半導(dǎo)體先進(jìn)封裝工藝與設(shè)備研究：國產(chǎn)設(shè)備空間廣闊一、先進(jìn)封裝簡介：方向明確，景氣向上1.1摩爾定律逼近極限，先進(jìn)封裝應(yīng)運(yùn)而生封裝是指將生產(chǎn)加工后的晶圓進(jìn)行切割、焊線塑封，使電路與外部器件實(shí)現(xiàn)連接，并為半導(dǎo)體產(chǎn)品提供機(jī)械保護(hù)，使其免受物理、化學(xué)等環(huán)境因素?fù)p失的工藝。半導(dǎo)體封裝技術(shù)發(fā)展歷程：

第一階段（20世紀(jì)70年代之前）通孔插裝時(shí)代：典型的封裝形式包括最初的金屬圓形(TO型)封裝、雙列直插封裝(DIP)等；

第二階段（20世紀(jì)80年代以后）表面貼裝時(shí)代：從通孔插裝型封裝向表面貼裝型封裝的轉(zhuǎn)變，從平面兩邊引線型封裝向平面四邊引線型封裝發(fā)展;第三階段（20世紀(jì)90年代以后）面積陣列封裝時(shí)代：從平面四邊引線型向平面球柵陣列型封裝發(fā)展，引線技術(shù)從金屬引線向微型段焊球方向發(fā)展。先進(jìn)封裝應(yīng)運(yùn)而生：在“后摩爾時(shí)代”，行業(yè)從過去著力于晶圓制造技術(shù)節(jié)點(diǎn)的推進(jìn)，逐漸轉(zhuǎn)向封裝技術(shù)的創(chuàng)新。先進(jìn)封裝技術(shù)不僅可以增加功能、提升產(chǎn)品價(jià)值，還能有效降低成本，成為延續(xù)摩爾定律的重要路徑。先進(jìn)封裝定義：采用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)思路和先進(jìn)的集成工藝，對(duì)芯片進(jìn)行封裝級(jí)重構(gòu)，并且能有效提系統(tǒng)高功能密度的封裝技術(shù)?，F(xiàn)階段先進(jìn)封裝主要是指倒裝焊(FlipChip)、晶圓級(jí)封裝(WLP)、2.5D封裝（Interposer）、3D封裝(TSV)等。1.2先進(jìn)封裝是國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)突破封鎖的重要方式先進(jìn)封裝是國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)突破封鎖的重要方式：半導(dǎo)體是中國卡脖子問題，美國遏制中國發(fā)展先進(jìn)技術(shù)的政策，長期不會(huì)改變。先進(jìn)封裝可在現(xiàn)有技術(shù)節(jié)點(diǎn)下，進(jìn)一步提升芯片性能，是國內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)突破封鎖的重要方式。1.3先進(jìn)封裝市場規(guī)模有望持續(xù)增長先進(jìn)封裝市場規(guī)模：據(jù)Yole數(shù)據(jù)，2021年全球封裝市場規(guī)模約達(dá)777億美元。其中，先進(jìn)封裝全球市場規(guī)模約350億美元，預(yù)計(jì)到2025年先進(jìn)封裝的全球市場規(guī)模將達(dá)到420億美元，2019-2025年全球先進(jìn)封裝市場的CAGR約8%。相比同期整體封裝市場(CAGR=5%)和傳統(tǒng)封裝市場，先進(jìn)封裝市場增速更為顯著。先進(jìn)封裝占比：倒裝占比最高，3D封裝預(yù)計(jì)增長最快。從晶圓數(shù)來看，根據(jù)Yole和集微咨詢數(shù)據(jù)，2019年約2900萬片晶圓采用先進(jìn)封裝，到2025年增長為4300萬片，年均復(fù)合增速為7%。（折合成12寸）。二、先進(jìn)封裝工藝與設(shè)備詳解2.1半導(dǎo)體封裝工藝封裝可分為四級(jí)，即芯片級(jí)封裝(0級(jí)封裝)、元器件級(jí)封裝(1級(jí)封裝)、板卡級(jí)組裝(2級(jí)封裝)和整機(jī)組裝(3級(jí)封裝)。通常0級(jí)和1級(jí)封裝稱為電子封裝，2級(jí)和3級(jí)封裝稱為電子組裝。0級(jí)封裝：裸芯片電極的制作、引線的連接等均在硅片之上完成，暫與基板無關(guān)；

1級(jí)封裝：經(jīng)0級(jí)封裝的單芯片或多芯片在封裝基板（普通基板、多層基板、HDI基板）上的封裝，構(gòu)成集成電路模塊（或元件）。即芯片在各類基板（或中介板）上的裝載方式；

