半導(dǎo)體封裝技術(shù)

1、隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,摩爾定律接近失效的邊緣。產(chǎn)業(yè)鏈上IC 設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝測(cè)試各個(gè)環(huán)節(jié)的難度不斷加大,技術(shù)門檻也越來越高,資本投入越來越大。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)鏈向?qū)I(yè)化、精細(xì)化分工發(fā)展是一個(gè)必然的大趨勢(shì)。全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)整體成長(zhǎng)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)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。封裝產(chǎn)能轉(zhuǎn)移將持續(xù),外包封裝測(cè)試行業(yè)的增速有望超越全行業(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

2、采用銅絲替代金絲是一個(gè)大的趨勢(shì)。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業(yè)的盈利能力。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。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。WLSCP 和TSV 等新技術(shù)有望推動(dòng)給芯片封裝測(cè)試帶來革命性的進(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;長(zhǎng)電科技在技術(shù)上穩(wěn)步發(fā)展、鞏固其行業(yè)龍頭地位;華天科技依托地域優(yōu)勢(shì)享受最高毛利率的同時(shí)通過投資實(shí)現(xiàn)技術(shù)的飛躍。中國(guó)本土給封裝企業(yè)做配套的上游企業(yè),如康強(qiáng)電子和新華錦,都有望在封裝行業(yè)升級(jí)換代的過程中提升自己的行業(yè)地位。風(fēng)險(xiǎn)提示:全球領(lǐng)先

3、的封裝測(cè)試企業(yè)在中國(guó)大陸直接投資,這將加大行業(yè)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)。同時(shí)用工成本的上升將直接影響半導(dǎo)體封裝企業(yè)的盈利能力。半導(dǎo)體封裝產(chǎn)能持續(xù)轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體封裝環(huán)節(jié)至關(guān)重要半導(dǎo)體芯片的大體制備流程包括芯片設(shè)計(jì)->圓晶制造->封裝測(cè)試。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)。封裝工藝主要有以下功能:功率分配(電源分配、信號(hào)分配、散熱通道、隔離保護(hù)和機(jī)械支持等。封裝工藝對(duì)于芯片來說是必須的,也是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。因?yàn)樾酒仨毰c外界隔離,以防止空氣中的雜質(zhì)對(duì)芯片電路的腐蝕而造成電氣性能的下降。另外,封裝后的芯片也更便于安裝和運(yùn)輸?？梢哉f

4、封裝是半導(dǎo)體集成電路與電路板的鏈接橋梁,封裝技術(shù)的好壞還直接影響到芯片自身的性能和PCB 的設(shè)計(jì)與制造,產(chǎn)業(yè)分工精細(xì)化隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,摩爾定律持續(xù)地發(fā)酵,IC 芯片集成度以幾何級(jí)數(shù)上升,線寬大幅下降。以INTEL CPU 芯片為例,線寬已經(jīng)由1978 年推出的8086 的3 m 發(fā)展到2010 年推出Core i 7 的45nm , 對(duì)應(yīng)的晶體管集成度由2.9 萬只發(fā)展到7.8 億只。產(chǎn)業(yè)鏈上IC 設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝測(cè)試各個(gè)環(huán)節(jié)的難度不斷加大,技術(shù)門檻也越來越高。同時(shí)隨著技術(shù)水平的飛升和規(guī)模的擴(kuò)大,產(chǎn)業(yè)鏈中的多個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)資本投入的要求也大幅提高。由單個(gè)企業(yè)做完覆蓋整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈工藝的難度越來

5、越大。在這樣的大環(huán)境下,產(chǎn)業(yè)鏈向?qū)I(yè)化、精細(xì)化分工發(fā)展是一個(gè)必然的大趨勢(shì)。目前全球的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈大致可以歸納為幾大類參與者:IDM 集成設(shè)備制造商;Fabless 芯片設(shè)計(jì)商;Foundries 晶圓制造商;Packaging(Assembly&Test封裝測(cè)試商;以及Semi Equipment &Materials 半導(dǎo)體設(shè)備和原料供應(yīng)商等。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(gè)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(cè)試。這種企業(yè)就是所謂的集成設(shè)備制造商IDM(Integrated Device Manufacturers。目前全球前二十大半

6、導(dǎo)體廠商中,英特爾、三星、德州儀器、東芝等都是IDM。在2010 年全球前20 的半導(dǎo)體企業(yè),雖然IDM 企業(yè)仍然占據(jù)行業(yè)的龍頭地位,但是一些專注于產(chǎn)業(yè)鏈中的單一環(huán)節(jié)的企業(yè)的地位已經(jīng)顯著提升。例如在前20 位企業(yè)中出現(xiàn)了專注于晶圓制造的臺(tái)積電TSMC 和專注于芯片設(shè)計(jì)的Qualcomm、Broadcom、MediaTek 等公司。中國(guó)半導(dǎo)體封裝產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期看好全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)增速放緩2009 年由于全球金融危機(jī),半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)滑入低谷,全球銷售額2263 億美元。2010 年半導(dǎo)體市場(chǎng)狀況非常良好,呈現(xiàn)非常強(qiáng)勁的成長(zhǎng)。根據(jù)SIA 的最新報(bào)告,2010 年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)銷售增長(zhǎng)31.8%, 市場(chǎng)達(dá)到298

