2024年半導(dǎo)體封裝設(shè)備行業(yè)深度報(bào)告：后摩爾時(shí)代封裝技術(shù)快速發(fā)展_封裝設(shè)備迎國(guó)產(chǎn)化機(jī)遇半導(dǎo)體封裝概覽：后摩爾時(shí)代漸進(jìn)，先進(jìn)封裝快速發(fā)展半導(dǎo)體封裝的關(guān)鍵作用是實(shí)現(xiàn)芯片和外部系統(tǒng)的電連接封裝的核心是實(shí)現(xiàn)芯片和系統(tǒng)的電連接。芯片封裝是指將芯片密封在塑料、金屬或陶瓷等材料制成的封裝體內(nèi)，使芯片與外部環(huán)境之間建立一道屏障，保護(hù)芯片免受外部環(huán)境影響，同時(shí)封裝還提供了一個(gè)接口，使芯片能夠與其他電子元件進(jìn)行連接，以實(shí)現(xiàn)信息的輸入輸出。封裝經(jīng)歷硅片減薄、硅片切割、芯片貼裝、芯片互連、成型、去飛邊毛刺、切筋打彎、上焊錫、打碼等多道工藝流程。主要功能包括保護(hù)芯片、增強(qiáng)熱穩(wěn)定性、提供機(jī)械支撐、確保電氣連接等。封裝工藝可分為0級(jí)到3級(jí)封裝等四個(gè)不同等級(jí)，一般主要涉及晶圓切割和芯片級(jí)封裝。0級(jí)封裝為晶圓（Wafer）切割，1級(jí)封裝為芯片（Die）級(jí)封裝，2級(jí)封裝負(fù)責(zé)將芯片安裝到模塊或電路卡上，3級(jí)封裝將附帶芯片和模塊的電路卡安裝到系統(tǒng)板上。后摩爾時(shí)代下封裝追求更高的傳輸速度、更小的芯片尺寸封裝逐步朝著高速信號(hào)傳輸、堆疊、小型化、低成本、高可靠性、散熱等方向發(fā)展。（1）高速信號(hào)運(yùn)輸：人工智能、5G等技術(shù)在提高芯片速度的同時(shí)還需要提升半導(dǎo)體封裝技術(shù)，從而提高傳輸速度；（2）堆疊：過去一個(gè)封裝外殼內(nèi)僅包含一個(gè)芯片，而如今可采用多芯片封裝（MCP）和系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）等技術(shù)，在一個(gè)封裝外殼內(nèi)堆疊多個(gè)芯片；（3）小型化：隨著半導(dǎo)體產(chǎn)品逐漸被用于移動(dòng)甚至可穿戴產(chǎn)品，小型化成為一項(xiàng)重要需求。半導(dǎo)體封裝可分為傳統(tǒng)封裝和先進(jìn)封裝兩大類封裝技術(shù)大致可分為傳統(tǒng)封裝和先進(jìn)封裝兩類，進(jìn)入后摩爾時(shí)代先進(jìn)封裝技術(shù)快速發(fā)展。傳統(tǒng)封裝主要是用引線框架承載芯片的封裝形式，而先進(jìn)封裝引腳以面陣列引出，承載芯片大都采用高性能多層基板。隨著先進(jìn)制程工藝逐漸逼近物理極限，越來越多廠商的研發(fā)方向由“如何把芯片變得更小”轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭绾伟研酒獾酶　?，先進(jìn)封裝技術(shù)得到快速發(fā)展。傳統(tǒng)封裝依靠引線實(shí)現(xiàn)電連接，可分為通孔插裝和表面貼裝類傳統(tǒng)封裝需要依靠引線將晶圓與外界產(chǎn)生電氣連接。將晶圓切割為晶粒后，使晶粒貼合到相應(yīng)的基板架上，再利用引線將晶片的接合焊盤與基板引腳相連，實(shí)現(xiàn)電氣連接，最后用外殼加以保護(hù)。傳統(tǒng)封裝大致可以分為通孔插裝類封裝以及表面貼裝類封裝。