【芯觀點】大陸封測龍頭業績爆表,先進封裝更使行業迎來巨大分水嶺
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4月底,國內封測龍頭長電科技、通富微電、華天科技和晶方科技公布了今年第一季度業績,根據各家公司數據,今年以來整體封測市場仍然表現出超強的景氣度。受益于集成電路國產化、智能化、人工智能、物聯網、雙碳經濟、新能源汽車、工業控制、5G等新技術新需求的落地應用,半導體行業仍處于高景氣周期,與此同時,國家政策紅利會繼續得到釋放,在強勁的國產化需求以及全球新技術革新的推動下,國內封測企業即將迎來更為有利的發展局面。
觀察第一季度各公司數據,其中僅有華天科技和晶方科技業績表現出雜音。對此華天科技解釋,一季度凈利潤下滑主要是由于本季度固定資產計提的折舊等營業成本增長所致。晶方科技則表示,一季度營收下降,一方面是手機業務領域整體市場比較疲軟;另一方面是疫情對物流運輸、來料進口報關、生產效率有所影響。凈利潤下降原因為兩方面,一是公司收入有所下降,二是政府補助收入減少了1500萬,這與政府項目驗收進度等有關系。同時財務收益減少了400萬,主要是公司資金存款大部分做了3個月、6個月的資金管理,存款期限未到,使得利息收入降低了,待存款期限到期后,相應的利息收入會進行確認。
事實上這也反映了今年以來半導體市場景氣度的兩大主要影響因素。首先是今年以來,盡管上游代工產能仍然持續滿載,高性能計算、汽車電子、功率IC、存儲器、顯示驅動等芯片依然緊缺,但消費電子、家電等市場需求逐漸放緩,相應下游封測領域訂單也隨之有所減少,不過第一季度通常是整個消費電子市場的傳統淡季。其次是3月份以來上海及周邊地區疫情對半導體產業造成了不同程度的影響,而上述封測企業在該地區均設有廠房。不過受到影響的除了晶方科技,僅通富微電表示通過封閉運營維持一線生產,對公司物流有一定影響。
如果觀察各公司2021年度數據,均表現出超高的增長速度,顯示供需兩端嚴重的不平衡是當下半導體行業最大的困境。根據中國半導體行業協會統計,2021年我國集成電路產業銷售額為10458.3億元,同比增長18.2%。其中,設計業銷售額為4519億元,同比增長19.6%;制造業銷售額為3176.3億元,同比增長24.1%;封裝測試業銷售額為2763億元,同比增長10.1%。
隨著芯片國產化進程的不斷加快,必將推動封測需求進一步增長。部分封測企業還指出,在“缺芯”狀況下,海外產業鏈上的企業容易“選邊站”,更加加大了國內封測企業的機會。雖然市場存在波動,長期來看國內封測企業仍較保持高速增長的趨勢,為此通富微電給出了2022年實現營業收入200億元的目標,華天科技也給出了150億元的營收預測。
值得一提的是,得益于對更高集成度的廣泛需求,以及5G、消費電子、物聯網、人工智能和高性能計算機等大趨勢的推動,隨著芯片與電子產品中高性能、小尺寸、高可靠性以及超低功耗的要求越來越高,促使先進封裝技術不斷突破發展,使得先進封裝逐步替代原來終端中的傳統封裝,進入快速發展期。據Yole數據,2021年全球封裝市場規模約達777億美元。其中,先進封裝全球市場規模約350億美元,預計到2025年先進封裝的全球市場規模將達到420億美元,2019-2025年全球先進封裝市場的CAGR約8%。相比同期整體封裝市場(CAGR=5%)和傳統封裝市場,先進封裝市場增速更為顯著,將為全球封裝市場貢獻主要增量。
全球半導體封裝測試產業結構(2016-2025年) 資料來源:Yole
同時集微咨詢數據顯示,2020年中國先進封裝產值達903億元,先進封裝占比持續提升,達到36%,隨著5G帶來的新應用逐步落地和現有產品向SiP、WLP等先進封裝技術轉換,先進封裝市場需求將維持較高速度的增長,同時封測廠主要投資將集中在先進封裝領域,帶動產值快速提升,預計2023年,中國先進封裝產值將達到1330億元,約占總封裝市場的39%。目前國內的先進封裝主要集中在長電科技、通富微電和華天科技等幾家龍頭企業,前四大龍頭企業先進封裝產值占中國全部封裝產值的30.5%,并且隨著新產線的完成,產能將占比將進一步擴大。