7、3 億美元。SIA 預(yù)測(cè)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(zhǎng),銷售額在2011 年增長(zhǎng)6.0%,市場(chǎng)達(dá)到3187 億美元,2012 年增長(zhǎng)3.4%,市場(chǎng)達(dá)到3297 億美元。中長(zhǎng)期來看,我們預(yù)計(jì)全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)放緩。從技術(shù)層面來說,由于摩爾定律接近極限,半導(dǎo)體的技術(shù)發(fā)展出現(xiàn)了一些瓶頸,集成度再按照幾何級(jí)數(shù)來發(fā)展越來越困難。從市場(chǎng)層面來分析:首先,目前電子產(chǎn)品中適合使用集成電路的部件已經(jīng)基本都采用了各種各樣的芯片,而一些傳統(tǒng)元器件,如被動(dòng)元件,不太可能大規(guī)模地采用集成電路技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的?，F(xiàn)在電子產(chǎn)品中半導(dǎo)體所占比重上升非常緩慢,集成電路在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用率已經(jīng)達(dá)到S 曲線上端的成

8、熟期。另一個(gè)重要原因是半導(dǎo)體產(chǎn)品的平均價(jià)格持續(xù)下跌。而且當(dāng)半導(dǎo)體產(chǎn)品逐漸從企業(yè)應(yīng)用產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到消費(fèi)類產(chǎn)品后,由于普通消費(fèi)者對(duì)價(jià)格的敏感度較高,半導(dǎo)體產(chǎn)品的價(jià)格下跌幅度會(huì)更快一些。最后一個(gè)因素就是產(chǎn)能轉(zhuǎn)移。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(jià)格的下跌。在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)整體成長(zhǎng)放緩的大趨勢(shì)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。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。封裝產(chǎn)能持續(xù)轉(zhuǎn)移傳統(tǒng)的IDM 廠商面對(duì)于半導(dǎo)體技術(shù)日新月異的發(fā)展步伐和對(duì)資本需求的膨脹,自身也更傾向消減業(yè)務(wù)覆蓋面而集中于自己最具有核心優(yōu)勢(shì)的環(huán)節(jié)

9、,轉(zhuǎn)而向那些針對(duì)其上游或者下游環(huán)節(jié)的企業(yè)進(jìn)行合作甚至扶持。最典型的例子就是全球第二大CPU 制造商AMD 在2009 年剝離其制造業(yè)務(wù),與中東的石油資本合作成立圓晶制造代工企業(yè)Globalfoundreis, 并收購(gòu)新加坡特許半導(dǎo)體(Chartered,成為全球第三大圓晶制造代工企業(yè)。INTEL 在產(chǎn)能轉(zhuǎn)移上也不甘落后。目前INTEL 在全球擁有15 個(gè)芯片制造廠,其中9 個(gè)是晶圓制造廠,6 個(gè)為封裝測(cè)試廠。由于技術(shù)限制出口的原因,INTEL 仍然將主要的晶圓廠保留在美國(guó)本土,但是INTEL 已經(jīng)將全部的封裝測(cè)試廠建造了美國(guó)本土以外,其中5 個(gè)在亞洲。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

10、們的北美對(duì)手。日本企業(yè)富士通自1997 年在中國(guó)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)。到目前為止已經(jīng)關(guān)閉其位于日本本土的三座封裝廠之一,并計(jì)劃未來將其全部日本本土封裝產(chǎn)能轉(zhuǎn)移到中國(guó)。東芝半導(dǎo)體在2010 年關(guān)閉日本本土封裝廠,目前晶圓制造外包給臺(tái)積電和三星,封裝外包給中國(guó)大陸和臺(tái)灣企業(yè),外包比率已經(jīng)達(dá)到了80%。而且飛思卡爾、賽意法等全球的知名半導(dǎo)體企業(yè)都已經(jīng)在中國(guó)設(shè)立了芯片封裝測(cè)試基地。根據(jù)調(diào)查機(jī)構(gòu)Gartner 2010 年3 月的預(yù)測(cè),2009 年全球半導(dǎo)體封裝測(cè)試市場(chǎng)萎縮16.4%,市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到380 億美元。其中外包代工封裝市場(chǎng)達(dá)到172 億美元,占比45.2%。

11、隨著2010 年全球經(jīng)濟(jì)的恢復(fù),Gartner 預(yù)計(jì)半導(dǎo)體封裝市場(chǎng)將強(qiáng)勁反彈17.7%,市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到448 億美元,而外包代工封裝市場(chǎng)將達(dá)到217 億美元,增幅26.2%。預(yù)計(jì)在2010-2014 年,半導(dǎo)體封裝市場(chǎng)將增長(zhǎng)到591 億美元,而其中外包代工市場(chǎng)的增速持續(xù)高于全行業(yè),占比保持上升趨勢(shì),有望在2011、2012 年超過IDM 封裝市場(chǎng)。全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在吸取了2000 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(yíng)成為業(yè)界共識(shí)。除此之外,IDM 大廠外包的進(jìn)程加快,為封裝產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造出更多的機(jī)會(huì)?？傮w上來看,整個(gè)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入一個(gè)質(zhì)變的過程,特征為