20世紀(jì)70年代人們通常采用雙列直插式封裝（DIP）或鋸齒型單列式封裝（ZIP）等通孔型技術(shù)，即將引線插入到印刷電路板（PCB）的安裝孔中；后來，隨著引腳數(shù)量的不斷增加以及PCB設(shè)計(jì)的日趨復(fù)雜，通孔插孔技術(shù)的局限性也日益凸顯，薄型小尺寸封裝（TSOP）、四方扁平封裝（QFP）和J形引線小外形封裝（SOJ）等表面貼裝型技術(shù)陸續(xù)問世。先進(jìn)與傳統(tǒng)封裝的最大區(qū)別在于芯片與外部系統(tǒng)的電連接方式先進(jìn)與傳統(tǒng)封裝的最大區(qū)別在于芯片與外部系統(tǒng)的電連接方式，省略了引線的方式，采取傳輸速度更快的凸塊、中間層等。先進(jìn)封裝的四要素包括RDL（再分布層技術(shù)）、TSV（硅通孔）、Bump（凸塊）、Wafer（晶圓），任何一款封裝如果具備了四要素中的任意一個(gè)，都可以稱之為先進(jìn)封裝。在先進(jìn)封裝的四要素中，RDL起著XY平面電氣延伸的作用，TSV起著Z軸電氣延伸的作用，Bump起著界面互聯(lián)和應(yīng)力緩沖的作用，Wafer則作為集成電路的載體以及RDL和TSV的介質(zhì)和載體。傳統(tǒng)&先進(jìn)封裝設(shè)備有一定重合（減薄/劃片/固晶/鍵合），增量主要在于前道圖形化設(shè)備半導(dǎo)體封裝設(shè)備價(jià)值量占比約5%，固晶機(jī)/劃片機(jī)/鍵合機(jī)等為核心后道封裝設(shè)備占半導(dǎo)體設(shè)備的價(jià)值量比重約5%，貼片機(jī)/劃片機(jī)/鍵合機(jī)等為核心設(shè)備。根據(jù)SEMI，2025年全球半導(dǎo)體封裝設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)59.5億美元（按照2024年4月13日匯率7.24計(jì)算，對(duì)應(yīng)人民幣市場(chǎng)空間約430.8億元），其中固晶機(jī)（貼片機(jī)）占比30%，劃片機(jī)（切片機(jī)）占比28%，鍵合機(jī)占比23%。我國(guó)封測(cè)產(chǎn)業(yè)鏈雖成熟，但設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率不足5%我國(guó)集成電路封測(cè)環(huán)節(jié)發(fā)展成熟度高于晶圓制造環(huán)節(jié)。2022年全球委外封測(cè)（OSAT）廠商前十大合計(jì)占比約78%，基本被中國(guó)臺(tái)灣和中國(guó)大陸廠商包攬，其中中國(guó)臺(tái)灣日月光占比27%、安靠占比14%，合計(jì)占比約41%；中國(guó)大陸廠商長(zhǎng)電科技占比11%、通富微電占比7%、華天科技占比4%、智路封測(cè)占比3%，合計(jì)占比約25%。但封裝與測(cè)試設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率均低于晶圓制程設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化率。國(guó)內(nèi)缺乏知名的封裝設(shè)備制造廠商，也缺乏中高端測(cè)試設(shè)備供應(yīng)商，封測(cè)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率整體上不超過5%，主要原因是產(chǎn)業(yè)政策向晶圓廠、封測(cè)廠、制程設(shè)備等有所傾斜，而封裝設(shè)備和中高端測(cè)試設(shè)備缺乏產(chǎn)業(yè)政策培育和來自封測(cè)客戶的驗(yàn)證機(jī)會(huì)，我們認(rèn)為未來隨著國(guó)產(chǎn)封裝設(shè)備商、測(cè)試設(shè)備商的積極突破+自主可控整體大背景下，封裝和中高端測(cè)試設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率有望持續(xù)提升，匹配我國(guó)封測(cè)產(chǎn)業(yè)鏈的成熟度。