【研報】電子行業深度報告：半導體封測景氣回升先進封裝需求旺盛-20200226[34頁].pdf

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1、 公司編制 謹請參閱尾頁的重要聲明 半導體封測景氣回升，先進封裝需求旺盛半導體封測景氣回升，先進封裝需求旺盛 證券證券研究報告研究報告 所屬所屬部門部門 行業公司部 報告報告類別類別 行業深度 所屬行業所屬行業 信息科技/電子 行業評級行業評級 增持評級 報告報告時間時間 2020/2/26 分析師分析師 周豫周豫 證書編號：S1100518090001 010-66495613 聯系人聯系人 楊廣楊廣 證書編號：S1100117120010 010-66495651 傅欣璐傅欣璐 證書編號：S1100119080001 010-66495910 川財研究所川財研究所 北京北京 西城區平安里西

2、大街 28 號 中海國際中心 15 樓， 100034 上海上海 陸家嘴環路 1000 號恒生大 廈 11 樓，200120 深圳深圳 福田區福華一路 6 號免稅商 務大廈 30 層，518000 成都成都 中國（四川）自由貿易試驗 區成都市高新區交子大道 177 號中海國際中心 B 座 17 樓，610041 電子電子行業行業深度深度報告報告 核心觀點核心觀點 半導體封測包含封裝和測試兩環節，封裝技術從傳統封裝向先進封裝發展半導體封測包含封裝和測試兩環節，封裝技術從傳統封裝向先進封裝發展 半導體封測包括封裝和測試兩個環節，目前封裝技術正逐漸從傳統的引線框 架、引線鍵合向倒裝芯片（FC） 、硅

3、通孔（TSV） 、嵌入式封裝（ED） 、扇入（Fan- In）/扇出（Fan-Out）型晶圓級封裝、系統級封裝（SiP）等先進封裝技術演進。 芯片的尺寸繼續縮小，引腳數量增加，集成度持續提升。 投資看點投資看點：半導體封測景氣回升，先進封裝需求旺盛半導體封測景氣回升，先進封裝需求旺盛 看點一：看點一：新應用需求快速增長，半導體行業迎來景氣度回升。除了當前消費電 子等，未來人工智能（AI） 、5G、物聯網（IoT）等行業應用的發展，將帶來對 半導體行業帶來前所未有的新空間，全球半導體產業有望迎來新一輪的景氣周 期?？袋c二：看點二：摩爾定律接近極限，先進封裝有望成為新增市場驅動力。摩爾定 律的放緩

4、；以及交通、5G、消費類、存儲和計算、物聯網、人工智能（AI）和 高性能計算（HPC）等大趨勢的推動，先進封裝逐步進入其最成功的時期?？袋c看點 三：三：我國晶圓廠建設迎來高峰，帶動封測直接需求。據 SEMI 稱，到 2020 年， 將有 18 個半導體項目投入建設，高于今年的 15 個，中國大陸在這些項目中占 了 11 個，總投資規模為 240 億美元。隨著大批新建晶圓廠產能的釋放，帶來 更多的半導體封測新增需求?？袋c四：看點四：半導體代工企業產能利用率提升，封測 產業有望迎新景氣周期。中芯國際、華虹半導體兩大國內代工廠的產能利用率 明顯提升，代工廠的營收及產能利用率的提升將帶動其下游封測廠商

5、發展。同 時國內長電科技、華天科技、通富微電三大封測廠三季度營收同比、環比數據 明顯向好，我國封測產業將迎新的景氣周期。 全球封測規模達全球封測規模達 5 56060 億美元，我國封測市場快速增長億美元，我國封測市場快速增長 2018 年全球半導體封測市場達到 560 億美元，同比增長 5.10%。日月光公司以 18.90%的市占率位居第一位，美國安靠、中國長電科技以 15.60%、13.10%市占 率分居二、三位。另外，前十大封測廠商中，還包含中國通富微電、華天科技。 2018 年我國封測市場達 2193.40 億元， 同比增長 16.10%， IC 封測企業也由 2014 年的 85 家增