12、企業(yè)輕資產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、IDM 加快外包、市場(chǎng)轉(zhuǎn)向中國(guó)大陸等發(fā)展中地區(qū)。在未來幾年年,封裝產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)超過有望超過整個(gè)半導(dǎo)體以及晶圓代工產(chǎn)業(yè)。我們預(yù)計(jì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)類精細(xì)分工和產(chǎn)能轉(zhuǎn)移的大趨勢(shì)仍讓將延續(xù),而國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體企業(yè)有望把握這一趨勢(shì)而迎來一輪新的發(fā)展。封裝是中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重心政策大力扶植半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)整體來看,中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)相對(duì)落后于美國(guó)、日本、韓國(guó)和臺(tái)灣等地區(qū)。具體的表征有:第一,從業(yè)企業(yè)少;第二,產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋不全;第三,技術(shù)依賴進(jìn)口,相對(duì)落后。針對(duì)產(chǎn)業(yè)落后的現(xiàn)狀,國(guó)家也加大了政策的扶持力度?；诩呻娐穼?duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全的高度重要性,中國(guó)政府對(duì)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)

13、優(yōu)惠措施。2000 年6 月形成的鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策(老18 號(hào)文和后續(xù)的實(shí)施細(xì)則對(duì)芯片企業(yè)實(shí)施了稅收優(yōu)惠。2008 年1 月,財(cái)政部和國(guó)家稅務(wù)總局發(fā)布了關(guān)于企業(yè)所得稅若干優(yōu)惠政策的通知,對(duì)集成電路企業(yè)所享受的所得稅優(yōu)惠政策進(jìn)一步給予明確。2009 年2 月通過的電子信息產(chǎn)業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃中,更是將建立自主可控的集成電路產(chǎn)業(yè)體系作為未來國(guó)內(nèi)信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三大重點(diǎn)任務(wù)之一,并在五大發(fā)展舉措中明確提出加大投入,集中力量實(shí)施集成電路升級(jí)。2011 年關(guān)于進(jìn)一步鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策(新18 號(hào)文件 也順利出臺(tái)。在財(cái)稅政策方面,新18 號(hào)文的相關(guān)優(yōu)惠政策有9 條之

14、多,比18 號(hào)文多出4 條。除繼續(xù)執(zhí)行原18 號(hào)文件確定的軟件增值稅優(yōu)惠政策外,其它稅收優(yōu)惠也得到進(jìn)一步強(qiáng)化和完善在加緊制定當(dāng)中。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(shì)企業(yè)發(fā)展壯大和兼并重組,加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)資源整合。這將有助于行業(yè)集中度的進(jìn)一步提升。除此之外,在國(guó)家確立的十六個(gè)科級(jí)重大專項(xiàng)中,有兩個(gè)都和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)。其中"核心電子器件、高端通用芯片及基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品"(核高基重大專項(xiàng)的主要目標(biāo)是:在芯片、軟件和電子器件領(lǐng)域,追趕國(guó)際技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,攻克高端通用芯片、基礎(chǔ)軟件和核心電子器件的關(guān)鍵技術(shù)

15、。而極大規(guī)模集成電路制造裝備與成套工藝專項(xiàng)(02 專項(xiàng)則是專門針對(duì)提高我國(guó)集成電路制造產(chǎn)業(yè)的整體水平,攻克極大規(guī)模集成電路制造核心技術(shù)。根據(jù)國(guó)家發(fā)展規(guī)劃和戰(zhàn)略,預(yù)期未來國(guó)家還將出臺(tái)更多針對(duì)集成電路產(chǎn)業(yè)的優(yōu)惠,這將有力地推動(dòng)我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的健康穩(wěn)步發(fā)展。芯片設(shè)計(jì)技術(shù)投入大,壁壘高我們仔細(xì)分析半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上下游各個(gè)工藝,各個(gè)環(huán)節(jié)之間的行業(yè)特征越來越明顯,差異越來越大。首先看輕資產(chǎn)的芯片設(shè)計(jì)(Fabless業(yè)務(wù),這是一個(gè)高度技術(shù)密集的產(chǎn)業(yè)。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(shì)。芯片設(shè)計(jì)企業(yè)需要對(duì)研發(fā)投入大量的資金。由下圖所示的研發(fā)費(fèi)用

