文︱立厷

圖︱網(wǎng)絡(luò)

先進(jìn)封裝就像一個(gè)潘多拉魔盒，具有誘人的魅力，對于IDM（集成器件制造商）、代工廠和OSAT（外包半導(dǎo)體組裝和測試）具有重要戰(zhàn)略意義，因此便有了超過100億美元的大筆投資。

在《2021年先進(jìn)封裝行業(yè)現(xiàn)狀報(bào)告》中，市場研究公司Yole預(yù)測：2026年先進(jìn)封裝市場的收入將從2014年的基數(shù)翻一番以上。我們來看具體分析。

先進(jìn)封裝份額與日俱增

先進(jìn)封裝在整個(gè)半導(dǎo)體市場中的份額不斷增加：到2026年，將占市場的近50％。期間先進(jìn)封裝平臺(tái)，包括3D堆疊、ED（嵌入式片芯）和扇出的收入復(fù)合年增長率最高，分別為22％、25％和15％。

從技術(shù)趨勢來看，異質(zhì)集成是半導(dǎo)體創(chuàng)新的關(guān)鍵。先進(jìn)封裝可以提高半導(dǎo)體產(chǎn)品的價(jià)值，增加功能，保持并提高性能，同時(shí)降低成本。各種各樣的多片芯封裝（SiP，系統(tǒng)級(jí)封裝）正在開發(fā)，以用于消費(fèi)、性能和專業(yè)應(yīng)用的高端和低端產(chǎn)品。

另外，半導(dǎo)體制造供應(yīng)鏈正在經(jīng)歷不同的變化。IC基板和PCB制造商，如SEMCO、Unimicron、AT＆S和Shinko，正在進(jìn)入先進(jìn)封裝領(lǐng)域；OSAT正在擴(kuò)展其測試專業(yè)知識(shí)，而傳統(tǒng)的純測試玩家正在投資于組裝／封裝能力；臺(tái)積電、英特爾和三星已成為新的先進(jìn)封裝技術(shù)的關(guān)鍵創(chuàng)新者。

按地理劃分的2020年OSAT收入

Yole首席分析師兼封裝、組裝和基板總監(jiān)Santosh Kumar斷言：“先進(jìn)封裝市場2020年的價(jià)值300億美元，2026年將達(dá)475億美元，復(fù)合年增長率為7．4％。同時(shí)，傳統(tǒng)封裝市場將以4．3％的復(fù)合年增長率增長，到2026年將達(dá)到500億美元�？偡庋b市場的復(fù)合年增長率為6％，同年價(jià)值為954億美元。

先進(jìn)封裝的吸引力是半導(dǎo)體行業(yè)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的一部分。盡管新冠疫情引發(fā)了全球經(jīng)濟(jì)衰退，但半導(dǎo)體市場在2020年表現(xiàn)強(qiáng)勁；盡管由于全球封鎖、遠(yuǎn)程工作和教育、在線娛樂以及消費(fèi)者購買行為的轉(zhuǎn)變，行業(yè)需求全年不平衡，但2020年全球半導(dǎo)體收入同比增長6．8％，達(dá)到4400億美元。展望未來，到2022年，該市場將增長15％以上，超過5000億美元。

Yole封裝團(tuán)隊(duì)首席分析師Avier Shoo強(qiáng)調(diào)：“由于先進(jìn)封裝市場的持續(xù)發(fā)展勢頭，其在整個(gè)半導(dǎo)體市場中的份額正在不斷增加，到2026年將達(dá)到近50％的市場份額�！彼�補(bǔ)充道：“就300毫米等厚初制晶圓而言，傳統(tǒng)封裝仍占主導(dǎo)地位，占總市場的近72％。然而，先進(jìn)封裝在不斷增加其晶圓份額，到2026年將增至35％，達(dá)到5000多萬片。先進(jìn)封裝晶圓的價(jià)值幾乎是傳統(tǒng)封裝的兩倍，可以為制造商帶來高利潤率。2020年，倒裝芯片約占先進(jìn)封裝市場的80％，到2026年將繼續(xù)占據(jù)相當(dāng)大的市場份額，超過71％�！�

在不同先進(jìn)封裝平臺(tái)中，各種應(yīng)用的采用率將繼續(xù)增加。在2020年至2026年期間，以移動(dòng)電話為主的無線局域網(wǎng)（WLCSP）將以5％的復(fù)合年增長率增長。盡管規(guī)模較�。�2020年約為5100萬美元），但隨著電信和基礎(chǔ)設(shè)施、汽車和移動(dòng)市場的需求驅(qū)動(dòng)，嵌入式芯片市場預(yù)計(jì)在未來5年內(nèi)將以22％的復(fù)合年增長率增長。

