2023年先进封装行业研究报告

  ）被包裹在一个保护性的外壳中。这个外壳的基本功能是保护芯片免受物理和化学损害，例如防止芯片受到潮湿、尘埃、温度变化等外因的影响。封装过程也涉及到芯片与其它

  先进封装（Advanced Packaging）是指新兴的、技术上的含金量高的封装技术，它们旨在满足更高性能、更小尺寸、更低功耗和更高集成度的需求。这些技术包括三维封装（3D Packaging）、晶片级封装（Chip Scale Packaging）、2.5D 和 3D 集成等。这些技术允许更紧密的集成，可提升电子设备的性能和功率效率，同时减小尺寸和重量。因此，先进封装技术在许多高性能和小型化应用中，如移动电子设备、高性能计算和物联网，都有广泛的应用。

  先进封装已成为将更多功能集成到各种设备（如手机和汽车）中的关键技术，它能在小空间内实现高设备密度，将电子、机械或半导体设备等多个设备组合并封装成单一的电子设备。全球半导体先进封装市场预计在2021年至2029年期间以7.65%的复合年增长率（CAGR）增长，到2029年预计将超过616.9亿美元，较2021年的346.2亿美元有所增长。驱动这一个市场增长的重要的条件是半导体集成电路（IC）设计的复杂性，以及慢慢的变多的功能和特性被集成到消费电子设备中。

  在汽车中集成半导体组件将推动全球半导体先进封装市场的增长。汽车电气化以及车辆自动化的需求增加正推动这样的领域的半导体市场。例如，半导体IC被用于汽车的多个功能，如气囊控制、GPS、防抱死刹车系统、显示屏、信息娱乐系统、电动门窗、无人驾驶和碰撞检测技术等。此外，半导体封装技术预计将通过增加其操作功能、提高和维持性能，同时降低包装总成本，增加半导体产品的价值。这也创造了对各种消费电子科技类产品高性能芯片的需求，从而增加了对用于智能手机和其他移动电子设备的3D和2.5D封装芯片的需求。

  在中国，目前已安装了约142.5万个5G基站，全国范围内支持了超过5亿的5G用户，这使其成为全世界最大的网络。这个地区5G的加快速度进行发展预计将推动对5G设备的需求，从而增加对半导体封装的需求。

  （1）通孔插装型（Through-Hole Mounting）：这是半导体封装的最早阶段，大多数都用在早期的集成电路与半导体设备。在此阶段，封装设备的引脚通过电路板的孔洞插入，并通过焊接固定。这种封装类型的主要优点是其结构相对比较简单和稳定，但它的尺寸大，无法适应小型化和高密度的趋势。

  （2）表面贴装型（Surface-Mount Technology，SMT）：随着电子设备尺寸的缩小和功能的复杂化，表面贴装技术开始被普遍的使用。这种封装方式将半导体设备直接贴装到电路板表面，不再需要穿过电路板的孔洞。这种封装方式使得设备尺寸可以更小，密度可以更高，且生产效率更高。

  （3）球栅阵列型（Ball Grid Array，BGA）：在半导体行业继续发展的过程中，球栅阵列封装技术应运而生。这种封装方式在设备的底部形成一个球状的引脚阵列，能够给大家提供更多的连接点，适应了更复杂的集成电路设计。BGA封装提供了更好的电热性能和信号完整性，被大范围的应用在高性能的电子设备中。

  （4）多芯片组装（Multi-Chip Packaging，MCP）：随着电子设备功能的持续不断的增加，多芯片封装技术开始被采用。这种封装技术能在一个封装内部集成多个半导体芯片，以此来实现更高的功能集成度。这种封装方式能减少设备间的连接长度，提高设备的性能和信号传输速度。

  （5）立体结构型（3D Packaging）：这是目前最先进的封装技术，它采用立体结构将多个半导体芯片叠加在一起，形成一个三维的集成电路。这种封装方式能大大提高集成电路的密度和性能，同时减少信号传输的延迟，但它的设计和制作的完整过程相对复杂，需要更高的技术要求。