16、的占比我們可以看出,以高通Qualcomm 為代表的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)需要對(duì)研發(fā)保持高度的資金投入,臺(tái)積電TSMC 所代表的圓晶制造企業(yè)和日月光ASE 代表的封裝測(cè)試行業(yè)對(duì)研發(fā)資金的投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)行業(yè),而又以封裝測(cè)試行業(yè)的技術(shù)投入需求最低。晶圓制造資金投入大,難切入再來看晶圓制造(Foundry業(yè)務(wù),這是一個(gè)資本和技術(shù)密集產(chǎn)業(yè),但以資本密集為主。晶圓廠的關(guān)鍵設(shè)備- 光刻機(jī)的價(jià)格在千萬美元到億美金級(jí)別,一個(gè)圓晶工廠的投資現(xiàn)在是以十億美金的規(guī)模來計(jì)劃。同時(shí),從技術(shù)的角度來看,未來摩爾定律持續(xù)推進(jìn)的難度日益增加,研發(fā)費(fèi)用也必然逐步上升。以臺(tái)積電TSMC 為例,在過去五年研發(fā)人員擴(kuò)充三倍,同一期間研發(fā)支出

17、增加兩倍強(qiáng)。其最重要的原因就是摩爾定律接近極限而導(dǎo)致的技術(shù)開發(fā)難度加大。摩爾定律預(yù)測(cè)半導(dǎo)體的集成度每18 個(gè)月就翻番。回顧歷史,摩爾定律是正確的,集成電路的線寬已經(jīng)微米級(jí)別發(fā)展到納米級(jí)別。同時(shí)晶圓制造技術(shù)的升級(jí)換代也加快,從微米級(jí)別加速進(jìn)步到納米級(jí)別,從90nm 到65nm 到目前CPU 普遍采用的45nm 技術(shù)的更新時(shí)間間隔縮短,目前已經(jīng)在開展20nm 級(jí)別的制程研究中。但是現(xiàn)在,光學(xué)顯影的方法已經(jīng)發(fā)展到了極限,很難再進(jìn)一步縮減晶片尺寸。未來,將需要轉(zhuǎn)換到非光學(xué)顯影的方法,這意味著更高的成本。根據(jù)International Business Strategies(IBS公司的分析,隨著摩爾定

18、律的發(fā)展,芯片集成度的提高和線寬的減小,全球晶圓企業(yè)中能夠提供相應(yīng)技術(shù)的公司數(shù)目由0.13 um 技術(shù)時(shí)代的15 家萎縮到45 納米技術(shù)時(shí)代的9 家。IBS 預(yù)計(jì)在32 納米和22 納米時(shí)代將分別只剩下5 家和3 家公司能提供相應(yīng)技術(shù)的圓晶制造服務(wù)。馬太效應(yīng)將在晶圓制造產(chǎn)業(yè)顯著體現(xiàn)。封裝測(cè)試行業(yè)最適合中國(guó)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(gè)技術(shù)和勞動(dòng)力密集產(chǎn)業(yè),在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中是勞動(dòng)力最密集的。我們參考臺(tái)灣本土半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中的聯(lián)發(fā)科、臺(tái)積電、日月光和矽品的人均創(chuàng)造營(yíng)收指標(biāo),可以看出,專注于技術(shù)的IC 設(shè)計(jì)行業(yè)人均創(chuàng)造營(yíng)收大約是圓晶制造行業(yè)的3 倍左右,大約是封測(cè)行業(yè)的

19、10 倍左右。技術(shù)和資本密集的晶圓制造環(huán)節(jié)人均創(chuàng)造營(yíng)收大約為芯片封裝環(huán)節(jié)人均創(chuàng)造營(yíng)收的3 倍左右。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)這兩個(gè)中下游的環(huán)節(jié)在人力成本上具有顯著區(qū)別?？紤]到中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的綜合水平,我們認(rèn)為半導(dǎo)體封裝測(cè)試環(huán)節(jié)是最適合中國(guó)企業(yè)切入全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的?；具壿嬕埠苊鞔_,芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域技術(shù)壁壘很高,中國(guó)目前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)薄弱的技術(shù)儲(chǔ)備不具備實(shí)力去直接搶奪國(guó)際大廠商的市場(chǎng),中國(guó)芯片設(shè)計(jì)企業(yè)還只能在一些小行業(yè)里從事一些比較初級(jí)的開發(fā)作業(yè),不具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力。而在晶園制造行業(yè),一方面技術(shù)更新?lián)Q代進(jìn)程加快,另一方面對(duì)資金、技術(shù)的要求較高,風(fēng)險(xiǎn)較大,行業(yè)的馬太效應(yīng)明顯,目前新企業(yè)進(jìn)入園晶制造行業(yè)的難度不斷增大。