圖:國內先進封裝市場結構占比 資料來源:集微咨詢
幾大封測龍頭廠商在2021年年報中體現了這一點。除了積極擴增產能,近幾年均在持續加大在先進封裝領域的技術布局,從封裝技術層面看,以第二代傳統封裝(SOT、QFN、BGA等)和第三代先進封裝技術(FC、FIWLP、FOWLP、TSV等)為主。
長電科技表示,目前先進封裝已成為公司的主要收入來源,先進封裝生產量34,812.86百萬顆,占到所有封裝類型的45.5%,其中主要來自于系統級封裝,倒裝與晶圓級封裝等類型。面向Chiplet異構集成應用,公司于去年宣布正式推出XDFOI全系列極高密度扇出型封裝解決方案。該封裝解決方案是新型無硅通孔晶圓級極高密度封裝技術,相較于2.5D硅通孔(TSV)封裝技術,具備更高性能、更高可靠性以及更低成本等特性,目前已完成超高密度布線,進入客戶樣品流程,預計今年下半年量產。重點應用領域包括高性能運算應用如FPGA、CPU/GPU、AI、5G、自動駕駛、智能醫療等。
2022年長電科技將推動實施技術開發5年規劃,面向5G/6G射頻高密度系統的封裝及系統級測試,超大規模高密度QFN封裝,2.5D/3D Chiplet,高密度多疊加存儲技術等八大類逾三十項先進技術開展前瞻性研發,盡快完成產品驗證并實現量產,推動技術和產品價值進一步提升,持續增強市場競爭力。
通富微電表示,公司緊緊抓住市場發展機遇,面向未來高附加值產品以及市場熱點方向,在高性能計算、存儲器、汽車電子、顯示驅動、5G等應用領域,大力開發扇出型、圓片級、倒裝焊等封裝技術并擴充其產能,在2.5D、3D封裝領域在國內處于領先地位,建立了完整的生產線,與世界一流公司在存儲、GPU、CPU等領域開展合作,從研發階段,就與客戶開展密切合作,進一步推動公司產品技術進步,拓展了公司業務份額。此外積極布局Chiplet、2.5D/3D等先進封裝技術,形成了差異化競爭優勢。2021年,公司技術研發水平再創新高,在先進封裝方面公司已大規模生產Chiplet產品,7nm產品已大規模量產,5nm產品已完成研發即將量產,公司技術實力進一步提升。
天水華天表示,20201年完成大尺寸eSiFO產品工藝開發,通過芯片級和板級可靠性認證。3D eSinC產品、Mini SDP、1主控+16層NAND堆疊的eSSD、基于176層3D NAND工藝的SSD、NAND和DRAM合封的MCP、Micro SD、硅基GaN封裝產品等均實現量產。完成單顆大尺寸HFCBGA、基于Open Molding工藝的大尺寸 FCCSP產品開發。5G FCPA集成多芯片SiP等5G射頻模組實現量產,完成EMI工藝技術研發和產品導入,具備量產能力。
今年公司將繼續堅持以市場為導向的技術創新,開展2.5D Interpose FCBGA、FO FCBGA、3D FO SiP等先進封裝技術,以及基于TCB工藝的3D Memory封裝技術,Double Side molding射頻封裝技術、車載激光雷達及車規級12英寸晶圓級封裝等技術和產品的研發,未來則將聚焦于大力發展MCM (MCP)、SiP、FC、TSV、MEMS、Bumping、Fan-Out、WLP等先進封裝技術和產品。
晶方科技聚焦于傳感器領域,2021年公司持續加大對新技術、新工藝的研發創新投入,持續加強晶圓級TSV封裝技術、Fan-out晶圓級技術、SIP系統級封裝技術等的研發與創新,先后開發、完善了基于異質結構的晶圓級封裝技術、MEMS晶圓三維封裝技術、生物醫療影像芯片晶圓級封裝技術、物聯網ToF影像模組技術、5G聲表面波濾波器晶圓級封裝技術,IBGA封裝技術等業界領先的集成電路封裝技術,同時公司也整合開發了晶圓級微鏡頭陣列(WLO)生產技術,并在國內率先實現量產。晶圓級封裝的高技術壁壘,決定了其高毛利。