  先进封装以内部封装工艺的先进性为评判标准，并以内部连接有无基板可分两大类。先进封装的划分点在于工艺以及封装技术的先进性，一般而言，内部封装为引线框架 (WB) 的封装不被归类为先进封装，而内部采用倒装(FC)、晶圆级(WL)等先进的技术的封装则可以称为先进封装，先进封装以内部连接有无载体(基板)可一分为二进行划分：

  （1）有载体(基板型)：内部封装需要依靠基板、引线框架或中介层(Interposer)，主要内部互连为倒装封装(FC)，可大致分为单芯片或者多芯片封装，多芯片封装会在中介层(或基板)之上有多个芯片并排或者堆叠，形成2.5D/3D 结构，基板之下的外部封装包括BGA/LGA、CSP 等，封装由内外部封装结合而成，目前业界最具代表性且最广为使用的组合包括FCBGA(倒装 BGA)、Embedded SiP、2.5D/3D Integration。

  （2）无载体(晶圆级)：不需要基板、引线框架或中介层(Interposer)，因此无内外部封装之分，以晶圆级封装为代表，运用重布线层(RDL)与凸块(Bumping)等作为I/O绕线手段，再使用倒放的方式与PCB 板直接连接，封装厚度比有载体变得更薄。晶圆级封装分为扇入型(Fan-in)跟扇出型(Fan-out)，而扇出型又可以延伸出3D FO封装，晶圆级封装为目前封装技术中最先进的技术类别。

  先进封装以缩小尺寸、系统性集成、提高I/O数量、提高散热性能为发展主轴，可以包括单芯片和多芯片，倒装封装以及晶圆级封装被广为使用，再搭配互连技术(TSV, Bump等)的技术能力提升，推动封装的进步，内外部封装可搭配组合成不同的高性能封装产品。

  设计：在此阶段，设计工程师将依照产品规格和性能要求设计半导体产品。这可能涉及电路设计、物理设计以及封装设计。

  制造：设计完成后，将进入制造阶段。这通常包括晶圆制造和晶圆切割。晶圆制造主要由半导体设备和材料供应商完成，而晶圆切割则由半导体制造商（例如台积电或英特尔）完成。

  封装和测试：在制作的完整过程完成后，芯片有必要进行封装以保护其电路并提供电气连接。在封装之后，还有必要进行功能和性能测试以确保芯片的性能达到设计规格。

  系统集成：封装后的芯片将被集成到电子系统中，如手机、电脑、汽车等。这一步通常由原始设备制造商（OEMs）和制造服务提供商（EMS）完成。

  销售和服务：最后，完成系统集成的产品将通过种种销售经营渠道（如零售商或直接销售）销售给最终用户。服务可能包括产品的维修和更新。

  在这个产业链中，每个环节都有专门的公司参与。例如，设计阶段可能由设计企业完成，制造阶段可能由半导体制造公司完成，封装和测试阶段可能由封装和测试服务企业（OSAT）完成，系统集成可能由OEM完成，销售和服务可能由各种零售商和服务提供商完成。

  先进封装产业的上游是以康强电子、兴森科技、岱勒新材、三环集团为代表的封装材料供应商与士兰微、中芯国际为代表的集成电路制造企业。中游作为集成电路封装行业主体，主要进行集成电路封装与测试过程。下游为3C电子、工控等终端应用。

  随着封装技术向多引脚、窄间距、小型化的趋势发展，封装基板已逐渐取代传统引线框架成为主流封装材料。引线键合类基板在其封装总成本中占比约为40%~50%，而倒装芯片类基板的成本占比则可高达70%~80%。相对其他封装材料，封装基板的难度更大，但利润高、应用领域众多、市场空间广阔。

  先进封装材料市场较为分散，中国企业在键合丝、环氧塑封料、引线框架市场中具备一定影响力，国产化率水平较高，但是在封装基板、芯片粘结材料方面与国际领先企业差距依然较大。

  随着新型高密度封装形式的出现，电子封装的许多功能，如电气连接，物理保护，正逐渐部分或全部的由封装基板来承担。近年来在电子基板中，高密度多层基板占比慢慢的变大，在先进封装中的运用愈来愈普遍。封装基板作为特种印制电路板，是将较高精密度的芯片或者器件与较低精密度的印制电路板连接在一起的基本部件。相较于PCB板的线m参数，封装基板可实现线m的参数。PCB板整体精细化提高的成本远高于通过封装基板来互连PCB和芯片的成本。