20、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(shí)也是勞動(dòng)力最密集的一個(gè)領(lǐng)域,最適合中國(guó)企業(yè)借助于相對(duì)較低的勞動(dòng)力優(yōu)勢(shì)去切入的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的。半導(dǎo)體封裝測(cè)試是全球半導(dǎo)體企業(yè)最早向中國(guó)轉(zhuǎn)移的產(chǎn)業(yè)。近幾年來,中國(guó)封裝測(cè)試企業(yè)快速成長(zhǎng),國(guó)外半導(dǎo)體公司也向中國(guó)大舉轉(zhuǎn)移封裝測(cè)試產(chǎn)能,封測(cè)業(yè)務(wù)外包已成為國(guó)際IC 大廠的必然選擇,從2007 年至今已有10 多家IDM 企業(yè)的封測(cè)工廠關(guān)閉,中國(guó)的半導(dǎo)體封裝測(cè)試行業(yè)充滿生機(jī)。封裝測(cè)試行業(yè)已成為中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的主體,占據(jù)著半壁江山,而且在技術(shù)上也開始向國(guó)際先進(jìn)水平靠攏。全球封測(cè)產(chǎn)能向中國(guó)轉(zhuǎn)移加速,中國(guó)封測(cè)業(yè)市場(chǎng)繼續(xù)呈增長(zhǎng)趨勢(shì),半導(dǎo)體封測(cè)業(yè)面臨著良好的發(fā)

21、展機(jī)遇。根據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì),2010 年上半年中國(guó)集成電路產(chǎn)量為302.5 億塊,行業(yè)實(shí)現(xiàn)銷售收入666 億元,與2009 年上半年同期增長(zhǎng)45.1%。其中芯片設(shè)計(jì)業(yè)銷售規(guī)模達(dá)到128.47 億元,同比增速9.8%;芯片制造業(yè)銷售收入為209.21 億元,同比增長(zhǎng)51%,而封裝測(cè)試也銷售收入規(guī)模為328.35 億元,同比增長(zhǎng)61.4%。根據(jù)協(xié)會(huì)初步統(tǒng)計(jì),2010 年中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額為1424 億元,其中芯片設(shè)計(jì)業(yè)銷售383 億元,芯片制造業(yè)銷售409 億元,封裝測(cè)試行業(yè)銷售額為632 億元。封裝測(cè)試環(huán)節(jié)是我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中相對(duì)成熟的環(huán)節(jié),其產(chǎn)值一度占據(jù)我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的

22、70%。近年來,由于我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)和芯片制造業(yè)的快速發(fā)展,封測(cè)業(yè)所占比例有所下降,但仍然占據(jù)我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的半壁江山。隨著摩爾定律日益接近其物理極限,業(yè)界越來越深刻地認(rèn)識(shí)到,在后摩爾定律時(shí)代,封測(cè)產(chǎn)業(yè)將挑起技術(shù)進(jìn)步的大梁。反觀臺(tái)灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值分布是以晶圓制造為重,芯片設(shè)計(jì)和封裝測(cè)試并列的局面。我們預(yù)測(cè)未來全球的半導(dǎo)體行業(yè)在將呈現(xiàn)很明顯的區(qū)域特征。歐美和日本的格局是芯片設(shè)計(jì)>晶圓制造>封裝測(cè)試,臺(tái)灣的格局是晶圓制造>芯片設(shè)計(jì)>封裝測(cè)試,而中國(guó)的格局是封裝測(cè)試>芯片設(shè)計(jì)>晶圓制造。半導(dǎo)體封裝技術(shù)淺析根據(jù)集成電路的不同需求,可以采取不同的封裝形式。目前在市

23、面上存在多種廣泛使用的封裝形式。而且這個(gè)封裝模式本身也在隨著技術(shù)的發(fā)展而逐漸演進(jìn)。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。這些變化的最根本因素來自于市場(chǎng)需求。從80 年代中后期開始,電子產(chǎn)品正朝便攜式和小型化、網(wǎng)絡(luò)化和多媒體化發(fā)展,這種市場(chǎng)需求對(duì)電路組裝技術(shù)提出了相應(yīng)的要求:單位體積信息的提高和單位時(shí)間信息的提高。為了滿足這些要求,勢(shì)必要提高電路組裝的功能密度,這就成為了促進(jìn)芯片封裝技術(shù)發(fā)展的最重要因素。從封裝技術(shù)的發(fā)展歷程看,半導(dǎo)體封裝技術(shù)

24、發(fā)展包括5 個(gè)發(fā)展階段,沿3 個(gè)趨勢(shì)發(fā)展:尺寸縮小、功能轉(zhuǎn)換與性能提高、技術(shù)融合。最早出現(xiàn)的封裝型態(tài)DIP 正在快速萎縮,目前,全球半導(dǎo)體封裝的主流技術(shù)正處在第三階段的成熟期,以CSP 和BGA 等主要封裝形式進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn),同時(shí)也在向第四、第五階段發(fā)展。未來的封裝技術(shù)發(fā)展方向包含以下的一些方式:圓晶級(jí)封裝(WLCSP,覆晶封裝(Flip Chip,系統(tǒng)封裝(SiP, 硅穿孔(Through-Silicon-Via,射頻模組(RF Module,Bumping 技術(shù)的印刷(Printing和電鍍(Plating等。目前,發(fā)達(dá)國(guó)家在技術(shù)水平上占有優(yōu)勢(shì),國(guó)際集成電路封裝技術(shù)以BGA、CSP為主流技

