 7080 222 低 較低 中 高 20 25 40 25 昂貴 貴 中 低 資料來源：華泰聯(lián)合證券研究所 17 行業(yè)研究 20210331 謹(jǐn)請參閱尾頁重要申明及華泰聯(lián)合證券股票和行業(yè)評級標(biāo)準(zhǔn) 但是由于黃金作為貴重金屬，具有明顯的稀缺性，價格昂貴， 導(dǎo)致封裝成本高。引線鍵合的目的是把半導(dǎo)體芯片和外部封裝框架電氣導(dǎo)通，以確保電信號傳遞的 暢通。提升內(nèi)地集成電路企業(yè)的實(shí)力，促進(jìn) 其技術(shù)升級是做強(qiáng)內(nèi)地集成電路企業(yè)的必由之路。 圖 11： 低 I/O 密度封裝形式 圖 12： 高 I/O 密度封裝形式 資料來源：華泰聯(lián)合證券研究所 芯片封裝技術(shù)已經(jīng)歷經(jīng)了好幾代的變遷， 代表性的技術(shù)指標(biāo)飛速發(fā)展， 包 括芯 片面積與封裝面積之比越來越接近， 適用頻率越來越高， 耐溫性能越來越好， 以 及引腳數(shù)目增多， 引腳間距減小， 重量減小， 可靠性提高等等。 “近年來，由于我國集成電路設(shè)計(jì)和芯片制造業(yè)的快速發(fā)展，封測 業(yè)所占比例有所 下降，但仍然占據(jù)我國集成電路產(chǎn)業(yè)的半壁江山。 半導(dǎo)體封裝測試是全球半導(dǎo)體企業(yè)最早向中國轉(zhuǎn)移的產(chǎn)業(yè)。 圖 9： 晶圓企業(yè)數(shù)目隨技術(shù)發(fā)展而減少 資料來源： IBS，華泰聯(lián)合證券研究所 封裝測試行業(yè)最適合中國發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè) 最后再來看芯片封裝 (Package)行業(yè)， 這是一個技術(shù)和勞動力密集產(chǎn)業(yè)，在半導(dǎo) 體產(chǎn)業(yè)鏈中是勞動力最密集的?；仡櫄v史，摩爾定律是正確 的，集成電路的線寬已經(jīng)微米級別發(fā)展到納米級別。 芯片設(shè)計(jì)企業(yè)需要對研發(fā)投入大量的資金。這將有助于行業(yè)集中度的進(jìn) 一步提升?；诩呻娐穼τ趪? 民經(jīng)濟(jì)和國家安全的高度重要性，中國政府對集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展給予了一 貫的高度 關(guān)注，并先后采取了多項(xiàng)優(yōu)惠措施。 圖 5： 半導(dǎo)體封裝市場外包占比持續(xù)上升 圖 6： 代工封裝市場增速超越全行業(yè) 70,000 單位：百萬美元 54% 30% % 25% % 60,000 52% 20% % 50,000 50% 15% % 40,000 48% 10% % % 30,000 46% 5% % % % % 0% 20,000 44% 5% 2021 2021 2021 2021 2021 2021 10,000 42% 10% 0 40% 15% % % 2021 2021 2021 2021 2021 2021 20% IDM封裝市場規(guī)模 專業(yè)代工封裝市場規(guī)模 專業(yè)代工比率 專業(yè)代工市場成長率 封裝及測試市場整體規(guī)模成長率 資料來源： Gartner，日月光 ASE 公司資料，華泰聯(lián)合證券研究所 全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在吸取了 2021 年互聯(lián)網(wǎng)泡沫破滅的教訓(xùn)后，已經(jīng)改變了肆意投 資的策略， 謹(jǐn)慎控制產(chǎn)能，積極改善財(cái)務(wù)結(jié)構(gòu)，低負(fù)債經(jīng)營成為業(yè)界共識。 日本企業(yè)富士 通自 1997 年在中國成立合資企業(yè)從事封裝業(yè)務(wù)以來，就不斷轉(zhuǎn)移其半導(dǎo)體制造業(yè)務(wù)。 在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)整體成長放緩的大趨勢下伴隨的是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和產(chǎn)業(yè)鏈 產(chǎn)能在區(qū)域上的重新分配。 中長期來看，我們預(yù)計(jì)全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的成長放緩。 這種企業(yè)就是所謂的集成設(shè)備制 造商 IDM（ Integrated Device Manufacturers）。產(chǎn)業(yè)鏈上 IC 設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝測試各個環(huán)節(jié)的難度不斷加大， 技 術(shù) 門檻也越來越高。封裝工藝主要有以下功能：功率分配（電源分配）、信號分配、 散熱通道、隔離保護(hù)和機(jī)械支持等。具體的技術(shù) 發(fā)展包括多 I/O 引腳封裝的 BGA 和小尺寸封裝的 CSP 等。 全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)整體成長放緩，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生調(diào)整，產(chǎn)能在區(qū)域上重新分 配。半導(dǎo) 體產(chǎn)業(yè)鏈向?qū)I(yè)化、精細(xì)化分工發(fā)展是一個必然的大趨勢。 半導(dǎo)體封裝的發(fā)展朝著小型化和多 I/O 化的大趨勢方向發(fā)展。 所謂半導(dǎo)體 “封裝（ Packaging） ”，是半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)過程的最后一道工序，是將集成電路用絕 緣的材料打包的技術(shù)。