按平臺(tái)劃分的先進(jìn)封裝收入預(yù)測

供應(yīng)鏈投資不斷

通過對供應(yīng)鏈的全面分析，Yole指出，OSAT目前主導(dǎo)著先進(jìn)封裝市場，在初制晶圓方面OSAT約占整個(gè)市場的70％。然而，在高端封裝領(lǐng)域，包括2．5D／3D堆疊、高密度扇出，大型代工廠（如臺(tái)積電）和IDM（如英特爾和三星）在高端市場發(fā)展迅速，占據(jù)了市場主導(dǎo)地位。這些玩家正在大量投資于先進(jìn)封裝技術(shù)。事實(shí)上，作為一種戰(zhàn)略，它有助于將封裝從基板轉(zhuǎn)移到晶圓／硅平臺(tái)。

Yole技術(shù)和市場分析師Stefan Chitoraga評論說：“臺(tái)積電在2020年獲得了約36億美元的先進(jìn)封裝收入，2021年其先進(jìn)封裝業(yè)務(wù)的資本支出估計(jì)為28億美元，專門針對SoIC、SoW和InFO變體以及CoWoS產(chǎn)品線。與此同時(shí)，英特爾對各種先進(jìn)封裝組合的投資，如Foveros、EMIB、Co EMIB，成為實(shí)施新領(lǐng)導(dǎo)層公布的IDM 2．0戰(zhàn)略的關(guān)鍵。英特爾計(jì)劃利用外部和內(nèi)部制造資源，專注于設(shè)計(jì)導(dǎo)入和增加市場份額，增強(qiáng)其在客戶和數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位�！�

三星正積極投資于先進(jìn)封裝技術(shù)，以促進(jìn)其代工業(yè)務(wù)，希望成為臺(tái)積電強(qiáng)有力的替代者。

另一方面，OSAT也在大量投資于先進(jìn)封裝技術(shù)，以在利潤豐厚的市場上競爭。2020年，OSAT的資本支出同比增長27％，約為60億美元。盡管受到了新冠疫情的影響，這一戰(zhàn)略還是為非常好的財(cái)政年度做出了貢獻(xiàn)。

總體而言，封裝／組裝業(yè)務(wù)（傳統(tǒng)上是OSAT和IDM的領(lǐng)域）發(fā)生了范式轉(zhuǎn)變。采用不同商業(yè)模式的玩家，包括代工廠、基板／PCB供應(yīng)商、EMS／DM（電子制造服務(wù)／設(shè)計(jì)制造），正在進(jìn)入組裝／封裝業(yè)務(wù)。

先進(jìn)封裝技術(shù)占據(jù)中心地位

半導(dǎo)體行業(yè)已進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代，移動(dòng)／消費(fèi)和其他驅(qū)動(dòng)因素，如大數(shù)據(jù)、人工智能、5G、高性能計(jì)算（HPC）、AR／VR／MR、云／邊緣計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)（包括工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)）、智能汽車、工業(yè)4．0，而超規(guī)模數(shù)據(jù)中心也在創(chuàng)造對系統(tǒng)或子系統(tǒng)的需求，這些系統(tǒng)或子系統(tǒng)需要高計(jì)算能力、高速度、更多帶寬、低延遲、低功耗、更多功能、更多內(nèi)存、系統(tǒng)級(jí)集成和各種傳感器，同時(shí)保持低成本。

使用先進(jìn)封裝技術(shù)的異構(gòu)集成是滿足這些系統(tǒng)性能要求、提高半導(dǎo)體產(chǎn)品價(jià)值、增加功能以及在降低成本的同時(shí)保持／提高性能的關(guān)鍵。這給封裝供應(yīng)商帶來了巨大的壓力，每個(gè)客戶都需要越來越多的定制。

先進(jìn)封裝的關(guān)鍵技術(shù)趨勢是：基于芯片實(shí)現(xiàn)異構(gòu)集成的方法；3D NAND、HBM中的WoW（晶圓堆疊晶圓）機(jī)會(huì)，12或16片芯堆疊，間距縮至35微米；針對數(shù)據(jù)中心和HPC中的計(jì)算，使用混合鍵合的3D SoC，采用邏輯－邏輯或存儲(chǔ)器邏輯堆疊3D IC；支持AI、HPC和網(wǎng)絡(luò)的大體積封裝（約100×100mm2）；封裝方面的各種創(chuàng)新支持移動(dòng)雙面模壓BGA中的5G毫米波、低介電損耗材料、封裝天線（AiP）等。；高密度扇出的開發(fā)和采用將加速移動(dòng)、HPC和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展；使用RDL插入器開發(fā)的后上芯（chip last）扇出；大封裝全側(cè)（all－side）模壓WLCSP封裝采用也在增加。