25、術(shù)路線,而中國(guó)本土封測(cè)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。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(jí)是做強(qiáng)內(nèi)地集成電路企業(yè)的必由之路。封裝形式演進(jìn)帶來工藝流程變革半導(dǎo)體芯片的封裝針對(duì)不同的封轉(zhuǎn)方式在工藝流程設(shè)計(jì)上略有不同,現(xiàn)在普遍采用的DIP、SOP 等封裝都沿用下圖所示的一個(gè)工藝流程,主要的工藝包含:貼膜- 打磨- 去膜- 切割- 粘貼- 鍵合- 壓膜- 烘焙- 電鍍- 印字- 引腳成型?，F(xiàn)在一些新的封裝形式,如BGA 和CSP 系列,所采用的工藝流程、具體操作和上圖有所不同。而且隨著封裝技術(shù)的不斷進(jìn)步,整個(gè)工藝流程以及在某些環(huán)

26、節(jié)都出現(xiàn)了一些變化。鍵合材料之銅代替金封裝模式在發(fā)展,封裝所用的材料也在進(jìn)步。在半導(dǎo)體封裝工藝過程中較為關(guān)鍵的一個(gè)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(duì)應(yīng)的電極(Lead通過焊接的方法連接的過程。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(hào)傳遞的暢通。鍵合的焊接方式有熱壓焊、超聲焊和金絲球焊三種。其中最具代筆性的是金絲球焊。其主要的流程是將底座加熱到300 攝氏度,把金絲穿過陶瓷或者紅寶石劈刀中毛細(xì)管,用氫氣火焰將金絲端頭燒成球后再用劈刀將金絲球壓在電極上實(shí)現(xiàn)焊接鍵合。金屬導(dǎo)線材料的選擇會(huì)影響到焊接質(zhì)量、器材可

27、靠性等方面。理想的材料應(yīng)該達(dá)到下面的性能要求:可與半導(dǎo)體材料形成良好的接觸,化學(xué)性能穩(wěn)定,與半導(dǎo)體材料間有很強(qiáng)的結(jié)合力,導(dǎo)電性能良好,容易焊接,在鍵合過程中可以保持一定的形狀。黃金作為一種金屬,它化學(xué)性能穩(wěn)定,導(dǎo)電性能好,延展性能優(yōu)異,容易加工成絲,因此成為鍵合的首選材料。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但是由于黃金作為貴重金屬,具有明顯的稀缺性,價(jià)格昂貴,導(dǎo)致封裝成本高。隨著封裝技術(shù)的發(fā)展,銅絲價(jià)格低廉,機(jī)械、電子、熱學(xué)性能優(yōu)異,因此被認(rèn)為是金絲最好的替代品。與金絲鍵合工藝相比,采用銅絲鍵合在工藝上存在幾個(gè)主要的問題。首先是銅絲容易氧化,氧化后焊接難度大;第二是銅絲硬度

28、高,在鍵合過程中容易對(duì)芯片形成損傷;第三是形球過程中銅球表面容易形成銅氧化物;最后在封裝后銅絲容易受到塑封材料中鹵化物的腐蝕。隨著世界黃金價(jià)格的不斷上漲,以及對(duì)銅絲物理、化學(xué)特性的實(shí)驗(yàn)改進(jìn),在高密度封裝要求以及半導(dǎo)體制造業(yè)成本的多重壓力之下,銅絲鍵合工藝面臨新的機(jī)遇。銅絲成本不到金絲成本的30%,這是絕對(duì)優(yōu)勢(shì),也是推動(dòng)工藝不斷進(jìn)步的最大動(dòng)力。銅絲鍵合是目前半導(dǎo)體行業(yè)重點(diǎn)發(fā)展的一項(xiàng)新焊接技術(shù),許多世界級(jí)半導(dǎo)體企業(yè)紛紛投入開發(fā)這種工藝。根據(jù)2010 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。在銅引線鍵合的購(gòu)買比例中,臺(tái)灣占到全球的39%,菲律賓占到全球的18%,

29、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2010 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)2010 年底的累計(jì)供貨量將達(dá)到20 億個(gè),2010 年底之前將購(gòu)買4000 臺(tái)銅引線鍵合裝臵。從日月光ASE 2010 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2010 年,銅引線鍵合芯片的出貨量將超過傳統(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

30、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。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。根據(jù)IC Insight 的統(tǒng)計(jì),2005 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

31、 Insight 預(yù)計(jì)這一數(shù)字在2010 年將達(dá)到700 億顆,占比達(dá)到39%。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1.27mm 發(fā)展到了0.3mm。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, 0.3mm 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208 時(shí),傳統(tǒng)的

32、封裝方式有一定困難度。而且,當(dāng)集成電路的頻率超過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。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)帶來的生產(chǎn)成本和可靠性問題。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

33、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,但是沒有引線框架,而是采用IC 基板(Substrate來代替引線框架;另一種是采用倒臵芯片工藝(Flip Chip, 在芯片上采用凸點(diǎn)工藝(Bumping而直接跳過了金屬引線鍵合步驟。BGA 封裝形式帶來

34、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

35、 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。BGA 封裝形式帶來的改變之二: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0.30-0.76mm 之間,平均每平方英寸約植200-500 顆錫球; CSP 封裝要求的錫球球徑介于0.15-0.50mm 之間,平均每平方英寸約植300-500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