減薄機(jī)：晶圓與磨輪（砂輪）通過相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)磨削減薄減薄指的是晶圓（正面已布好電路的硅片）在后續(xù)劃片之前需要進(jìn)行背面減薄(Backsidegrinding)，目前主要通過磨輪（砂輪）磨削晶圓背面，以降低封裝高度，減小芯片體積。減薄機(jī)結(jié)構(gòu)主要包括粗磨（講究效率）&精磨（講究質(zhì)量）磨輪、成片臺(tái)、機(jī)械手、料籃等。晶圓吸附在承片臺(tái)上，通過粗磨、精磨工位上的磨輪進(jìn)行減薄，減薄完成后，通過機(jī)械手將完成加工的晶圓傳輸?shù)搅匣@里，然后再把整個(gè)料籃拿到撕貼膜一體機(jī)上，去撕除貼在晶圓表面的保護(hù)膜，并粘貼上劃片膜，為后續(xù)劃切工藝做好準(zhǔn)備。減薄機(jī)：晶圓呈現(xiàn)超薄化趨勢(shì)，加工難度變大器件小型化要求不斷降低芯片封裝厚度，晶圓超薄化發(fā)展，對(duì)減薄機(jī)提出更高要求。一般的減薄工藝和晶圓傳輸方式只能實(shí)現(xiàn)對(duì)150μm以上厚度晶圓的加工，但隨著器件減小，芯片厚度不斷減薄，強(qiáng)度隨之降低，減薄過程容易形成損傷和微裂紋。以存儲(chǔ)器為例，其封裝形式主要為疊層封裝，封裝的層數(shù)目前已達(dá)到96層以上，為滿足先進(jìn)封裝要求，在封裝整體厚度不變甚至減小的趨勢(shì)下，堆疊中各層芯片的厚度就不可避免地需要減薄，一般來說，較為先進(jìn)的多層封裝所用的芯片厚度都在100μm以下甚至30μm以下，呈現(xiàn)柔軟、剛性差、實(shí)質(zhì)脆弱等特點(diǎn)，要求其TTV小于1μm、表面粗糙度Rz<0.01μm，顯著增大加工難度。劃片機(jī)：分為砂輪切、激光切，目前砂輪切為主流一個(gè)晶圓通常由幾百個(gè)至數(shù)千個(gè)芯片連在一起。它們之間留有80um至150um的間隙，此間隙被稱之為劃片街區(qū)（SawStreet）；將每一個(gè)具有獨(dú)立電氣性能的芯片分離出來的過程叫做劃片或切割（DicingSaw）。可分為砂輪切割和激光切割兩種方式。砂輪切割是目前應(yīng)用最為廣泛的一種劃片方式。主要采用金剛石顆粒和粘合劑組成的刀片，經(jīng)主軸聯(lián)動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)，與被加工材料相互磨削，并以一定速度進(jìn)給將晶圓逐刀分割成獨(dú)立芯片。在工藝過程因殘余應(yīng)力和機(jī)械損傷導(dǎo)致的崩裂等缺陷，是制約砂輪劃片發(fā)展的主要問題。劃片機(jī)：刀片為關(guān)鍵耗材刀片關(guān)鍵在于金剛石顆粒的大小、密度和粘結(jié)材料，要兼顧切割質(zhì)量、刀片壽命和生產(chǎn)成本。（1）顆粒大?。航饎偸w粒尺寸影響劃片刀的壽命和切割質(zhì)量，較大的金剛石顆粒度可以在相同的刀具轉(zhuǎn)速下，磨去更多的硅材料，因而刀具的壽命可以得到延長(zhǎng)，然而它會(huì)降低切割質(zhì)量(尤其是正面崩角和金屬/ILD得分層)，所以對(duì)金剛石顆粒大小的選擇要兼顧切割質(zhì)量和制造成本；（2）密度：高密度的金剛石顆?？