6、長至 2018 年 99 家。 建議關注我國半導體封測企業領軍企業建議關注我國半導體封測企業領軍企業 我國封測產業在全球具備較強競爭力，隨著 5G、AI、IoT 等新型應用的增長， 封測需求持續增加，尤其是先進封裝需求將快速增長。建議關注封測三強長電 科技、華天科技、通富微電；同時建議關注以攝像頭傳感器封測為主的晶方科 技；以 SiP 封裝為特色的環旭電子。 風險提示風險提示：產業鏈復產低于預期；下游需求不達預期；全球供應鏈風險。 川財證券川財證券研究報告研究報告 本報告由川財證券有限責任公司編制 謹請參閱尾頁的重要聲明 2/34 正文正文目錄目錄 一、半導體封測產業基本情況 . 5 1. 半

7、導體封測基本概念 . 5 2.半導體封測產業發展趨勢 . 6 2.1 傳統封裝 . 7 2.2 先進封裝 . 9 二、投資看點: 半導體封測景氣回升，先進封裝需求旺盛 . 12 1. 新應用需求快速增長，半導體行業迎來景氣度回升 . 12 2.摩爾定律接近極限，先進封裝需求旺盛 . 15 3.我國晶圓廠建設迎來高峰，帶動封測直接需求 . 18 4. 半導體代工企業產能利用率提升，封測產業迎來新的成長周期 . 19 三、市場及競爭格局：全球封測達 560 億美元，我國封測市場快速增長 . 21 四、國外封測典型公司. 25 1. 日月光（2311.TW）. 25 2. 安靠（AMKR.O） .

8、26 3.力成科技（6239.TW） . 28 五、國內封測典型公司. 29 1. 長電科技（600584.SH） . 30 2. 華天科技（002185.SZ） . 30 3.通富微電（002156.SZ） . 31 4.晶方科技（603005.SH） . 32 六、風險提示 . 33 rQqPqQmQqNtNtRoPqPwPrO7NdNaQmOrRoMoOkPpPpNeRsQzR7NnNvNuOnOrMvPpMnR 川財證券川財證券研究報告研究報告 本報告由川財證券有限責任公司編制 謹請參閱尾頁的重要聲明 3/34 圖表目錄圖表目錄 圖 1： 半導體產業鏈概況 . 5 圖 2： 半導體先進

9、封裝系列平臺 . 6 圖 3： 集成電路封裝工藝發展歷程 . 7 圖 4： DIP 封裝典型結構 . 8 圖 5： 典型帶封裝基板的倒裝平臺 VS 薄膜型晶圓級封裝結構 . 10 圖 6： 扇入式和扇出式 WLP 對比（剖面） . 11 圖 7： 扇入式和扇出式 WLP 對比（底面） . 11 圖 8： APPLE WATCH S1 SIP 模組 . 12 圖 9： 智能時代將帶來半導體需求的新爆發 . 13 圖 10： 人類智能化發展發展路線. 13 圖 11： 全球半導體銷售額發展趨勢 . 14 圖 12： 我國集成電路產業銷售額. 15 圖 13： 我國集成電路設計、制造、封測占比 .

10、15 圖 14： 半導體技術向功能多樣化和尺寸微型化發展 . 15 圖 15： 全球半導體先進封裝 2024 年市占率將達 49.7% . 16 圖 16： 2014-2024 先進封裝按不同平臺收入劃分 . 17 圖 17： 全球 IC 先進封裝按應用市場變化趨勢. 17 圖 18： 臺積電月度營收及增長情況 . 20 圖 19： 中芯國際、華虹半導體產能利用率 . 20 圖 20： 長電科技營收及增長情況（按季度） . 20 圖 21： 華天科技營收及增長情況（按季度） . 20 圖 22： 通富微電營收及增長情況（按季度） . 21 圖 23： 日月光營收及增長情況（按季度） . 21