2級(jí)封裝：集成電路（IC元件或IC塊）片在封裝基板（普通基板、多層基板、HDI基板）上的封裝，構(gòu)成板或卡。；

3級(jí)封裝：將二級(jí)封裝的組件插到同一塊母板上，也就是關(guān)于插件接口、主板及組件的互連。封裝流程：晶圓減薄、晶圓切割、固晶、鍵合、注塑成型、切筋成型、打碼等。2.2先進(jìn)封裝工藝梳理先進(jìn)封裝的特點(diǎn)：1.不采用傳統(tǒng)的封裝工藝，例如：無BondingWire；2封裝集成度高，封裝體積??；3.內(nèi)部互聯(lián)短，系統(tǒng)性能得到提升4單位體積內(nèi)集成更多功能單元，有效提升系統(tǒng)功能密度。先進(jìn)封裝工藝：倒裝焊(FlipChip)、晶圓級(jí)封裝(WLP)、2.5D封裝（Interposer）、3D封裝(TSV)、Chiplet等。扇入型和扇出型封裝：WLP可分為扇入型晶圓級(jí)封裝（Fan-InWLP）和扇出型晶圓級(jí)封裝

（Fan-OutWLP）兩大類：

扇入型：直接在晶圓上進(jìn)行封裝，封裝完成后進(jìn)行切割，布線均在芯片尺寸內(nèi)完成，封裝大小和芯片尺寸相同；

扇出型：基于晶圓重構(gòu)技術(shù)，將切割后的各芯片重新布置到人工載板上，芯片間距離視需求而定，之后再進(jìn)行晶圓級(jí)封裝，最后再切割，布線可在芯片內(nèi)和芯片外，得到的封裝面積一般大于芯片面積，但可提供的I/O數(shù)量增加。2.5D封裝與3D封裝。2.5D封裝：裸片并排放置在具有硅通孔（TSV）的中介層頂部。其底座，即中介層，可提供芯片之間的互聯(lián)；

3D封裝：又稱為疊層芯片封裝技術(shù)，3D封裝可采用凸塊或硅通孔技術(shù)（ThroughSiliconVia，TSV），TSV是利用垂直硅通孔完成芯片間互連的方法，由于連接距離更短、強(qiáng)度更高，能實(shí)現(xiàn)更小更薄而性能更好、密度更高、尺寸和重量明顯減小的封裝，而且還能用于異種芯片之間的互連。SiP：（SysteminPackag，系統(tǒng)級(jí)封裝）。SIP是將多種功能芯片，包括處理器、存儲(chǔ)器、FPGA等功能芯片集成在一個(gè)封裝內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)基本完整的功能。與系統(tǒng)級(jí)芯片（SystemonChip，SoC）相對(duì)應(yīng)，不同的是系統(tǒng)級(jí)封裝是采用不同芯片進(jìn)行并排或疊加的封裝方式，而SoC則是高度集成的芯片產(chǎn)品。Chiplet

：

Chiplet技術(shù)是一種通過總線和先進(jìn)封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)異質(zhì)集成的封裝形式；

作用:1.降低單片晶圓集成工藝良率風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到成本可控，有設(shè)計(jì)彈性，可實(shí)現(xiàn)芯片定制化;2.Chiplet將大尺寸的多核心的設(shè)計(jì)，分散到較小的小芯片，更能滿足現(xiàn)今高效能運(yùn)算處理器的需求;3.彈性的設(shè)計(jì)方式不僅提升靈活性，且可實(shí)現(xiàn)包括模塊組裝、芯片網(wǎng)絡(luò)、異構(gòu)系統(tǒng)與元件集成四個(gè)方面的功能。Chiplet的異構(gòu)集成與異質(zhì)集成:異構(gòu)集成:將多個(gè)不同工藝節(jié)點(diǎn)單獨(dú)制造的芯片封裝到一個(gè)封裝內(nèi)部，可以對(duì)采用不同工藝、不同功能不同制造商制造的組件進(jìn)行封裝。例如將不同廠商的7nm、10nm、28nm、45nm的小芯片通過異構(gòu)集成技術(shù)封裝在一起；

異質(zhì)集成:將不同材料的半導(dǎo)體器件集成到一個(gè)封裝內(nèi)，可產(chǎn)生尺寸小、經(jīng)濟(jì)性好、靈活性高、系統(tǒng)性能更佳的產(chǎn)品。如將Si、GaN、SiC、InP生產(chǎn)加工的芯片通過異質(zhì)集成技術(shù)封裝到一起，形成不同材料的半導(dǎo)體在同一款封裝內(nèi)協(xié)同工作的場景。2.3典型公司先進(jìn)封裝技術(shù)布局臺(tái)積電：