值得一提的是,晶方科技通過收購晶方產業基金股權,實現對晶方光電及荷蘭Anteryon的股權控制,進一步加強業務與技術的互補融合,一方面推進Anteryon公司的光學設計與混合光學鏡頭業務的穩步增長,盈利能力不斷增強。同時有效提升晶方光電晶圓級微型光學器件制造技術的工藝、量產能力,實現商業化規模應用。參與投資以色列VisIC公司,積極布局車用高功率氮化鎵技術,充分利用自身先進封裝方面的產業和技術能力,為把握三代半導體在新能源汽車領域的產業發展機遇進行技術與產業布局。
從專利角度來看,除個別年份之外,長電科技專利年申請量均居于首位,尤其在早期,其專利申請量具有明顯的優勢。2014年之后,天水華天科技、通富微電和蘇州晶方半導體等逐漸縮小了與龍頭企業的競爭力差距。但長電科技有效專利數量最高,超過3000件;通富微電子和天水華天科技有效專利數量均在1000件左右。長電科技專利布局涵蓋所有封測領域關鍵技術,在封裝引線框架、制造或處理半導體、按配置特點進行分區分封裝等分支(H01L23/495、H01L21/00、H01L23/31)上具備優勢;天水華天科技和通富微電子關鍵技術鏈完整度基本并列第二位,其中通富微電子稍側重在引線或其他導電構件的連接和器件密封(H01L21/60、H01L21/56)方向的專利布局,而天水華天科技側重封裝引線框架(H01L23/495)方向。蘇州晶方半導體次于上述三者排名第三,其專利布局重點在于圖像結構(H01L27/146)。
在“下游需求高景氣度+ 集成電路高端領域國產替代加速”的雙輪驅動下,隨著國內封裝測試企業在FC、WLCSP、Bumping、TSV、SiP、FO等先進封裝領域布局完善和先進封裝產能持續釋放,以及并購整合的持續進行,國內封測廠商有能力承接全球集成電路封裝業務轉移,市場規模和市場集中度有望進一步提升。
盡管國內封測龍頭正不斷在先進封裝領域追趕,但是在先進封裝中處于更高金字塔頂端的高端性能封裝,仍然由臺積電、英特爾、三星等公司引領。Yole最新報告顯示,高端性能封裝市場2027年將達到78.7億美元規模,2021~2027年間年復合增長率達19%。該領域主要包括UHD FO、HBM、3DS和有源硅中介層等技術,至2027年預計總共將占據50%以上的高端性能封裝市場。
同時,2021年,頂級半導體廠商在封裝業務中進行了約116億美元的資本支出投資。
其中英特爾以35億美元的金額成為最大的投資公司,其3D芯片堆疊技術Foveros,即在一個有源硅中介層上堆疊一個裸芯。嵌入式多芯片互連橋接(EMIB)技術是其2.5D封裝解決方案,所采用的是55微米凸塊間距。Foveros和EMIB相結合,就產生了用于Ponte Vecchio GPU的Co-EMIB。英特爾計劃為Foveros Direct采用混合鍵合技術。
臺積電以30.5億美元的資本支出緊隨其后。在通過其InFO解決方案確保獲得更多UHD FO業務的同時,臺積電也在為3D SoC定義新的系統級路線圖和技術。其CoWoS平臺提供RDL或硅中介層等解決方案,而其LSI平臺是EMIB的直接競爭對手。臺積電已然成為一家高端封裝領軍企業,其領先的FE先進節點使其有能力主導下一代系統級封裝。
日月光則是唯一一家正努力在封裝領域與代工廠和IDM一較高下的OSAT。憑借其產品FoCoS,日月光半導體也是目前唯一擁有UHD扇出型解決方案的OSAT。
三星也致力于提供類似CoWoS-S的I-Cube技術。該公司是3D堆疊存儲器解決方案的引領者之一,提供HBM和3DS解決方案,其X-Cube技術將使用混合鍵合實現互連。
總而言之,在更前沿的先進封裝領域,OSAT廠商在資本投入和前端制程方面的能力仍然難與英特爾、臺積電和三星等巨頭匹敵,進入3D封裝、Chiplet等全面異構集成時代之后,盡管后道封測在產業鏈中地位越來越重要,但預計頭部代工廠與OSAT在先進封裝領域的分水嶺也將愈發明顯。隨著前道與后道工藝界限趨于模糊,越來越需要設計、制造、封測企業全產業鏈緊密結合、共同協作,國內封測企業及整個產業鏈更需認真探索產業變革下的趕超路徑。(Mike)
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