  先进封装按外壳材料通常可大致分为金属封装、陶瓷封装、塑料封装；按照封装链接结构可大致分为内部封装、外部封装和晶圆级封装，封装内部是指封装内部芯片与载体(引线框架或载板)之间的连接方式，包括引线键合(WB)、载带自动焊(TAB)、倒装封装(FC)，外部封装为引线框架(或载板)与印刷电路板(PCB)之间的连接方式，是我们肉眼可见的封装外型，例如QFP、QFN、BGA、LGA等，部分晶圆级封装因为无需引线框架或导线载板，直接与PCB 板连接，因此跳脱于传统内部及外部封装之分。

  先进封装的下游应用以移动电子设备、多引脚、高性能产品为主要需求。晶圆级封装多用在小型移动电子设备，基板型多用在引脚多且无体积限制的产品，多芯片又可以被归类为SiP 封装。

  先进封装可以由单芯片、多芯片、晶圆级、基板级组合而成，晶圆级和基板级的不同源自于制程上的差异，晶圆级封装用到芯片制造的工艺，需要淀积、光刻、去胶、刻蚀等流程，相较于基板级封装，晶圆级封装能够有更小的封装体积，因此多用在小型移动电子设备，而基板级多用在高引脚且无体积限制的产品。

  一般而言，多芯片封装都在封装内部自成一个子系统，因此多芯片又可以被归类为 SiP(System in Package,系统级封装)，SiP封装关注在封装内的系统实现，不管先进性与否，只要是能自成系统的都可以称为 SiP，而先进封装领域的SiP包括 2.5D/3D FO、Embedded、2.5D/3D Integration 和技术比较先进的异质异构封装(比如苹果手表S系列芯片)等。

  先进封装目前包含两种商业模式：一是由IDM和代工厂在制造后执行的内部ATP服务；二是第三方客户的OSAT公司，OSAT客户能包括IDM、无晶圆厂公司和代工厂。

  早在20世纪60年代，半导体制造商利用劳动力成本的优势，在亚洲建立了工厂。如今，在美国和欧洲以外，从事半导体制造的领先公司总部都设在新加坡、韩国、日本和中国。欧洲、美国、韩国和中国领先IDM和代工厂也在先进封装方面做了大量投资。然而，总部在中国的公司主导了OSAT部分。

  OSAT、IDM和代工厂使用材料和设备组装和封装成品晶圆。如果按销售额衡量，总部在美国、中国、韩国和日本的公司占封装市场占有率的绝大部分。然而，从物理设施的位置来看，亚洲明显是领导的人。最近的统计表明，中国在封装设备总数方面领先（220，含台湾地区106），其次分别是亚太别的地方（65）、北美（35）、日本（27）和欧洲（19）。公司总部在美国和欧洲的半导体工业协会估计， 全球至少81%的ATP产能位于亚洲。

  WLP就是直接在晶圆上进行大部分或全部的封装测试程序，之后再进行切割制成单颗芯片。采用这种封装技术，不需要引线框架、基板等介质，芯片的封装尺寸减小，批量处理也使生产所带来的成本一下子就下降。WLP 可分为扇入型晶圆级封装（Fan-In WLP）和扇出型晶圆级封装

  （1）扇入型：直接在晶圆上进行封装，封装完成后进行切割，布线均在芯片尺寸内完成，封装大小和芯片尺寸相同；

  （2）扇出型：基于晶圆重构技术，将切割后的各芯片重新布置到人工载板上，芯片间距离视需求而定，之后再进行晶圆级封装，最后再切割，布线可在芯片内和芯片外，得到的封装面积一般大于芯片面积，但可提供的I/O数量增加。