梢匝娱L(zhǎng)劃片刀的壽命，同時(shí)也可以減少晶圓背面崩角，低密度的金剛石顆粒可以減少正面崩角；（3）粘結(jié)材料：硬的粘結(jié)材料可以更好地“固定”金剛石顆粒，因而可以提高劃片刀的壽命，而軟的粘結(jié)材料能夠令金剛石顆粒保持尖銳的棱角形狀，因而可以減小晶圓的正面崩角或分層，但代價(jià)是劃片刀壽命的縮短。貼片機(jī)（固晶機(jī)）：主要起到抓取、貼放芯片作用貼片機(jī)（Diebonder），也稱固晶機(jī)，將芯片從已經(jīng)切割好的晶圓（Wafer）上抓取下來，并安置在基板對(duì)應(yīng)的Dieflag上，利用銀膠（Epoxy）把芯片和基板粘接起來。貼片機(jī)可高速、高精度地貼放元器件，并實(shí)現(xiàn)定位、對(duì)準(zhǔn)、倒裝、連續(xù)貼裝等關(guān)鍵步驟。固晶機(jī)主要由點(diǎn)膠系統(tǒng)、物料傳輸系統(tǒng)、固晶系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)組成。首先由點(diǎn)膠系統(tǒng)在封裝基板對(duì)應(yīng)位置上進(jìn)行點(diǎn)膠，而后固晶系統(tǒng)與物料傳輸系統(tǒng)相互配合，從藍(lán)膜上精確地拾取芯片，準(zhǔn)確地將芯片放置在封裝基板涂覆了粘合劑的位置上；接著對(duì)芯片施加壓力，在芯片與封裝基板之間形成厚度均勻的粘合劑層；在承載臺(tái)和物料傳輸系統(tǒng)的進(jìn)給/夾持機(jī)構(gòu)上，分別需要一套視覺系統(tǒng)來完成芯片和封裝基板的定位，將芯片位置的精確信息傳遞給運(yùn)動(dòng)控制模塊，使運(yùn)動(dòng)控制模塊能夠在實(shí)時(shí)狀態(tài)下調(diào)整控制參數(shù)，完成精確固晶。鍵合機(jī)：種類多元，主要將兩片晶圓進(jìn)行結(jié)合鍵合（Bonding）是通過物理或化學(xué)的方法將兩片表面光滑且潔凈的晶圓貼合在一起，以輔助半導(dǎo)體制造工藝或者形成具有特定功能的異質(zhì)復(fù)合晶圓。鍵合技術(shù)有很多種，通常根據(jù)晶圓的目標(biāo)種類可劃分為晶圓-晶圓鍵合（Wafer-to-Wafer，W2W）和芯片-晶圓鍵合（Die-to-Wafer，D2W）；根據(jù)鍵合完成后是否需要解鍵合，又可分為臨時(shí)鍵合（TemporaryBonding）和永久鍵合（PermanantBonding）；根據(jù)待鍵合晶圓間是否引入輔助界面夾層，還可分為直接鍵合鍵合、間接鍵合、混合鍵合（HybridBonding）等；根據(jù)傳統(tǒng)和先進(jìn)與否，傳統(tǒng)方法包括引線鍵合（WireBonding），先進(jìn)方法采用倒裝芯片鍵合（FlipChipBonding）、混合鍵合等。塑封機(jī)：轉(zhuǎn)注封裝主要用于傳統(tǒng)封裝，壓塑封裝主要用于先進(jìn)封裝塑封機(jī)能夠?qū)⑿酒煽康胤庋b到一定的塑料外殼內(nèi)，可分為轉(zhuǎn)注封裝與壓塑封裝，先進(jìn)封裝背景下壓塑封裝為未來趨勢(shì)。轉(zhuǎn)注封裝成型主要用于含芯片的引線框架封裝成型，壓塑封裝成型主要用于大面積的晶圓或板級(jí)封裝成型，但兩者也有封裝產(chǎn)品的交集，如含芯片的框架或基板較大面積的封裝成型，如100mmX300mmQFN或BGA封裝成型，所以兩種成型方式不是孤立的。但隨著生產(chǎn)效率越來越高、芯片小型化和扁平化的發(fā)展趨勢(shì)，壓塑封裝將是發(fā)展的方向。