36、總研所統(tǒng)計(jì),2004 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250-300 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185-21 萬億粒/年。從整個(gè)中國(guó)半導(dǎo)體封裝材料市場(chǎng)來看,未來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。小型化-芯片級(jí)封裝CSPBGA 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

37、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1.0 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1:1.14,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。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,CS

38、P 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0.2 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15-20%,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W

39、LCSP(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。未來的封裝-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)用中也發(fā)現(xiàn),無論采用何種封裝技術(shù),

40、在封裝后裸芯片的性能總是比未封裝的要差一些。于是人們提出了多芯片組件MCM(Multi Chip Module概念。MCM 把幾塊IC 芯片或CSP 組裝在一塊電路板上,構(gòu)成功能電路板,就是多芯片組件。MCM 的出現(xiàn)使電子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)小型化、模塊化、低功耗、高可靠性提供了更有效的技術(shù)保障。多芯片集成在MCM 技術(shù)之后的后續(xù)者就是SIP(System in a Package。SIP是指把構(gòu)成一個(gè)完成電子系統(tǒng)的多個(gè)芯片封裝在一起的技術(shù),例如將移動(dòng)終端中的存儲(chǔ)器、接口電路、甚至處理器都封裝在一個(gè)芯片內(nèi),以實(shí)現(xiàn)電子設(shè)計(jì)的小型化。雖然有人認(rèn)為SIP 和MCM 是同一個(gè)技術(shù),但是大多數(shù)認(rèn)為SIP 在封裝技術(shù)

41、上更先進(jìn),而把SIP 區(qū)別開MCM。例如,MCM 中芯片是放臵在同一層面上IC 基板上,而SIP 中芯片可以根據(jù)一定的配臵堆疊放臵。SIP 封裝技術(shù)使設(shè)備提供商把MCU、DRAM、FLASH、ASIC 和DSP,甚至被動(dòng)元件壓縮進(jìn)一個(gè)單一封裝中,可以大大地減小系統(tǒng)的尺寸,也極大地縮短了產(chǎn)品的發(fā)布時(shí)間和周期,安裝和測(cè)試也相應(yīng)地簡(jiǎn)化了。采用SIP 封裝的集成電路,對(duì)印刷電路板的要求也降低了,因?yàn)閺?fù)雜的系統(tǒng)連線在芯片內(nèi)部已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了。由于要實(shí)現(xiàn)水平和垂直方向芯片的安裝和連接,SIP 封裝技術(shù)的難度是相當(dāng)大的。一般把封裝過程中將多個(gè)芯片層疊放臵并且互相連接。SIP 由于大量使用堆疊技術(shù)也被稱為3D 封裝

42、技術(shù)。從技術(shù)難度和應(yīng)用速度來看,3D 封裝技術(shù)在未來10 年內(nèi)將成為封裝技術(shù)的突破點(diǎn)和主流路徑。3D SIP 關(guān)鍵- TSV 技術(shù)硅通孔TSV (Through-Silicon Via技術(shù)是半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)邁向3D-SiP 時(shí)代的關(guān)鍵技術(shù)。盡管3D 封裝可以通過引線鍵合、倒裝(Flip Chip,FC凸點(diǎn)等各種芯片通路鍵合技術(shù)實(shí)現(xiàn),但TSV 技術(shù)是潛在集成度最高、芯片面積/封裝面積比最小、封裝結(jié)構(gòu)和效果最符合SiP 封裝要求、應(yīng)用前景最廣的3D 封裝技術(shù),被譽(yù)為是繼引線鍵合、TAB、FC 之后的第四代封裝技術(shù),TSV 也被稱為終極三維互聯(lián)技術(shù)。TSV 技術(shù)本質(zhì)上并不是一種封裝技術(shù)方案,而只是

43、一種重要的工具,它允許半導(dǎo)體裸片和晶圓以較高的密度互連在一起?；谶@個(gè)原因,TSV 在大型IC 封裝領(lǐng)域中是一個(gè)重要的步驟。TSV 工藝將傳統(tǒng)的芯片之間引線連接的方式徹底改變,通過在芯片晶圓上開鑿微型導(dǎo)孔來實(shí)現(xiàn)上下的導(dǎo)通。采用TSV 工藝后,封裝流程就放棄了金屬引線鍵合工藝,而增加了蝕刻和鉆孔等步驟。TSV 技術(shù)一般和WLCSP 相結(jié)合,工藝流程上可以先鉆孔和后鉆孔。其具體的流程基本包含以下:貼膜> 打磨> 蝕刻> 絕緣層處理> 鉆孔> 濺鍍> 貼裝> 切割。德州儀器(TI的研究人員認(rèn)為,WLCSP 正在向標(biāo)準(zhǔn)化的封裝結(jié)構(gòu)發(fā)展。WLCSP可以包含WLC