  倒装工艺：指在芯片的I/O焊盘上直接沉积，或通过RDL布线后沉积凸块（Bump），然后将芯片翻转，加热，使熔融的焊料与基板或框架相结合，芯片电气面朝下。

  凸块工艺：倒装工艺必备，在晶圆表面植锡球或铜块等，是先进封装的核心技术之一。

  （1）2.5D封装：裸片并排放置在具有硅通孔（TSV）的中介层顶部。其底座，即中介层，可提供芯片之间的互联。

  （2）3D 封装：又称为叠层芯片封装技术，3D 封装可采用凸块或硅通孔技术（Through Silicon Via，TSV），TSV是利用垂直硅通孔完成芯片间互连的方法，由于连接距离更短、强度更高，能实现更小更薄而性能更好、密度更高、尺寸和重量明显减小的封装，而且还能用于异种芯片之间的互连。

  SIP是将多种功能芯片，包括处理器、存储器、FPGA等功能芯片集成在一个封装内，以此来实现一个基本完整的功能。与系统级芯片（System on Chip，SoC）相对应，不同的是系统级封装是采用不一样芯片进行并排或叠加的封装方式，而SoC 则是高度集成的芯片产品。

  Chiplet 技术是一种通过总线和先进封装技术实现异质集成的封装形式。

  通过对国内先进封装行业的各个专利申请人的专利数量进行统计，排名前列的公司依次为：长电科技、生益科技、通富微电、国星光电、寒武纪、深科技、正业科技等。

  （1）工信部：主要负责研究拟定信息化发展的策略、方针政策和总体设计；推动产业体系战略性调整和优化升级；拟定行业的法律、法规，发布行政规章，组织制订行业的技术政策、技术体制和技术标准，并对行业的发展趋势进行宏观调控。

  （2）科技部：主要负责拟定国家创新驱动发展的策略方针和科技发展、引进国外智力规划和政策并组织实施；牵头建立统一的国家科技管理平台和科研项目资金协调、评估、监督管理的机构；拟定国家基础研究规划、政策和标准并组织实施；编制国家重大科学技术项目规划并监督实施；牵头国家技术转移体系建设，拟订科技成果转移转化和促进产学研结合的有关政策措施并监督实施等。

  （1）中国半导体行业协会：是行业的自律组织和协调机构，下设集成电路分会、半导体分立器件分会、半导体封装分会、集成电路设计分会等专业机构，协会主要负责贯彻落实政府有关的政策、法规，向政府业务主管部门提出行业发展的经济、技术和装备政策的咨询意见和建议；做好信息咨询工作；调查、研究、预测行业产业与市场，汇集企业要求，反映行业发展呼声；广泛开展经济技术交流和学术交流活动；开展国际交流与合作；制（修）订行业标准、国家标准及推荐标准等任务。

  （2）中国电子专用设备工业协会：主要负责向会员单位和政府主管部门提供行业情况调查、市场趋势、经济运行预测等信息；代表会员单位向政府部门提出产业高质量发展建议和意见；做好政策导向、信息导向、市场导向工作；广泛开展经济技术交流和学术交流活动，发展与国外团体的联系，促进产业高质量发展，推动产业国际化等。

  （3）中国集成电路测试仪器与装备产业技术创新联盟：由中国科学院微电子研究所作为依托单位，并由我国从事集成电路测试技术相关的产学研用单位在完全自愿的基础上组成。该联盟秉承“开放、协作、分享、共赢”的宗旨，以我国集成电路测试产业需求为牵引，依托联盟各成员单位的人才、技术和市场资源，加强信息交流共享、开展国内国际合作、整合测试产业资源、突出联盟整体优势、提升联盟成员作用，一同推动我国集成电路测试仪器和装备的技术创新和产业化。

  收入增长：检查公司的年度或季度收入增长率可以帮助我们理解该公司在市场中的表现以及其产品或服务的需求。对于先进封装行业来说，随着电子设备对更复杂、更小型的半导体需求增加，我们可以预期这个行业的收入将持续增长。

  盈利能力：盈利能力是衡量公司经营效率的一个重要指标。我们可以通过检查公司的利润率，例如毛利率、运营利润率和净利润率来了解公司的盈利能力。

  资本支出：由于先进封装行业需要大量的研发和生产设备投入，所以资本支出也是一个重要的财务指标。我们可以通过查看公司的资本支出数据，来了解公司在技术研发和生产能力提升上的投入。

