封测,指的是封装和测试,是两个环节。封装是将半导体元件在基板上布局、固定及连接,并用绝缘介质封装形成芯片的过程。封装步骤有效保证芯片的散热和电信号传输性能;测试步骤对芯片的结构完整性及电气功能进行确认。
以前这两个环节是一起在后道完成的,即封测厂,但随着先进封装技术的发展,封装环节千亿,更偏前道工艺,所以先进封装更多是在晶圆厂完成,或者是专业封装厂。所以,在讨论先进封装时,要先和测试区别开来,测试设备和先进封装关系不是那么大,测试设备主要有测试机、分选机、探针台等。
传统封装设备其实和先进封装关系也不大,先进封装偏向前道工艺,和前道设备重合度较高,前道后道设备其实区别很大,前道主要是光刻、刻蚀、沉积、CMP、涂胶显影、清洗、电镀等。
封装设备
2022年全球(传统)封装设备市场规模为57.8亿美元,2021/2022年中国大陆封装用设备进口规模分别216/153亿元。
传统封装工艺流程中,使用的主要设备包括研磨设备、划片机、贴片机(固晶机)、引线键合机(焊线机)、塑封机、固化炉(回流焊炉)、电镀机、切筋成形机等。
根据SEMI统计,2021年传统封装设备市场中,固晶机、划片机、引线键合机、塑封/电镀机、切筋机为前五大细分类,占比分别为30%/28%/23%/18%/1%。
与传统封装设备相比,先进封装设备单价更高,供应商多为半导体前道设备制造商。先进封装工艺中,新增了涂胶显影机、光刻机、硅通孔刻蚀机、多款薄膜沉积设备、CMP抛光/减薄设备、临时键合机/解键合机、永久键合机等。
固晶机:35亿市场
固晶机/贴片机,就是把裸片固定在基板/晶圆上。高精度(固晶机)成本占先进封装设备产线总体成本的30%-40%,是先进封装的核心设备。传统贴片机的精度在 20~25 微米之间,而先进封装精度范围在3~5 微米之间;ASMPT拥有世界最高精度的固晶机,精度为1微米水平。
2023年全球固晶机市场规模超20亿美元。中国大陆的LED固晶机2021年市场规模15.07亿元,半导体固晶机市场规模为35.46亿元。国产中低端固晶机已具备较强竞争力,其中LED固晶机国产化率达到90%,以新益昌为代表;但在IC高端固晶机的国产化率约10%,华封科技半导体进展国内领先。
全球龙头是ASMPT、BESI,国内是华封科技、新益昌、凯格精机。
塑封机:10亿进口替代空间
塑封,是指将封装材料(例如环氧树脂混合料),在一定温度和压力下导入,将集成电路核心包裹并固化后成型为整体。
2023年全球半导体塑封机4.34亿美元,中国大陆2021年半导体塑封机进口金额约11.2亿元,2022年回落至约9亿元。
日本TOWA、YAMADA两家公司占据全球半导体塑封设备绝大多数市场,国内主要是文一科技、耐科装备。
划片机:70亿市场
划片机在封装、硅片生产环节中,可将包含多个芯片的晶圆分割成一个个芯片。
全球市场规模不到20亿美金,中国市场11亿美金。
日本DISCO占据全球70%份额,东京精密占据20%,国内主要是光力科技通过并购海外并购有一定份额。
引线键合机:30亿进口替代空间
引线键合(Wire Bonding)是一种使用细金属线,利用热、压力、超声波能量使金属引线与基板焊盘紧密焊合,实现芯片与基板间的电气互连的工艺技术,广泛应用于传统封装中。
全球市场不到20亿美金,美国库力索法(Kulicke & Soffa)与ASM Pacific两家全球市占率超80%,2021-2023进口金额在100亿-60亿-33亿,2021年国产化率3%,国内主要是新益昌有所布局。
减薄机:50亿市场
晶圆减薄(wafer thinning)对晶圆片进行高精度磨削至超薄状态,从而减小封装后的高度和体积,改善芯片的热扩散效率、电气性能、机械性能,并减小划片的加工量。减薄机是多层堆叠技术、先进封装技术的核心设备。
2022年全球减薄机市场规模约9.4亿美元,国内需求50亿元。
日本迪斯科与东京精密2022年合计市占比已超65%。国产化率已经超30%,国内主要是华海清科。
键合机:10亿市场
多个晶圆堆叠需要用到键合,3D结构的存储应用最多。
2023年全球市场规模5亿美金,中国大约在2亿美金左右。
全球龙头是德国SUSS和奥地利EVG,国内拓荆科技、芯源微、华卓精科在国产替代。
由于先进封装大都是3D结构,其对键合设备的需求高于其他设备,潜在增速较快。
封装光刻机:不到10亿市场
后道光刻机是芯片封装工艺中的重要设备,与其他设备配合制造微凸点(Bump)、铜柱(copper pillars)、重新布线层(RDL)、硅通孔(TSV)等结构,也参与制造封装载板。
后道光刻机技术难度小于前道,全球市场也相对较小,2019年规模不到2亿美金,市场格局也不如前道那么集中,德国SUSS、日本佳能、上海微电子均有一定份额,目前以步进式为主,芯碁微装在直写光刻机上有进展。
$新益昌(SH688383)$ $光力科技(SZ300480)$ $文一科技(SH600520)$
资料来源:财通电子《国产封装设备发力,勾勒三维集成电路新时代》