8月4日《國務院關于印發新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展若干政策的通知》,與原有政策相比,新政策對 28nm 及以下制程項目/企業的政策優惠、重點集成電路設計企業的稅收優惠、人才培養等方面做了新的政策安排。
10月26日工業和信息化部稱積極考慮將5G、集成電路、生物醫藥等重點領域納入“十四五”國家專項規劃,進一步引導企業突破核心技術。
12月11日發布《關于促進集成電路產業和軟件產業高質量發展企業所得稅政策的公告》進一步加大了半導體企業的稅收優惠。
一、
封裝技術介紹
半導體產業通常被分為芯片設計、芯片制造、封裝測試三大領域,涵蓋了電路設計、EDA仿真、晶圓制造及相關原材料、芯片封裝及相關原材料、晶圓測試或功能測試、可靠性驗證與FA等。一般的成本測算中,封裝費用占芯片總成本的20%,這是一筆很大的支出,并且封裝類型越先進,成本占比越高,可能會達到50%甚至更高。
芯片封裝是為集成電路的現實載體顆粒(die)提供I/O的扇出和機械/濕氣等保護作用。die內部的I/O端口一般只有70*70 um左右的尺寸,而我們頭發的直徑大概是84um;die直接暴漏在環境中容易受到外力導致的機械損傷,濕氣引起的線路腐蝕。因此裸die不太適合直接在系統上使用。我們可以把芯片封裝理解為精密的機械機臺組裝。
?圖1 芯片封裝結構示意圖
芯片封裝使用的主要材料有包裹封裝體的黑色塑封料(根據應用,也有其它顏色)、金屬焊線絲、提供I/O的銅合金引線框架、固定die的裝片材料。傳統封裝的主要流程可以簡單的分成五個步驟:晶圓切割(die saw)-晶圓貼片(die bond)-引線鍵合(WB)-包封與成型-印章打印/包裝。
二、
國內三大封裝廠市場占比及發展動態
國內封裝廠繁多,有專注于某個方向,如做圖像傳感器封裝的晶方科技;專門做bump,如寧波芯健、蘇州頎中、江蘇壹度;大部分提供常規封裝+turn-key服務,如長電科技、華天科技、通富微電、東莞氣派、無錫華潤、蘇州嘉盛等。這里只針對通用封裝部分做介紹。通用型的封裝是指QFN、SOP、DIP、SOT、BGA/LGA、QFP等封裝,這些封裝因為規格統一,各家封裝廠比拼的只有質量、價格和交期。這也是國內封裝廠的主營業務范疇。
全球封測行業規模2019年達564億美元,同比增長0.7%。中國封測規模2019年達2349.7億元,同比增長7.1%。從公開的資料來看,長電科技市場占有率11.9%,華天科技占有率3.9%,通富微電占有率3.3%。2020年這三家上市封裝廠總的凈利潤預告下限為22億人民幣,均屬于封裝行業龍頭。
長電科技國內的廠區主要有江陰長電、宿遷長電、滁州長電、以及在紹興新建的廠區。江陰長電主營MIS、BGA/LGA、QFNWB、QFNFC、FCTSOT等業務,因為有SMT產線,模組類封裝也基本在這里完成。傳言封裝尺寸小于QFN3x3的封裝逐步向宿遷廠區轉移。宿遷廠區主營SOP、PDFN,部分大尺寸SOT類封裝,也有部分的小尺寸DFN/QFN在試產,是長電目前唯一有ribbon工藝的廠區。滁州廠區主營SOT/SOD封裝、DIP封裝和長電科技專利技術的FBP封裝。紹興廠區目標是開發12寸晶圓級封裝,可能有星科金朋的專利轉入和SMIC合作。
華天科技積極推進先進封裝基地建設,近年來陸續投資擴建了昆山、寶雞、南京等基地,打通了CIS芯片、存儲器、射頻等多種高端產品的生產線。先后有了主營引腳類引線鍵合封裝的天水華天、主營引線鍵合無引腳封裝的西安華天、主營Flip-chip(FC)封裝的南京華天(目前處于客戶驗證階段)和主營晶圓級封裝和bump業務的昆山華天。
通富微電在國內的生產基地有南通總廠、南通崇川廠、蘇州廠、合肥廠以及在建的廈門廠。各個廠區的業務不易區分,大體上通富微電的主要業務都集中在南通廠區,包括PDFN-ribbon工藝和車載芯片。南通廠與珠海越亞半導體在embeded-die 模塊封裝上有合作。合肥廠只做小尺寸的WB-QFN、SOP、DIP等封裝,未來合肥廠區將投入更多的力量開發QFN封裝,而不會再開發新形式的DIP封裝。
三、
疫情影響下封裝行業狀況
目前封裝行業中受疫情影響最大的原材料是引線框架,全球最大的引線框架供應商ASM的主要工廠都在東南亞,因工廠員工感染新冠肺炎問題,開工率僅三到四成,框架的交期延長到24-30周以上。同樣日本和韓國的框架供應商也是因為疫情影響或者原材料影響,普遍將框架交期拉長到18周-24周。于是框架訂單不停地從國外供應商轉向國內供應商,導致國內框架廠產能爆滿,日前國內交期較好的寧波康強正式通知蝕刻框架的交期從6周延長到12周。
同時,因為市場需求以及國外芯片廠商供貨不足,國內芯片設計公司收到的大尺寸QFN封裝和粗銅線(2mil直徑)QFN封裝需求在持續增長。大尺寸QFN指的是4x4mm及其以上的封裝,這類產品單顆打線在60根以上,大部分有數百根線;而粗銅線因為工藝問題,UPH較低,與之合作的封裝工廠在這類封裝的現有WB產能上不能滿足當前需求。而且,封裝廠在裝片站也有產能瓶頸。
面對客戶的增長需求,各大封裝廠從兩方面入手:
一是封裝廠開始進行封裝費議價,不論大小客戶,全面漲價。而且為了提高產出和收益,開始限制并削減客戶多芯片封裝的產能計劃,迫使客戶轉廠;
二是封裝廠擴產計劃開始浮現,華天科技正在將FC類封裝搬遷到南京,西安工廠將會空出部分場地留給WB擴產,長電科技計劃在2021年7月完成大顆粒QFN封裝的擴產。此外,因為產能飽和,封裝廠對客戶新品開發的限制也在增加,比如華天科技要求客戶設計需要完全滿足華天rule。
封裝廠無法解決框架短缺問題,因此客戶不得不去尋求框架供應商,來保證自己的產品順利產出。
結語
芯片封裝占據半導體行業近30%的市場,已成為我國半導體供應鏈中的關鍵環節。作為人才密集型的高科技產業,芯片封裝加工屬性強;疫情導致的復工難,使得封裝產能受損。全球范圍多家封測公司的產能正處于滿產或飽滿狀態,引線框架業務嚴重緊缺,封裝行業全球龍頭價格調漲,國內的長電科技、華天科技、通富微電等企業通過加強先進封裝技術研發、加緊建設封測產線等把握發展機遇,逐步擴大份額,實現業績的逆勢大漲,凸顯出國產替代的實力。但同時,因為疫情影響及需求強勁,整個行業內物料缺乏、價格上漲。擴產和產能分別成為了封裝廠和芯片設計公司的頭等要事。