11、圖 24： 全球半導體封測規模及增速 . 21 圖 25： 全球前十大封測企業占比超 80% . 21 圖 26： 全球半導體封測前 25 名企業. 22 圖 27： 全球典型封測企業毛利率情況 . 22 圖 28： 全球典型代工廠毛利率情況 . 22 圖 29： 2018 年全球先進封裝按照模式分解 . 23 圖 30： 封測和組裝業務商業模式正發生轉變 . 24 圖 31： 中國 IC 封測行業企業數量 . 24 圖 32： 我國封測行業規模及增速. 24 圖 33： 日月光公司發展歷程 . 25 圖 35： 安靠公司主要發展歷程. 27 圖 37： 力成科技主要發展歷程. 28 圖 39

12、： 長電科技營收與業績情況. 30 圖 40： 長電科技業務分布 . 30 圖 41： 華天科技營收與業績情況. 31 圖 42： 華天科技業務分布 . 31 圖 43： 通富微電營收與業績情況. 32 圖 44： 通富微電業務分布 . 32 圖 45： 晶方科技營收與業績情況. 33 川財證券川財證券研究報告研究報告 本報告由川財證券有限責任公司編制 謹請參閱尾頁的重要聲明 4/34 圖 46： 晶方科技業務分布 . 33 表格 1. 半導體封裝和測試主要功能 . 5 表格 2. 半導體封裝相關工藝大致發展歷程 . 7 表格 3. 我國 12 英寸半導體產線情況統計 . 18 表格 4. 國

13、家級集成電路政策匯總. 19 表格 5. 我國典型半導體封測上市公司估值情況 . 29 川財證券川財證券研究報告研究報告 本報告由川財證券有限責任公司編制 謹請參閱本頁的重要聲明 5/34 一、一、半導體半導體封測產業基本情況封測產業基本情況 1. 半導體半導體封測封測基本概念基本概念 半導體產業鏈包括芯片設計、芯片制造、封裝測試等部分，其中下游涵蓋各 種不同行業。此外，為產業鏈提供服務支撐包括為芯片設計提供 IP 核及 EDA 設計工具公司、為制造封測環節提供設備材料支持的公司等。 圖圖 1： 半導體產業鏈概況半導體產業鏈概況 資料來源：Wind，川財證券研究所 集成電路封裝測試包括封裝和測

14、試兩個環節，封裝是保護芯片免受物理、化 學等環境因素造成的損傷，增強芯片的散熱性能，實現電氣連接，確保電路 正常工作；測試主要是對芯片產品的功能、性能測試等，將功能、性能不符 合要求的產品篩選出來。 表格表格 1. 半導體封裝和測試主要功能半導體封裝和測試主要功能 階段階段 功能功能 簡介簡介 封裝 電力傳送 電子產品電力之傳送必須經過線路的連接方可達成，可穩定地驅動 IC。 信號傳送 外界輸入的信號，需透過封裝層線路以送達正確的位置。 散熱功能 將傳遞所產生的熱量去除，使 IC 芯片不致因過熱而毀損。 保護功能 避免受到外部環境污染的可能性。 測試 晶圓測試 測試晶圓電性。 成品測試 測試

15、IC 功能、電性與散熱是否正常。 資料來源：百度百科，川財證券研究所 目前封裝技術正逐漸從傳統的引線框架、引線鍵合向倒裝芯片（FC） 、硅通 孔（TSV） 、嵌入式封裝（ED） 、扇入（Fan-In）/扇出（Fan-Out）型晶圓 芯片設計芯片制造封裝測試 IP核EDA設備材料 IDM 川財證券川財證券研究報告研究報告 本報告由川財證券有限責任公司編制 謹請參閱本頁的重要聲明 6/34 級封裝、系統級封裝（SiP）等先進封裝技術演進。芯片的尺寸繼續縮小， 引腳數量增加，集成度持續提升。而針對不同的封裝有不同的工藝流程，并 且在封裝中和封裝后都需要進行相關測試保證產品質量。 圖圖 2： 半導體半