44、SP IC、MEMS IC 和無源器件的組合,并且這些器件通過硅通孔(TSV 技術(shù)互連。下圖所展示的就是一個(gè)基于TSV 的晶圓級(jí)封裝芯片結(jié)構(gòu),通過TSV 工藝,將邏輯器件、MEMS 器件,甚至被動(dòng)器件在晶圓級(jí)封裝在一起。根據(jù)半導(dǎo)體業(yè)內(nèi)廠商及專業(yè)研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),從2011 年開始,TSV 技術(shù)將會(huì)滲透到DSP、NAND Flash、DRAM、RF 等芯片領(lǐng)域;未來,基于TSV 技術(shù)的3D-SiP 封裝將進(jìn)一步應(yīng)用至CPU、GPU、傳感器、MEMS 等各類領(lǐng)域。TSV 技術(shù)將成為3D-SiP 的主流封裝技術(shù)相關(guān)上市公司淺析目前,在集成電路封裝測(cè)試行業(yè),高端技術(shù)和高端產(chǎn)品的市場(chǎng)份額仍然由國(guó)際巨頭占據(jù),

45、如臺(tái)灣日月光(ASE、美國(guó)安科(Amkor、臺(tái)灣矽品(SPIL、星科金朋(POWERTECH等世界大封裝企業(yè)。長(zhǎng)電科技-國(guó)內(nèi)本土封裝龍頭長(zhǎng)電科技是國(guó)內(nèi)本土半導(dǎo)體封裝的龍頭企業(yè)。按照中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),公司所屬的新潮科技集團(tuán)在2009 年中國(guó)內(nèi)地封裝行業(yè)銷售排名第三,是國(guó)內(nèi)本土企業(yè)中規(guī)模最大的。公司的主營(yíng)業(yè)務(wù)包括IC 封裝和分立器件制造。從公司2009 年以前公布的報(bào)表來看,IC 封裝業(yè)務(wù)約占總營(yíng)收一半強(qiáng),業(yè)務(wù)發(fā)展較為平衡,而且出口和內(nèi)銷大約各占一半?？蛻糁饕耘_(tái)灣企業(yè)和國(guó)內(nèi)客戶為主。公司在IC 封裝技術(shù)上穩(wěn)步發(fā)展,產(chǎn)品涵蓋了絕大部分的封裝形式。公司以先進(jìn)半導(dǎo)體封測(cè)業(yè)務(wù)為主導(dǎo),重點(diǎn)發(fā)展

46、SiP、WLCSP、銅柱凸塊的延伸產(chǎn)品、TSV、MIS 等封裝技術(shù)。公司控股子公司長(zhǎng)電先進(jìn)已形成了年產(chǎn)12 億顆WLCSP 的產(chǎn)能,TSV的產(chǎn)能也已經(jīng)達(dá)到了月產(chǎn)1000 萬片,公司的銅絲鍵合工藝已經(jīng)較為成熟,而且公司是國(guó)內(nèi)本土企業(yè)中在綜合采用SiP 技術(shù)平臺(tái)方面的先行者。而且通過長(zhǎng)電香港收購(gòu)JCI 股權(quán),間接入股新加坡APS,成功獲得了MIS-PP 高端封裝技術(shù),MIS-PP獨(dú)特的封裝技術(shù)能夠?qū)⒛壳癐C 封裝主流技術(shù)進(jìn)行前所未有的拓展。這是未來長(zhǎng)電科技的重要看點(diǎn)。通富微電-最直接享受國(guó)際產(chǎn)能轉(zhuǎn)移通富微電是中國(guó)半導(dǎo)體芯片封裝測(cè)試行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)之一,產(chǎn)品覆蓋面廣,技術(shù)領(lǐng)先。公司的出口銷售占比高達(dá)超

47、過70%,是目前國(guó)內(nèi)本土封裝企業(yè)中出口占比最高的一家。全球前20 半導(dǎo)體企業(yè)中有超過一半是公司的客戶,下游客戶資源非常優(yōu)秀。半導(dǎo)體產(chǎn)能轉(zhuǎn)移的大趨勢(shì)仍然在延續(xù)。公司目前的外包業(yè)務(wù)占據(jù)主要份額,已經(jīng)和眾多全球主要半導(dǎo)體廠商建立穩(wěn)定客戶關(guān)系,而且日本富士通是公司的第二大股東和主要客戶之一。公司在承接國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和外包業(yè)務(wù)上占有先天優(yōu)勢(shì)。公司緊跟技術(shù)革新的步伐,不斷調(diào)整其產(chǎn)品結(jié)構(gòu),逐步淘汰技術(shù)壁壘少,毛利率低的DIP 類型封裝產(chǎn)品,加大毛利率高的BGA 類型封裝產(chǎn)品。高毛利產(chǎn)品營(yíng)收占比上升將改善公司贏利能力。公司同時(shí)在最新的芯片級(jí)別封裝CSP 技術(shù)上持續(xù)投入,有望在最新技術(shù)應(yīng)用上縮小和全球領(lǐng)先企業(yè)的差距。華天科技-投資西鈦實(shí)現(xiàn)跳躍發(fā)展與東南