【導(dǎo)讀】產(chǎn)業(yè)鏈上IC設(shè)計(jì)、本投入越來(lái)越大。由單個(gè)企業(yè)覆蓋整個(gè)產(chǎn)業(yè)。鏈工藝的難度顯著加大。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)和不發(fā)達(dá)地區(qū)將會(huì)根據(jù)自身的優(yōu)勢(shì)在半導(dǎo)體產(chǎn)。業(yè)鏈中有不同側(cè)重地發(fā)展。速有望超越全行業(yè)。芯片設(shè)計(jì)行業(yè)的技術(shù)壁壘和晶圓制造行業(yè)的資金壁壘決定了，在現(xiàn)階段，封裝測(cè)試行業(yè)將是中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。在傳統(tǒng)封裝工藝中，黃金成本占比最高。目前采用銅絲替代金絲是一個(gè)大。用銅絲引線鍵合的芯片產(chǎn)品出貨占比的上升有助于提高封裝企。半導(dǎo)體封裝的發(fā)展朝著小型化和多I/O化的大趨勢(shì)方向發(fā)展。發(fā)展包括多I/O引腳封裝的BGA和小尺寸封裝的CSP等。TSV等新技術(shù)有望推動(dòng)給芯片封裝測(cè)試帶來(lái)革命性的進(jìn)步。中國(guó)本土的封裝測(cè)試企業(yè)各有特點(diǎn)：通富微電最直接享受全球產(chǎn)能轉(zhuǎn)移；勢(shì)享受最高毛利率的同時(shí)通過(guò)投資實(shí)現(xiàn)技術(shù)的飛躍。封裝行業(yè)升級(jí)換代的過(guò)程中提升自己的行業(yè)地位。同時(shí)用工成本的上升將直接影響半導(dǎo)體封裝企業(yè)的盈利能。長(zhǎng)電科技-國(guó)內(nèi)本土封裝龍頭.....

　　

【正文】 18％，日本占 3％。銅引線鍵合的先行者 —臺(tái)灣日月光 ASE 表示， ―采用銅引線鍵合 的封裝供貨量截至 2021 年 9 月累計(jì)達(dá)到了 10 億個(gè)，實(shí)現(xiàn)了不亞于金線的質(zhì)量 ‖。另 外，臺(tái)灣日月光集團(tuán)預(yù)計(jì) 2021 年底的累計(jì)供貨量將達(dá)到 20 億個(gè)， 2021 年底之前將 購(gòu)買 4000 臺(tái) 銅引線鍵合裝置。 從日月光 ASE 2021 年第一季、第二季的財(cái)報(bào)上就可 以明顯看出銅引線鍵合所帶來(lái)的毛利率提升效應(yīng)，第二季單季獲利大增 36%，表現(xiàn)優(yōu) 于預(yù)期。日月光 ASE 預(yù)計(jì)在 2021 年，銅引線鍵合芯片的出貨量將超過(guò)傳統(tǒng)的金絲鍵 合芯片。 在封裝行業(yè)內(nèi)， 對(duì)于在采用銅引線鍵合技術(shù)較為領(lǐng)先的企業(yè)， 在二級(jí)市場(chǎng)估值 上往往享受一定的溢價(jià)。 參照同在臺(tái)灣市場(chǎng)的日月光 ASE 和矽品 SPIL， 我們可以 發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)對(duì)日月光 ASE 的認(rèn)可度好于矽品 SPIL，給予日月光 ASE 一定的估值優(yōu)惠。 我 們理解這是市場(chǎng)對(duì)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。 圖 18： 日月光 ASE 對(duì)矽品 SPIL 市盈率之溢價(jià) 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(jià) 5 10 資料來(lái)源：華泰聯(lián)合證券研究所 18 行業(yè)研究 20210331 謹(jǐn)請(qǐng)參閱尾頁(yè)重要申明及華泰聯(lián)合證券股票和行業(yè)評(píng)級(jí)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(duì)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(shí)大量地應(yīng)用這種器件。 圖 19： 半導(dǎo)體封裝的歷史技術(shù)演進(jìn)路線 資料來(lái)源：華泰聯(lián)合證券研究所 根據(jù) IC Insight 的統(tǒng)計(jì)， 2021 年全球采用 BGA 和 CSP 封裝的芯片出貨大約為 200 億顆， 約占 17%， 而 IC Insight 預(yù)計(jì)這一數(shù)字在 2021 年將達(dá)到 700 億顆， 占 比達(dá)到 39%。 圖 20： BGA 封裝形式市場(chǎng)份額不斷提升 資料來(lái)源： IC Insight，華泰聯(lián)合證券研究所 19 行業(yè)研究 20210331 謹(jǐn)請(qǐng)參閱尾頁(yè)重要申明及華泰聯(lián)合證券股票和行 業(yè)評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn) BGA 技術(shù)的研究始于 20 世紀(jì) 60 年代，最早被美國(guó) IBM 公司采用。在 20 世紀(jì) 80 年代，人們對(duì)電子電路小型化和 I/O 引線數(shù)提出了較高的要求。為了適應(yīng)這一需求， QFP 的引腳間距目前已從 發(fā)展到了 。由于引腳間距不斷縮小， I/O 引 線數(shù)不斷增加，封裝體積也不斷加大，給電路組裝生產(chǎn)帶來(lái)了許多困難，導(dǎo)致成品率 下降和組裝成本的提高。