后摩尔定律时代的先进封装设备市场

半导体行业观察 · 半导体行业观察·2020-07-04 09:30

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进入到后摩尔定律时代后,封装技术已渐渐从传统封装迈向先进封装。过去封装技术是对晶圆进行切割后再进行加工,主要利用打线接合和引脚等形式使芯片与外部电路连接,相关技术有 DIP、QFP、PGA 等等封装形式。

随着半导体工艺逐渐走进极限,晶圆制程节点的推进已经难以满足摩尔定律的要求,业界开始转向系统级、晶圆级等先进封装制程前进,以进一步达成下游消费性电子产品功能化、轻型化、小型化、低功耗和异质整合等特点。

当中具有代表性的先进封装技术为系统级封装 (SiP)、芯片尺寸封装 (CSP) 等,而这些先进封装技术正越来越广泛地应用在各类电子产品中。

资料来源: Yole

先进封装目前主要有两种发展方向,一是减少封装面积,使其接近芯片大小,并降低成本,主要有 FOWLP 封装,另一种则是将多个芯片整合在同一封装内,增加封装内部整合程度,主要封装模式有 SiP、2.5D/3D 封装。

随着封装技术持续演进,朝向更细微尺寸发展,使得先进封装设备在更小线宽、晶粒控制、工艺精度控制、 自动化等方面有更高的要求。

先进封装技术需要全新的芯片连接技术和工艺,其是利用凸块 (bumping)、覆晶 (flip)、硅晶穿孔 (TSV) 和 重分布 (RDL) 等新的连接形式去代替传统打线接合形式连接芯片和外部电路。而新连接的制造流程包含新的工艺技术,则需要更新式的设备,如微影、CVD、PVD、蚀刻、清洗等等。

近几年全球半导体设备销售成长率在 2017 年达到最高峰,达 37%,而中国对于半导体设备销售成长率则是在 2018 年达到 59.3% 的高点。在国家级政策支援之下,中国半导体设备销售额成长率明显超出全球。

(资料来源: wind) 全球半导体设备市场规模

而全球封测设备市场销售额成长率的变化基本上符合整体半导体设备的变化。不过受到 2019 年半导体产业去库存的影响下,2019 年封装设备市场销售额衰退 27%,测试设备则衰退 11%。

(资料来源: wind) 封装及测试设备市场规模

即便 2019 年封测设备市场呈现回档,但在 5G、AI、数据中心等领域带动存储器、HPC、基频等半导体芯片的需求下,先进封装产业仍将有不错的前景。

根据 Allied Market Research 的资料统计,2019 年先进封装市场规模为 294.2 亿美元,预计 2027 年可达到 641.9 亿美元,年复合成长率为 10.2%。而 Yole 的资料则显示,先进封装产值占整体封装的比重正在逐年增加。2018 年的先进封装营收比重为 42.1%,到 2024 年可提升至 49.7%。

Yole 数据也显示各类先进封装技术中产值比重最大的是 FC Bumping 技术,比重逾 70%,至于成长幅度最大的则是 2.5D/3D TSV 和 Fan-out by wafer 技术,2016 年至 2022 年年复合成长率分别达 27% 和 31%。

预估到 2022 年,FC Bumping 比重会跌至 66%,而 FO 比重将从 4.8% 上升到 16%,2.5D/3D TSV 比重将从 0.76% 上升到 2%。

资料来源: yole

半导体先进设备竞争者


半导体先进设备中主要有微影设备 (Lithography)、化学气相沉积设备 (CVD)、物理气相沉积设备 (PVD)、原子层沉积 (ALD)、深反应式离子刻蚀设备 (DRIE)、蚀刻设备 (Etching)、暂时性接合和剥离设备 (Temporary bonding & debonding) 及永久性接合设备 (Permanent bonding) 等。

而各设备领域重要大厂整理如下:

资料来源: 巨亨网汇整制表

虽然在半导体设备仍是以美、日系厂为主,但中国在部份半导体节点的设备供应也有不错的性价比供厂商选择,某些设备在技术上与美、日大厂差距缩小,如中微半导体、上海微电子、北方华创、盛美半导体、上海微电子和芯源微等,在自身相关领域均有不错的进展。


*免责声明:本文由作者原创。文章内容系作者个人观点,半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点,不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持,如果有任何异议,欢迎联系半导体行业观察。


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