16、導體先進先進封裝封裝系列系列平臺平臺 資料來源：Yole，川財證券研究所 2.半導體封測產業發展趨勢半導體封測產業發展趨勢 半導體器件有許多封裝形式，按封裝的外形、尺寸、結構分類可分為引腳插 入型、表面貼裝型和高級封裝三類。從 DIP、SOP、QFP、PGA、BGA 到 CSP 再 到 SIP， 技術指標一代比一代先進。 總體說來， 半導體封裝經歷了三次重大革 新：第一次是在 20 世紀 80 年代從引腳插入式封裝到表面貼片封裝，它極大 地提高了印刷電路板上的組裝密度；第二次是在 20 世紀 90 年代球型矩陣封 裝的出現，滿足了市場對高引腳的需求，改善了半導體器件的性能；芯片級 封裝、系統封

17、裝等是現在第三次革新的產物，其目的就是將封裝面積減到最 小。 川財證券川財證券研究報告研究報告 本報告由川財證券有限責任公司編制 謹請參閱本頁的重要聲明 7/34 圖圖 3： 集成電路集成電路封裝封裝工藝工藝發展歷程發展歷程 資料來源：Yole，川財證券研究所 封裝主要分為 DIP 雙列直插和 SMD 貼片封裝兩種。從結構方面，封裝經歷了 最早期的晶體管 TO（如 TO-89、TO92）封裝發展到了雙列直插封裝，隨后由 PHILIP 公司開發出了 SOP 小外型封裝，以后逐漸派生出 SOJ（J 型引腳小外 形封裝） 、 TSOP （薄小外形封裝） 、 VSOP （甚小外形封裝） 、 SSOP

18、（縮小型 SOP） 、 TSSOP（薄的縮小型 SOP）及 SOT（小外形晶體管） 、SOIC（小外形集成電路） 等。從材料介質方面，包括金屬、陶瓷、塑料、塑料，目前很多高強度工作 條件需求的電路如軍工和宇航級別仍有大量的金屬封裝。 表格表格 2. 半導體封裝相關工藝大致發展歷程半導體封裝相關工藝大致發展歷程 功能功能 簡介簡介 結構方面 TODIPPLCCQFPBGA CSP 材料方面 金屬、陶瓷陶瓷、塑料塑料 引腳形狀 長引線直插短引線或無引線貼裝球狀凸點 裝配方式 通孔插裝表面組裝直接安裝 資料來源：百度百科，川財證券研究所 2 2.1 .1 傳統封裝傳統封裝 1、SOP/SOIC 封裝

19、 川財證券川財證券研究報告研究報告 本報告由川財證券有限責任公司編制 謹請參閱本頁的重要聲明 8/34 SOP 是英文 Small Outline Package 的縮寫，即小外形封裝。SOP 封裝技術 由 19681969 年菲利浦公司開發成功，以后逐漸派生出 SOJ（J 型引腳小外 形封裝） 、 TSOP （薄小外形封裝） 、 VSOP （甚小外形封裝） 、 SSOP （縮小型 SOP） 、 TSSOP（薄的縮小型 SOP）及 SOT（小外形晶體管） 、SOIC（小外形集成電路） 等。 2、 DIP 封裝 DIP 是英文 Double In-line Package 的縮寫，即雙列直插式封

20、裝。插裝型封 裝之一， 引腳從封裝兩側引出， 封裝材料有塑料和陶瓷兩種。 DIP 是最普及的 插裝型封裝，應用范圍包括標準邏輯 IC，存貯器 LSI，微機電路等。 從下圖可以看到采用此封裝的 IC 芯片在雙排接腳下，看起來會像條黑色蜈 蚣，讓人印象深刻，此封裝法為最早采用的 IC 封裝技術，具有成本低廉的 優勢，適合小型且不需接太多線的芯片。但是，因為大多采用的是塑料，散 熱效果較差，無法滿足現行高速芯片的要求。因此，使用此封裝的，大多是 歷久不衰的芯片，如下圖中的 OP741，或是對運作速度沒那么要求且芯片較 小、接孔較少的 IC 芯片。 圖圖 4： DIP 封裝封裝典型典型結構結構 資料來