下面這張圖很重要，不僅是因?yàn)樗�回溯了半�?dǎo)體封裝的發(fā)展歷史，更重要的是它給出了未來近30年的發(fā)展路線圖�？磥恚�2D／3D封裝將在節(jié)點(diǎn)縮小方面發(fā)揮越來越重要的作用。

1970－2050年半導(dǎo)體封裝路線圖

在系統(tǒng)集成級(jí)別方面，有點(diǎn)像自動(dòng)駕駛分級(jí)，從L0的半導(dǎo)體片芯／晶圓集成開始，L1級(jí)為SiP半導(dǎo)體封裝，L2為設(shè)備／設(shè)備板封裝，L3為終端設(shè)備封裝；L1＋2級(jí)是半導(dǎo)體封裝＋電路板，既有半導(dǎo)體封裝，又有與PCB的集成。

系統(tǒng)集成級(jí)別

我們看到，整個(gè)封裝平臺(tái)包括各種各樣的技術(shù)，五大類包括了無基板、有機(jī)基板、引線框基板、陶瓷基板和嵌入式片芯。下面還有三層細(xì)分封裝工藝。

封裝系列平臺(tái)

那么先進(jìn)封裝平臺(tái)又有哪些工藝呢？同樣還是五大類，但工藝種類少了很多。

先進(jìn)封裝平臺(tái)

從系統(tǒng)集成角度看，先進(jìn)封裝平臺(tái)與系統(tǒng)集成級(jí)別關(guān)系密切，呈現(xiàn)出以下分布，除了晶圓級(jí)的一些工藝，還有基板／Strip級(jí)以及面板級(jí)封裝工藝。

系統(tǒng)集成與先進(jìn)封裝

半導(dǎo)體與全球經(jīng)濟(jì)高度相關(guān)

根據(jù)世界銀行的數(shù)據(jù)，2021年全球經(jīng)濟(jì)將增長5．6％，是80年來最強(qiáng)勁的衰退后速度；2022年將增長4．3％。這種復(fù)蘇是不平衡的，主要反映了一些主要經(jīng)濟(jì)體的大幅反彈。

中國經(jīng)濟(jì)預(yù)計(jì)在2021年將以8．5％的速度增長，而美國經(jīng)濟(jì)和許多新興市場和發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體（EMDE）將以6．8％的速度增長，疫苗接種的障礙繼續(xù)影響著經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。

隨著全球經(jīng)濟(jì)從新冠疫情引發(fā)的全球衰退中反彈，伴隨而來的強(qiáng)勁的全球貿(mào)易為EMDE復(fù)蘇提供了契機(jī)。不過，全球前景仍面臨重大下行風(fēng)險(xiǎn)，包括在EMDE債務(wù)水平較高的情況下可能出現(xiàn)新冠疫情和金融壓力。決策者將需要平衡支持復(fù)蘇的需要，同時(shí)維護(hù)價(jià)格穩(wěn)定和財(cái)政可持續(xù)性，并繼續(xù)努力推動(dòng)促進(jìn)增長的改革。

在半導(dǎo)體領(lǐng)域，美洲市場的銷售額表現(xiàn)突出，2020年增長19．8％。中國仍然是最大的半導(dǎo)體市場，2020年在中國的銷售額達(dá)到1517億美元，增長了5．0％。2020年，亞太地區(qū)（5．3％）和日本（1．0％）的年銷售額也有所增長，但歐洲的年銷售額有所下降（－6．0％）

邏輯器件2020年銷售額為1175億美元，內(nèi)存為1173億美元，是銷售額最大的半導(dǎo)體類別。與2019年相比，邏輯產(chǎn)品的年銷售額增長了10．3％，而內(nèi)存產(chǎn)品的銷售額增長了10．2％。在內(nèi)存領(lǐng)域，NAND閃存產(chǎn)品的年銷售額非常突出，2020年增長23．1％，達(dá)到495億美元。2020年，微型IC（包括微處理器）的銷售額增長了4．8％，達(dá)到696億美元。2020年，所有非內(nèi)存產(chǎn)品的銷售額合計(jì)增長了5．2％，總銷售額達(dá)到歷史最高水平。

全球半導(dǎo)體市場

伴隨市場的不確定性，半導(dǎo)體并購不斷加劇。在大型收購交易的推動(dòng)下，2020年成為半導(dǎo)體并購協(xié)議創(chuàng)紀(jì)錄的一年。與2019年相比，并購價(jià)值增長272％，達(dá)到約1180億美元。而在過去5年的半導(dǎo)體并購總額中，半導(dǎo)體封裝并購總額僅為約40億美元。