另一方面由于受器件引腳框架加工精度等 制造技術(shù)的限制， 已是 QFP 引腳間距的極限，這都限制了組裝密度的提高。當(dāng)集成電路的引腳 數(shù)目超過(guò) 208 時(shí)， 傳統(tǒng)的封裝方式有一定困難度。 而且， 當(dāng)集成電路的頻率超過(guò) 100MHz 時(shí)， 傳統(tǒng)的封裝形式可能會(huì)產(chǎn)生相互干擾的現(xiàn)象。 圖 21： QFP 封裝形式 圖 22： BGA 封裝形式 資料來(lái)源：公開(kāi)資料，華泰聯(lián)合證券研究所 BGA 的 I/O 端子以圓形或柱形焊點(diǎn)按陣列形式分布在封裝下面，引線間距大，引 線長(zhǎng)度短，這樣 BGA 消除 了精細(xì)間距器件中由于引線而引起的翹曲的問(wèn)題。 BGA 技 術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可增加 I/O 數(shù)和間距，消除 QFP 技術(shù)的高 I/0 端口數(shù)帶來(lái)的生產(chǎn)成本和可 靠性問(wèn)題。 BGA 技術(shù)的出現(xiàn)是 IC 器件從四邊引線封裝到陣列焊點(diǎn)封裝的一大進(jìn)步，它實(shí)現(xiàn) 了器件更小、引線更多，以及優(yōu)良的電性能，另外還有一些超過(guò)常規(guī)組裝技術(shù)的性能 優(yōu)勢(shì)。這些性能優(yōu)勢(shì)包括高密度的 I/O 接口、良好的熱耗散性能，以及能夠使小型元 器件具有較高的時(shí)鐘頻率。目前 BGA 封裝形式已經(jīng)成為大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)的主流 選擇。 從多個(gè)封裝企業(yè)的數(shù)據(jù)來(lái) 看， BGA 類產(chǎn)品出貨占比飛速上升。 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(gè)完整制程中。 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。目前 BGA 的封裝形式有兩種實(shí)現(xiàn)方式， 一種是仍然采用金屬引線鍵合工藝， 但是沒(méi)有引線框架，而是采用 IC 基板 （ Substrate）來(lái)代替引線框架；另一種是采用倒置芯片工藝（ Flip Chip） , 在芯片上 采用凸點(diǎn)工藝（ Bumping）而直接跳過(guò)了金屬引 線鍵合步驟。 20 行業(yè)研究 20210331 謹(jǐn)請(qǐng)參閱尾頁(yè)重要申明及華泰聯(lián)合證券股票和行業(yè)評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 圖 23： 采用金屬引線鍵合的 BGA 封裝結(jié)構(gòu) 圖 24： 采用倒置芯片的 BGA 封裝結(jié)構(gòu) 資料來(lái)源：華泰聯(lián)合證券研究所 BGA 封裝形式帶來(lái)的改變之一：就是采用 IC 基板 (IC Substrate)替代引線框架 （ Lead Frame）。除了 BGA 和 CSP 之外的其它封裝形式幾乎都是采用引線框架。 引線框架封裝技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，應(yīng)用范圍也很廣泛，主要是用于引線鍵合互連的 芯片。引線框架是芯片散熱、導(dǎo)電的途徑，也是芯片的機(jī)械物理支撐。 BGA 封裝形 式所采用的 IC 基板實(shí)現(xiàn)和引線框架相同的功能，主要用以承載 IC，內(nèi)部布有線路用 以導(dǎo)通芯片與電路板之間訊號(hào)，除了承載的功能之外， IC 基板尚有保護(hù)電路、專線、 設(shè)計(jì)散熱途徑、建立零組件模塊化標(biāo)準(zhǔn)等附加功能。 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。 IC 基板成為 BGA 封裝中關(guān)鍵零組件，成本占比較高。 BT 樹(shù)脂是 BGA 封裝中應(yīng)用最廣 的基板。 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(chǎng)份額。 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(yíng)收占比（ %） IC 基板產(chǎn)品營(yíng)收（億臺(tái)幣） 日月光 ASE 矽品 SPIL Amkor STATS ChipPAC 60 42 58 58 754 268 539 308 資料來(lái)源：公司報(bào)告，華泰聯(lián)合證券研究所 從臺(tái)灣地區(qū)芯片設(shè)計(jì)廠商來(lái)看， 所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品采用 IC 基板的比例也已經(jīng)大幅上 升。 表格 7： IC 基板在臺(tái)灣芯片設(shè)計(jì)企業(yè)的普及度 公司名稱 MediaTek MStar Realtek Novatek Ralink IC 基板產(chǎn)品營(yíng)收占比 （ %） 40 70 20 20 90 引線框架產(chǎn)品營(yíng)收占比 （ %） 60 30 80 10 10 資料來(lái)源：公司報(bào)告，華泰聯(lián)合證券研究所 21 行業(yè)研究 20210331 謹(jǐn)請(qǐng)參閱尾頁(yè)重要申明及華泰聯(lián)合證券股票和行業(yè)評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn) BGA 封裝形式帶來(lái)的改變之二：信號(hào)引出形狀由傳統(tǒng)的插針式或者壓腳式變成 球體式。