21、源：電子說，川財證券研究所 3、 PLCC 封裝 PLCC 是英文 Plastic Leaded Chip Carrier 的縮寫，即塑封 J 引線芯片封 裝。PLCC 封裝方式，外形呈正方形，32 腳封裝，四周都有管腳，外形尺寸比 DIP 封裝小得多。PLCC 封裝適合用 SMT 表面安裝技術在 PCB 上安裝布線，具 有外形尺寸小、可靠性高的優點。 川財證券川財證券研究報告研究報告 本報告由川財證券有限責任公司編制 謹請參閱本頁的重要聲明 9/34 4、 TQFP 封裝 TQFP 是英文 thin quad flat package 的縮寫，即薄塑封四角扁平封裝。四 邊扁平封裝（TQFP）

22、工藝能有效利用空間，從而降低對印刷電路板空間大小 的要求。由于縮小了高度和體積，這種封裝工藝非常適合對空間要求較高的 應用，如 PCMCIA 卡和網絡器件。幾乎所有 ALTERA 的 CPLD/FPGA 都有 TQFP 封裝。 5、 PQFP 封裝 PQFP 是英文 Plastic Quad Flat Package 的縮寫，即塑封四角扁平封裝。 PQFP 封裝的芯片引腳之間距離很小，管腳很細，一般大規?；虺笠幠＜?電路采用這種封裝形式，其引腳數一般都在 100 以上。 6、 TSOP 封裝 TSOP 是英文 Thin Small Outline Package 的縮寫，即薄型小尺寸封裝。

23、TSOP 內存封裝技術的一個典型特征就是在封裝芯片的周圍做出引腳，TSOP 適合用 SMT 技術（表面安裝技術）在 PCB（印制電路板）上安裝布線。TSOP 封裝外形 尺寸時，寄生參數(電流大幅度變化時，引起輸出電壓擾動) 減小，適合高頻 應用，操作比較方便，可靠性也比較高。 7、 BGA 封裝 BGA 是英文 Ball Grid Array Package 的縮寫，即球柵陣列封裝。20 世紀 90 年代隨著技術的進步， 芯片集成度不斷提高， I/O 引腳數急劇增加， 功耗也隨 之增大， 對集成電路封裝的要求也更加嚴格。 為了滿足發展的需要， BGA 封裝 開始被應用于生產。 2 2.2 .2

24、 先進封裝先進封裝 先進封裝包括倒裝芯片（FC） 、硅通孔（TSV） 、嵌入式封裝（ED） 、扇入 （Fan-In）/扇出（Fan-Out）型晶圓級封裝、系統級封裝（SiP）等先進技 術演進形式，相較于傳統封裝技術能夠保證質量更高的芯片連接以及更低的 功耗。 川財證券川財證券研究報告研究報告 本報告由川財證券有限責任公司編制 謹請參閱本頁的重要聲明 10/34 圖圖 5： 典型帶典型帶封裝基板封裝基板的倒裝平臺的倒裝平臺 vs 薄膜型晶圓級封裝結構薄膜型晶圓級封裝結構 資料來源：Yole，川財證券研究所 1、晶圓級封裝（WLP） 晶圓級封裝（WLP）就是在封裝過程中大部分工藝過程都是對晶圓（大