  研发投入：在一个技术快速发展的行业中，研发投入是非常重要的。我们可以通过查看公司的研发支出来了解其对未来发展的投资。

  市场份额：市场份额可以帮助我们理解公司在其行业中的地位。对于先进封装行业来说，市场份额可以通过公司的销售额或生产量来衡量。

  财务健康：我们还需要考虑公司的财务健康，例如其流动比率（衡量公司偿还短期债务的能力）和负债率（衡量公司长期偿债能力的指标）。

  先进封装行业估值方法可以选择市盈率估值法、PEG估值法、市净率估值法、市现率、P/S市销率估值法、EV / Sales市售率估值法、RNAV重估净资产估值法、EV/EBITDA估值法、DDM估值法、DCF现金流折现估值法、NAV净资产价值估值法等。

  半导体产业作为信息产业的基础和核心，是国民经济和社会发展的战略性产业，国家给予了高度重视和大力支持。为推动我们国家以集成电路为主的半导体产业发展，增强信息产业创新能力和国际竞争力，国家出台了一系列鼓励扶持政策，为半导体先进封装产业建立了优良的政策环境，促进半导体先进封装产业的加快速度进行发展。

  根据WSTS统计，2017年至2020年，全球集成电路市场规模从3431.9亿美元提升至3,612.30亿美元。2019年，受到中美贸易摩擦的影响，全球集成电路产业总收入为3,333.5亿美元，较2018年度下降15.24%。随着贸易争端问题缓和、全球疫情逐步得以控制、5G、物联网、人工智能、可穿戴设备等新兴应用领域持续蓬勃发展，2020年全球集成电路产业市场规模重回增长，预计未来将继续保持增长态势2026年全球集成电路市场规模将增至7478.62亿美元，其中集成电路设计达到2774.57亿美元；集成电路制造达到3834.05亿美元；集成电路封测达到870亿美元。

  我国消费电子产销规模均居世界第一，我国是消费电子产品的全球重要制造基地，全球主要的电子生产和代工企业大多数在我国设立制造基地和研发中心。

  集成电路行业具有周期性波动的特点，且半导体行业周期的频率要远高于经济周期，在经济周期的上行或下行过程中，都可能出现完全相反的半导体周期。受行业波动周期的影响，未来半导体行业能否持续回暖具有不确定性，可能对现金封测行业经营业绩造成不利影响。

  政府对集成电路行业的产业政策为我国先进封测企业提供了良好的政策环境，若国家产业政策发生不利变化，将对行业产生一定的影响。同时，产品销往国外的占比较高，如果国家产业政策、进出口政策或者公司产品出口国家或地区的相关政策、法规或规则等有所调整，可能会对公司业务造成不利影响。另外，公司在外国设有工厂，所属国家产业政策变化也将会对公司业务运营产生影响。

  应对措施：业内公司应持续关注市场动向、宏观经济形势、相关政策、客户需求等变化，并建立对标体系，及时调整经营发展目标和投资方向，降低相关市场风险带来的影响。

  业内公司作为半导体芯片成品制造和测试企业。如果相关国家与中国的贸易摩擦持续升级，限制进出口或提高关税，业内公司可能面临设备、原材料短缺和客户流失等风险，进而导致公司生产受限、订单减少、成本增加，对公司的业务和经营产生不利影响。

  应对措施：业内公司应及时跟进与相关国家贸易争端进展并披露相关信息，并将积极采取相关应对措施，尽可能地降低生产经营风险。

  半导体芯片成品制造和测试行业对设备有较高要求，部分重要核心设备来自境外。未来，业内公司的某些核心设备可能会发生供应短缺、价格大幅上涨，或者供应商所处国家与地区与中国发生贸易摩擦、外交冲突、战争等进而影响到相应设备的出口许可，可能会对公司生产经营及持续发展产生不利影响。