2.5D：CoWoS是臺(tái)積電推出的2.5D封裝技術(shù)，把芯片封裝到硅轉(zhuǎn)接板（中介層）上，并使用硅轉(zhuǎn)接板上的高密度布線進(jìn)行互連，然后再安裝在封裝基板；

INFO（扇出型封裝）：可應(yīng)用于射頻和無線芯片的封裝，處理器和基帶芯片封裝，圖形處理器和網(wǎng)絡(luò)芯片的封裝；Intel：

EMIB是屬于有基板類封裝，EMIB理念跟基于硅中介層的2.5D封裝類似，是通過硅片進(jìn)行局部高密度互連。與傳統(tǒng)2.5封裝的相比，因?yàn)闆]有TSV,因此EMIB技術(shù)具有正常的封裝良率、無需額外工藝和設(shè)計(jì)簡單等優(yōu)點(diǎn)。Foveros被稱作三維面對(duì)面異構(gòu)集成芯片堆疊,是3D堆疊封裝技術(shù)，F(xiàn)overos更適用于小尺寸產(chǎn)品或?qū)?nèi)存帶寬要求更高的產(chǎn)品。在體積、功耗等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。Foveros技術(shù)要處理的是Bump間距減小、密度增大以及芯片堆疊技術(shù)。三星：

Wide-IO(WideInputOutput)寬帶輸入輸出技術(shù)由三星主推，目前已經(jīng)到了第二代，可以實(shí)現(xiàn)最多512bt的內(nèi)存接口位寬，內(nèi)存接口操作率最高可達(dá)1GHz,總的內(nèi)存帶寬可達(dá)68GBps,是DDR4接口帶寬(34GBps)的兩倍。Wide-lO通過將Memory芯片堆疊在Logic芯片上來實(shí)現(xiàn)，Memory芯片通過3DTSV和Logic芯片及基板相連接。2.4半導(dǎo)體封裝設(shè)備梳理封裝設(shè)備：磨片機(jī)、劃片機(jī)、固晶機(jī)、鍵合機(jī)、塑封設(shè)備、打標(biāo)設(shè)備等。先進(jìn)封裝增加設(shè)備需求：

封裝設(shè)備需求增加：研磨設(shè)備增加（晶圓需要做的更薄）、切割設(shè)備需求增加、固晶設(shè)備（DieBond要求更高）；新設(shè)備需求：如凸塊（bump）工藝涉及到曝光、回流焊等設(shè)備；TSV工藝增加新設(shè)備需求。全球封裝設(shè)備呈現(xiàn)寡頭壟斷格局，ASMPacific、K&S、Besi、Disco、Towa、Yamada等公司占據(jù)多數(shù)的封裝設(shè)備市場，行業(yè)國產(chǎn)替代空間大。三、重點(diǎn)公司分析3.1新益昌:固晶機(jī)龍頭，半導(dǎo)體封裝設(shè)備和MiniLED雙輪驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體固晶機(jī)：國內(nèi)半導(dǎo)體固晶設(shè)備進(jìn)口依賴度高，半導(dǎo)體固晶機(jī)主要企業(yè)為ASMPT和BESI。公司基于LED固晶機(jī)積累的運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器視覺等技術(shù)積累拓展至半導(dǎo)體固晶機(jī)，目前客戶包括揚(yáng)杰、富滿、固锝等，2021年半導(dǎo)體業(yè)務(wù)收入大幅增長至2.15億元；半導(dǎo)體鍵合機(jī)：焊線屬于固晶后道工序，在客戶和技術(shù)上有一定的協(xié)同。公司通過收購開玖拓展焊線設(shè)備，將進(jìn)一步打開公司增長空間。MiniLED固晶機(jī)：MiniLED行業(yè)發(fā)展前景好，市場空間廣闊，公司MiniLED固晶機(jī)優(yōu)勢(shì)明顯，充分受益于行業(yè)發(fā)展。3.2光力科技：半導(dǎo)體劃片機(jī)國產(chǎn)替代先行者全球半導(dǎo)體劃片機(jī)市場主要由Disco占據(jù)，市場份額高，行業(yè)國產(chǎn)化空間大。公司通過持續(xù)收購LP、LPB、ADT等公司迅速進(jìn)入了半導(dǎo)體劃片機(jī)及核心零部件空氣主軸領(lǐng)域，根據(jù)公司2022年4月12日發(fā)布的投資者調(diào)研紀(jì)要，公司的半導(dǎo)體