業(yè)內(nèi)一般將滿足 BGA、 CSP 封裝要求的錫球統(tǒng)稱為 BGA 錫球，其中 BGA 封裝要求錫球球徑介于 之間，平均每平方英寸約植 200500 顆錫球； CSP 封裝要求的錫球球徑介于 之間，平 均每平方英寸約植 300500 顆。配合線路的密集型逐漸提升，錫球的粒徑呈現(xiàn)逐步縮小的趨勢(shì)。根據(jù)日本富士總 研所統(tǒng)計(jì)， 2021 年全球錫球市場(chǎng)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(zhǎng)率達(dá) 33%。 如果按照平均每個(gè) BGA 或 CSP 芯片 250300 個(gè)引腳的話，我們預(yù)計(jì)目前全球錫球市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到大約 18521 萬(wàn)億粒 /年。 圖 25： BGA 封裝用錫球 資料來(lái)源：華泰聯(lián)合證券研究所 從整 個(gè)中國(guó)半導(dǎo)體封裝材料市場(chǎng)來(lái)看， 未來(lái)幾年引線框架的市場(chǎng)成長(zhǎng)已經(jīng)放緩， 發(fā)展的重心主要是在 IC 基板、鍵合金屬絲以及其它封裝材料上。 圖 26： 中國(guó)半導(dǎo)體封裝材料市場(chǎng)情況 資料來(lái)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(qǐng)參閱尾頁(yè)重要申明及華泰聯(lián)合證券股票和行業(yè)評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 小型化 芯片級(jí)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(duì)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(duì)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(jí)封裝 CSP(Chip Scale/Size Package)出現(xiàn)了。目前， 芯片級(jí)封裝并沒(méi)有確 切的定義。日本電子工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì) CSP 規(guī)定是芯片面積與封裝尺寸面積之比大于 80%。 日本松下電子工業(yè)公司將封裝每邊的寬度比其芯片大 毫米以內(nèi)的產(chǎn)品稱為 CSP。 CSP 是目前體積最小的封裝之一。 如果按照日本電工協(xié)會(huì)的定義， CSP 的封 裝效率可以達(dá)到 1:， 也就是說(shuō) CSP 可以實(shí)現(xiàn)芯片面積與最后的封裝面積大致等 同。 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(shí)可有更多 的 I/0 數(shù)，使組裝密度進(jìn)一步提高。引腳數(shù)相同封裝， CSP 的面積不到 QFP 的十分 之一，只有 BGA 的三分之一。與 BGA 相比，同等空間下 CSP 封裝可以將存儲(chǔ)容量 提高三倍。同時(shí) CSP 在相同尺寸的各類 封裝中，可容納的引腳數(shù)最多。采用 CSP 封 裝技術(shù)的內(nèi)存不但體積小，同時(shí)也薄， 其金屬基板到散熱體的最有效散熱路徑僅有 毫米，大大提高了內(nèi)存芯片在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后的可靠性，線路阻抗顯著減小， 芯片 速度也隨之得到大幅度提高。 CSP 封裝內(nèi)存芯片的存取時(shí)間比 BGA 封裝內(nèi)存改善 1520%，同時(shí)抗干擾、抗噪性能也能得到大幅提升。 WLP 改變傳統(tǒng)封裝流程 晶圓級(jí)封裝 WLP（ Wafer Level Package）是 CSP 的一種實(shí)現(xiàn)方式，也被稱為 晶圓級(jí)芯片封裝 WLCSP（ Wafer Level Chip Scale Packaging）。不同于傳統(tǒng)的芯片 封裝方式（先切割再封測(cè)）， WLCSP 技術(shù)是先在整片晶圓上進(jìn)行封裝和測(cè)試，然后才 切割成一個(gè)個(gè)的 IC 顆粒，因此封裝后的體積即等同 IC 裸晶的原尺寸。 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(dòng)設(shè)備對(duì)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。 圖 27： WLP 封裝流程 資料來(lái)源：華泰聯(lián)合證券研究所 23 行業(yè)研究 20210331 謹(jǐn)請(qǐng)參閱尾頁(yè)重要申明及華泰聯(lián)合證券股票和行業(yè)評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 未來(lái)的封裝 多系統(tǒng)集成 雖然最新出現(xiàn)的 CSP 技術(shù)已經(jīng)讓裸芯片尺寸與封裝尺寸基本相近，這樣在相同封 裝尺寸時(shí)可有更多的 I/0 引腳數(shù)，也使電路組裝密度大幅度提高，但是人們?cè)趹?yīng)用