m 發(fā)展到 2021 年推出 Core i 7 的 45nm , 對應(yīng)的晶體管集成度由 萬只發(fā)展到 億只。 圖 3： 全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu) 資料來源： JP Man，華泰聯(lián)合證券研究所 在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初期，大多數(shù)企業(yè)都覆蓋集成電路制造整個產(chǎn)業(yè)鏈的全部工 序，從芯片設(shè)計(jì)到晶圓制造，到最后的封裝測試。 SIA 預(yù)測全球半導(dǎo)體產(chǎn) 業(yè)將由 10 年的快速暴發(fā)恢復(fù)到平穩(wěn)成長，銷售額在 2021 年增長 %， 市場達(dá)到 3187 億美元， 2021 年增長 %，市場達(dá)到 3297 億美元。由于越來越多的半導(dǎo)體產(chǎn)品的業(yè)務(wù)由發(fā)達(dá)地區(qū)向發(fā)展中 地區(qū)遷徙，也加速了價格的下跌。 圖 4： Intel 全球芯片制造基地 資料來源： INTEL，華泰聯(lián)合證券研究所 日本和歐洲半導(dǎo)體企業(yè)在產(chǎn)能轉(zhuǎn)移上也不輸給他們的北美 對手。 預(yù)計(jì)在 20212021 年， 半導(dǎo)體封裝市場將增長到 591 億美元， 而其 中外包代工市場的增速持續(xù)高于全行業(yè)， 占比保持上升趨勢， 有望在 202 2021 年超過 IDM 封裝市場。 針對產(chǎn)業(yè)落后的現(xiàn)狀， 國家也加大了政策的扶持力度。新政較原文件又一差異，主要還增加 了投融資支持等元素，首次提出了從稅收和資金方面全力促進(jìn)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn) 業(yè)的優(yōu)勢企業(yè)發(fā)展壯大和兼并重組，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)資源整合。 歐美、日本企業(yè)經(jīng)過幾十年的技術(shù)積累， 現(xiàn)在已經(jīng)基本把芯片設(shè)計(jì)的 核心技術(shù)掌握在手中，并且建立了壟斷的態(tài)勢。摩爾定律預(yù)測半導(dǎo)體的集成度每 18 個月就翻番。 “馬太 效應(yīng) ”將在晶圓制造產(chǎn)業(yè)顯著體現(xiàn)。半導(dǎo)體封裝行業(yè)是集成電路產(chǎn)業(yè)鏈三層結(jié)構(gòu)中技術(shù)要求要求最低， 同時也是勞動力最密集的一個領(lǐng)域， 最適合中國企業(yè)借助于相對較低的勞動力優(yōu)勢 去切入的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的 。封裝 測試環(huán)節(jié)是我國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中相對成熟的環(huán)節(jié)，其產(chǎn)值一度占據(jù)我國集成電路產(chǎn) 業(yè)總產(chǎn)值的 70%。 而且這個封裝模式本身也在隨著技術(shù)的發(fā)展而逐漸演進(jìn)。 圖 15： 集成電路封裝技術(shù)的歷史演進(jìn) 資料來源： Amkor 公司資料， 華泰聯(lián)合證券研究所 目前，發(fā)達(dá)國家在技術(shù)水平上占有優(yōu)勢，國際集成電路封裝技術(shù)以 BGA、 CSP 為主流技術(shù)路線，而中國本土封測廠商產(chǎn)品以中、低端為主， 封裝形式以 DIP、 SOP、 QFP 為主，并在向 BGA、 CSP 發(fā)展的道路中。在半導(dǎo)體封裝工藝過程中較為關(guān) 鍵的一個步驟就是引線鍵合工藝，也就是把芯片電極面朝上粘貼在封裝基座上，用金 屬絲將芯片電極（ Pad）與引線框架上對應(yīng)的電極（ Lead）通過焊接的方法連接的過 程。由于其優(yōu)異的性能， 目前半導(dǎo)體封裝行業(yè)大多是 采用金線鍵合。 根據(jù) 2021 年 1 月 SEMI 公布的銅引線鍵合的調(diào)查，有 41％的半導(dǎo)體廠商使用銅 引線鍵合。 我 們理解這是市場對于日月光 ASE 在銅引線鍵合技術(shù)方面的領(lǐng)先的一種肯定。當(dāng)集成電路的引腳 數(shù)目超過 208 時， 傳統(tǒng)的封裝方式有一定困難度。 BGA 封裝與 DIP、 SOP 以及 QFP 等封裝的不同不僅僅是在引線外觀上面， 而 更多的是在從芯片設(shè)計(jì)、制造到封裝的整個完整制程中。 IC 基板制造流程與 PCB 產(chǎn)品相 近，但精密度大幅提升，且在材料設(shè)計(jì)、設(shè)備選用、后段制程與 PCB 則有差異。根據(jù)日本富士總 研所統(tǒng)計(jì)， 2021 年全球錫球市場規(guī)模約 9609 億粒 /月（ BGA +CSP 錫球），較 1999 年的 2309 億粒 /月，復(fù)合增長率達(dá) 33%。 如果按照日本電工協(xié)會的定義， CSP 的封 裝效率可以達(dá)到 1:， 也就是說 CSP 可以實(shí)現(xiàn)芯片面積與最后的封裝面積大致等 同。不同于傳統(tǒng)的芯片 封裝方式（先切割再封測）， WLCSP 技術(shù)是先在整片晶圓上進(jìn)行封裝和測試，然后才 切割成一個個的 IC 顆粒，因此封裝后的體積即等同 IC 裸晶的原尺寸。同時 CSP 在相同尺寸的各類 封裝中，可容納的引腳數(shù)最多。目前， 芯片級封裝并沒有確 切的定義。 表格 6： IC 基板在全球主要封裝企業(yè)的普及度 公司名稱 IC 基板產(chǎn)品營收占比（ %） IC 基板產(chǎn)品營收（億臺幣） 日月光 ASE 矽品 SPIL Amkor STATS ChipPAC 60 42 58 58 754 268 539 308 資料來源：公司報告，華泰