25、圓片） 進行操作， 對晶圓級封裝 （WLP） 的需求不僅受到更小封裝尺寸和高度的要求， 還必須滿足簡化供應鏈和降低總體成本，并提高整體性能的要求。晶圓級封 裝提供了倒裝芯片技術，倒裝芯片中芯片面抄下對著印刷電路板，可以實現 最短的電路徑，保證了更高的速度和更少的寄生效應。另一方面，降低成本 是晶圓級封裝的另一個推動力量。 WLP 技術有兩種類型：扇入式（Fan-in）和扇出式（Fan-out）晶圓級封裝。 傳統扇入 WLP 在晶圓未切割時就已經形成在裸片上，最終的封裝器件的二維 平面尺寸與芯片本身尺寸相同。 器件完全封裝后可以實現器件的單一化分離， 通常用于低輸入/輸出（I/O）數量（一般小于

26、 400）和較小裸片尺寸的工藝當 中。扇出 WLP 初始用于將獨立的裸片重新組裝或重新配置到晶圓工藝中，并 以此為基礎，通過批量處理、構建和金屬化結構，如傳統的扇入式 WLP 后端 處理，以形成最終封裝。 扇出式 WLP 可根據工藝過程分為芯片先上（Die First）和芯片后上（Die Last）,芯片先上工藝，簡單地說就是先把芯片放上， 再做布線（RDL） ，芯 片后上就是先做布線， 測試合格的單元再把芯片放上去， 芯片后上工藝的優 川財證券川財證券研究報告研究報告 本報告由川財證券有限責任公司編制 謹請參閱本頁的重要聲明 11/34 點就是可以提高合格芯片的利用率以提高成品率， 但工藝相

27、對復雜， eWLB 就 是典型的芯片先上的 Fan-out 工藝。 圖圖 6： 扇入式和扇出式扇入式和扇出式 WLP 對比（剖面）對比（剖面） 圖圖 7： 扇入式和扇出式扇入式和扇出式 WLP 對比（底面）對比（底面） 資料來源： 先進封裝技術綜述 ，川財證券研究所 資料來源： 先進封裝技術綜述 ，川財證券研究所 2、2.5D/3D 先進封裝集成 新興的 2.5D 和 3D 技術有望擴展到倒裝（FC）芯片和晶圓級封裝（WLP）工藝 中。通過使用內插器（interposers）和硅通孔（TSV）技術，可以將多個芯 片進行垂直堆疊。TSV 堆疊技術實現了在不增加 IC 平面尺寸的情況下， 融 合更

28、多的功能到 IC 中，允許將更大量的功能封裝到 IC 中而不必增加其平面 尺寸，并且內插器層用于縮短通過集成電路中的一些關鍵電通路來實現更快 的輸入和輸出。因此，使用先進封裝技術封裝的應用處理器和內存芯片將比 使用舊技術封裝的芯片小約 30或 40，比使用舊技術封裝的芯片快 23 倍，并且可以節省高達 40或者更多的功率。 3D 集成技術作為 2010 年以來得到重點關注和廣泛應用的封裝技術， 通過用 3D 設備取代單芯片封裝， 可以實現相當大的尺寸和重量降低。 這些減少量的 大小部分取決于垂直互連密度和可獲取性 （accessibility） 和熱特性等。 據 報道， 與傳統包裝相比， 使用

29、 3D 技術可以實現 4050 倍的尺寸和重量減少。 3、三維高密度系統級封裝（SiP/SoP） SiP 是 IC 封裝領域的最高端的一種新型封裝技術，將一個或多個 IC 芯片及 被動元件整合在一個封裝中，綜合了現有的芯核資源和半導體生產工藝的優 勢。 近年來， 隨著消費類電子產品 （尤其是移動通信電子產品） 的飛速發展， 川財證券川財證券研究報告研究報告 本報告由川財證券有限責任公司編制 謹請參閱本頁的重要聲明 12/34 使得三維高密度系統級封裝（SiP，System in Package/SoP, System on Package）成為了實現高性能、低功耗、小型化、異質工藝集成、低成本的系 統集成電子產品的重要技術方案，國際半導體技術路線（ITRS）已經明確 SiP