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一文看懂先进封装产业

发布时间:2023/1/12 22:12:19   
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集成电路包括IDM和垂直分工两种模式,目前垂直分工模式逐渐崛起。IDM作为垂直产业链一体化模式,由一家厂商完成设计、制造、封测三个环节,代表厂商包括英特尔、三星、德州仪器、意法半导体等。垂直分工模式下三个环节分别由专门的厂商完成,全球IC设计企业包括高通、博通、联发科、华为海思等;IC制造企业主要有台积电、中芯国际等;IC封装测试企业主要有日月光、安靠、长电科技、通富微电、华天科技、晶方科技等。由于集成电路行业投资巨大,垂直分工模式下企业能够降低运营和研发风险,随着fabless模式在集成电路领域兴起,垂直分工模式逐渐崛起。

全球包装市场保持小幅增长,包装检测外包比例逐年上升。根据中国工业信息网的数据,得益于存储、车辆芯片和通信封装测试需求的增长,预计年全球IC封装测试行业的销售规模将增长1%,达到亿美元。由于终端产品的多样化,包装和测试设计趋于复杂,包装和测试技术的成本和技术水平越来越高,导致包装和测试研发费用逐渐增加。为了降低成本,IDM厂商逐渐将包装和测试环节外包,外包的趋势越来越明显。根据Gartner的数据,国际IDM工厂的包装和测试外包率逐年上升。全球专业OEM和测试的比例从年的48.56%上升到年的52.00%。预计年将达到54.10%。

全球集成电路封装测试行业保持高度集中,中国大陆厂商逐步崛起。年,世界前25家包装测试企业的总销售收入达到.56亿美元,几乎占据了所有的OSAT市场,其中中国台湾省企业占据了前10家包装测试代工企业的5家,中国大陆的长电技、通福微电、华天科技分别排名第三、第五、第六。根据前瞻产业研究院的数据,年中国台湾省封装测试企业的市场份额为43.9%,中国大陆达到20.1%,高于美国的14.6%。

我国封测行业快速增长,国产替代仍有较大空间:我国集成电路封装测试行业快速增长,目前竞争格局以内资企业为主。中国上游高附加值芯片设计产业的加速增长,推动了产业链下游集成电路封装测试产业的发展。近年来,我国集成电路封装和测试行业逐年增长。年,大陆封装测试企业数量超过家,IC封装测试销售额.70亿元,同比增长7.10%,远远超过全球IC封装测试行业的增长速度。密封测试环节已成为中国大陆半导体产业链中最成熟的领域。年,中国十大检测测绘企业中,国内顶尖企业、外资企业和合资企业的销售额分别为62.05%、34.17%和3.78%。

中国大陆封测厂商快速崛起,但国内封测市场仍有较大的国产替代空间。与集成电路的其他环节相比,封装测试技术水平相对较低,是中国大陆集成电路发展最完善的部门。国内长电科技等龙头厂商在技术能力上接近国际先进水平。年国内十大封装测试企业中,国内企业占据前三,同福微电业务主要集中在国外,因此未进入国内十大名单。目前,外资企业在国内封装测试市场仍占有很大份额,国内替代空间很大。

传统封装市场平稳增长先进封装占比不断提升封装市场持续增长,传统封装和先进封装共存:封测行业技术创新持续进步,国内整体发展水平与国外仍存在一定差距。随着高速宽带网络芯片、各种数模混合芯片和特殊电路芯片等高端封装产品需求的增加,封装和测试行业不断取得进展。从中国半导体封装产业的发展来看,全球封装技术经历了五个发展阶段。目前,全球包装行业的主流在第三阶段主要是CSP和BGA包装,在第四和第五阶段正向sip、SOC、TSV等包装迈进。近年来,国内领先的包装企业通过自主研发、并购,在第三、四、五阶段逐步掌握了一些先进的包装技术,但国内市场主流包装产品仍处于第二、三阶段,总体发展水平与国外还有一定差距。

封装技术分为传统封装和先进封装,两种技术之间不存在明确的替代关系。根据产品工艺复杂程度、封装形式、封装技术、封装产品所用材料是否处于行业前沿,Yole将Flip-Chip、Fan-inWLP、3Dstacking、Fan-out和EmbeddedDie技术划分为先进封装。传统封装具有性价比高、产品通用性强、使用成本低、应用领域广的优点,与先进封装没有明确的替代关系。Yole预计-年传统封装市场将保持1.9%的年复合增长率;5G通信终端、高性能计算(HPC)、智能汽车、数据中心等新应用为先进封装测试行业注入了新的动力,Yole预计-年CAGR为6.6%。

先进封装趋于小型化和集成化,消费电子是最大应用领域:封装技术朝着小型化和集成化趋势发展,目前先进封装主要有WLP和SiP两条技术路径。随着摩尔定律的逐渐放缓,芯片设计逐渐进入瓶颈期,材料和封装技术的进步越来越受到芯片制造商的重视。目前,先进的封装主要有两种技术路径,一种是减小封装体积,使其接近芯片本身的大小。该技术路径统称为晶圆芯片封装(WLCSP),包括风扇封装(Fan-In)、风扇封装(Fan-Out)和倒装封装(Flip-Clip);另一种封装技术是将多个Die封装在一起,提高整个模块的集成度。这种技术路径称为系统级封装(SiP)。

WLP技术路径——缩小封装尺寸,遵循摩尔定律。半导体封装技术经历了引线框架(DIP/SOP/QFP/QFN)→WB-BGA(焊线正装)→FC-BGA(倒装)→WLP(晶圆级封装)的发展过程,这一过程中,单位面积可容纳的I/O数越来越多,芯片封装的厚度更薄,尺寸更小。

WLP封装与传统封装的区别在于,封装和测试程序直接在晶圆上进行,然后进行切割。根据引线方式的不同,WLP封装分为扇入式(WLCSP)和扇出式(fowlp)。与传统封装技术相比,WLP具有成本低、散热性能好、体积小等优点。另一个显著的优点是采用了批处理操作。因此,晶圆尺寸越大,芯片尺寸越小,封装效率越高,封装成本越低。这一特性符合硅晶片从8英寸到12英寸的发展趋势,因此引起了业界的广泛

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