  应对措施：公司应积极采取推进供应链多元化计划等一系列措施，尽可能地降低设备供应不足等对生产经营带来的不利影响。

  自 2020 年初疫情全球爆发，多数地区和行业遭受了不同程度的影响，今年上半年国内疫情出现反复。疫情期间的隔离管控、物流限制等疫情防控措施可能使得公司的人员出勤、设备采购及安装维护、销售发货等环节有所迟滞，以及客户开发等市场活动受到一定限制。业内公司客户和供应商所在地的疫情也会影响到产业链上下游公司的日常经营活动，从而对整个集成电路行业带来不利影响。

  应对措施：业内公司应持续密切关注新冠疫情发展情况，评估和积极应对其对本公司财务状况、经营成果等方面的影响。

  传统消费电子需求从 2022 年一季度开始逐渐放缓，包括手机制造商在内的 IC 终端用户库存水平显著高于 2021 年，存在下半年半导体封测需求下降的风险；另外疫情在全球范围内仍在广泛传播，叠加包括俄乌战争在内的国际政治事件，一起对供应链造成影响，继而影响销售；当市场需求下降时，国内部分封测产能闲置带来的价格竞争，进而对行业销售额及利润率造成一定影响。

  相比传统封装，新形式正快速改写封测行业以低门槛、低单价竞争为主，同质化程度高的行业特征。随着IDM（垂直整合制造商）和晶圆厂入局，前、中道工艺的渗透不断提升先进封装技术壁垒。同时先进封装突出了芯片器件之间的集成与互联，设计厂商在芯片开发初始阶段就需要仔细考虑到含封装在内、整个系统层级设计和优化。考虑到先进封装带来更多的诸如散热、机械机构等设计要点，EDA工具服务范围得到拓展。。

  随着芯片设计的异质性和应用的针对性越来越强，由此变化带来的问题也越来越多，这使得我们很难确定问题的根源或预测出错的原因以及什么时候出错。先进封装中使用的键合/解键和互连也存在差异。例如，有大规模回流焊、热压焊和激光辅助键合互连选择的线束，或线束加倒装芯片与各种被动元件的组合。对于每一种工艺，在温度、应力残留和可能的隐形微裂纹方面都有很多变化。

  在设备端，封测产业虽然是我国半导体产业链中最成熟的环节，但后道封装和测试设备、封装材料的国产化率仍然较低，有较大替代空间。而随着中道制造的快速发展，国内前道设备制造商已顺利进入头部客户的产线并已形成较强竞争力。新的机遇正在到来。

  全球主流封测厂商目前都在先进封装领域加大投资，不过国内的封装还是以传统封装为主，长电科技、通富微电通过自主研发和收购兼并，目前先进封装的产业化能力达到了一定水平，但是中国先进封装占比约为25%，低于全球水平。

  先进封装市场正在经历显著的增长，预计未来几年将会持续增长。这个市场在全球范围内的规模预计到2029年将达到超过610亿美元，复合年增长率为7.65%。推动这个市场增长的关键因素包括半导体集成电路（IC）设计的复杂性，以及汽车和消费电子科技类产品对小型化和高性能半导体的需求。

  台积电（TSMC）是全球最大的合同芯片制造商，目前正在加速其在先进封装领域的投资，以满足人工智能领域的需求。据报道，由于先进封装解决方案的需求超过了其当前的生产能力，公司打算加快在先进封装领域的投资和扩张。

  Yole Group的报告中指出，由于强劲的市场趋势，先进封装在整个半导体市场的份额在持续不断的增加。它慢慢的变成了最具吸引力和最具活力的业务部门，吸引了全供应链各级别的大公司。Yole Group预计，未来五年半导体封装市场的价值将超过1000亿美元，其中TSMC、Intel和Samsung等业界巨头在推动先进封装的发展。

  移动和消费的人市场是目前先进封装市场的主要收入来源，预计未来五年内的年增长率将超过8%。与此同时，汽车和更广泛的交通运输领域是先进封装市场收入增长最快的领域。电信和基础设施领域也在先进封装行业中起着关键作用，其增长与移动和消费的人领域相仿。

  未来，先进封装将驱动前所未有的投资水平。数据处理需求一直增长，异构功能如数据存储、数据处理和传感等需要在同一个封装中进行集成。由于前端制造在性能和成本方面存在边界，封装和先进封装提供了满足OEM和模块制造商需要的核心元素，以及集成设备制造商（IDM）。

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