2020年的半導(dǎo)體收購是由大型IC公司推動(dòng)的，這些公司希望在新興和高增長市場機(jī)會(huì)中提升自己的地位，如嵌入式機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能、自動(dòng)駕駛汽車、電動(dòng)汽車、云計(jì)算服務(wù)數(shù)據(jù)中心的擴(kuò)展以及連接到物聯(lián)網(wǎng)的傳感器和系統(tǒng)。

主要整合驅(qū)動(dòng)因素包括希望補(bǔ)充有機(jī)增長、收入和成本協(xié)同效應(yīng)，以推動(dòng)業(yè)務(wù)增長，同時(shí)考慮尖端研發(fā)成本、規(guī)模的重要性，增加互補(bǔ)性和市場占有率的愿望。

寡頭壟斷領(lǐng)先市場

半導(dǎo)體工業(yè)的未來驅(qū)動(dòng)力是數(shù)字社會(huì)的發(fā)展。從遵循摩爾定律玩家的時(shí)間順序來看，摩爾定律在過去幾十年（自1965年以來）指導(dǎo)著全球半導(dǎo)體行業(yè)，通過節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展提高了性能和成本。

2002年（130nm）之后，該行業(yè)一直在廣泛整合。規(guī)模的限制已經(jīng)打亂了在這一領(lǐng)域中競爭的公司格局。目前，這里已是一個(gè)寡頭壟斷市場，只有少數(shù)重要玩家。

具有領(lǐng)先制造能力的玩家數(shù)量

在技術(shù)路線圖方面，正在從納米尺度轉(zhuǎn)向微米尺度。業(yè)界正在研究功能路線圖的重要性，先進(jìn)封裝是彌合芯片和PCB之間差距的關(guān)鍵。堆疊片芯?Bump間距（μm）、片芯到基板FC凸點(diǎn)間距（μm）和基板至板BGA球間距（μm）將可能讓摩爾定律繼續(xù)下去。

基于技術(shù)和行業(yè)預(yù)期的趨勢

來看一下10家主要廠商的市場情況，包括2家IDM（英特爾、三星）、一家代工廠（TSMC）、全球前5家OSAT（ASE、SPIL、Amkor、PTI、JCET）以及Nepes和Chipbond，加工了約75％的先進(jìn)封裝晶圓。

2020年晶圓先進(jìn)封裝市場份額

這里還有2020年前26名OSAT收入的財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)，前8位OSAT繼續(xù)在資本支出和研發(fā)方面進(jìn)行大量投資。投資巨大的頂級(jí)OSAT與其他同類廠商形成了很大差距。

2020年前26名OSAT財(cái)務(wù)概況（百萬美元）

前8位OSAT中包括3家中國制造商、4家中國臺(tái)灣制造商和1家美國制造商。

UTAC失去了去年的第8名。ChipMOS Technologies目前排名第八。如果沒有差異化的技術(shù)或知識(shí)產(chǎn)權(quán)作為并購?fù)顺霾呗裕瑒t處于尾部的公司將面臨更高的風(fēng)險(xiǎn)。不在前8名的球員需要迎頭趕上。否則，它們將面臨被收購或業(yè)務(wù)損失的風(fēng)險(xiǎn)。

基于公司總部位置，從2020年前26位OSAT的收入分配可以看出，在排名前25位的OSAT中，位于中國臺(tái)灣的OSAT在2020年貢獻(xiàn)了超過一半的收入，其次是中國大陸；美國位居第三，韓國的OSAT高于馬來西亞。

OSAT收入分配

機(jī)會(huì)在哪里？

人們不禁要問，半導(dǎo)體封裝的機(jī)會(huì)在哪里？它應(yīng)該是由大趨勢創(chuàng)造的半導(dǎo)體硬件需求來驅(qū)動(dòng)，在未來不斷增長的8種應(yīng)用中，將會(huì)使用9種主要半導(dǎo)體器件，當(dāng)然還要滿足相應(yīng)應(yīng)用所需封裝的不同工藝要求。

半導(dǎo)體封裝的機(jī)會(huì)

隨著終端消費(fèi)市場要求智能手機(jī)及智能穿戴設(shè)備越來越小型化，以及5G、云端、人工智能等技術(shù)的深入發(fā)展，芯片需要有更高的I／O密度，同時(shí)降低封裝厚度。芯片只有輕薄短小和更低功耗，才能為應(yīng)用提供更好的的功能和效能。