塑封機(jī)：海外龍頭TOWA、YAMADA等CR4達(dá)90%根據(jù)灼識(shí)咨詢，2023年塑封設(shè)備全球市場(chǎng)規(guī)模約13.8億美元，同比+8%；根據(jù)海關(guān)數(shù)據(jù)，2023年我國(guó)塑封機(jī)進(jìn)口金額約0.9億美元，同比-32%。TOWA、YAMADA等海外企業(yè)占據(jù)著絕大部分的市場(chǎng)份額，CR4約90%。根據(jù)SEMI，2020年中國(guó)大陸半導(dǎo)體全自動(dòng)塑料封裝設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模約為20億元，其中TOWA每年銷售量約為200臺(tái)、YAMADA約為50臺(tái)、BESI約50臺(tái)、ASM約50臺(tái)、文一科技及耐科裝備每年各20臺(tái)左右，CR4約達(dá)90%左右。電鍍機(jī)：海外龍頭AMAT、LAM等CR2約96%根據(jù)QYResearch，2023年全球晶圓電鍍?cè)O(shè)備市場(chǎng)規(guī)模大約為31億元，2020-2023年CAGR約為8%，全球電鍍?cè)O(shè)備市場(chǎng)龍頭主要為美系LAM和AMAT，二者合計(jì)占比約96%。據(jù)Gartner統(tǒng)計(jì)，2020年全球半導(dǎo)體電鍍?cè)O(shè)備主要由國(guó)外企業(yè)占據(jù)，美國(guó)LAM占比80%，美國(guó)應(yīng)用材料AMAT占比16%，盛美上海僅占比約1.5%。其中前道晶圓制造的電鍍?cè)O(shè)備領(lǐng)域，目前全球市場(chǎng)主要被LAM壟斷；后道先進(jìn)封裝電鍍?cè)O(shè)備領(lǐng)域，全球范圍內(nèi)的主要設(shè)備商包括美國(guó)的AMAT和LAM、日本的EBARA和新加坡ASMPacific等；國(guó)內(nèi)企業(yè)中盛美半導(dǎo)體較為領(lǐng)先。他山之石可以攻玉，海外龍頭經(jīng)驗(yàn)借鑒DISCO：全球領(lǐng)先的切磨拋設(shè)備+耗材龍頭公司從事半導(dǎo)體制造設(shè)備和精密加工工具的制造和銷售，一共有三個(gè)業(yè)務(wù)部門，產(chǎn)品矩陣包括劃片機(jī)、研磨機(jī)、拋光機(jī)、精密加工工具等。精密加工系統(tǒng)部門生產(chǎn)，銷售，維護(hù)和提供半導(dǎo)體制造設(shè)備和精密加工工具的相關(guān)服務(wù)；工業(yè)磨削和切割產(chǎn)品部門制造和銷售金剛石砂輪和磨石用于磨削和切削；精密加工部門主要生產(chǎn)和銷售精密加工設(shè)備的部件。公司以中國(guó)為主要市場(chǎng)，占比50%以上。2022財(cái)年公司在中國(guó)的銷售額達(dá)到69.66億元，在中國(guó)的銷售額占其全球銷售額的55%；除中國(guó)外，公司的第二大銷售額地區(qū)為其母國(guó)日本，第三大銷售額地區(qū)為韓國(guó)，公司在美國(guó)和歐洲的銷售額相對(duì)較少。精密加工設(shè)備為公司的主要產(chǎn)品，其次為加工工具。2022財(cái)年公司精密加工裝置收入為87.86億元，占比65%，其中劃片機(jī)占比約37%、減薄機(jī)占比約25%、其它約3%，精密加工工具收入為30.3億元，占比21%。BESI：全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體固晶機(jī)供應(yīng)商Besi的產(chǎn)品包括固晶機(jī)、塑封材料和電鍍?cè)O(shè)備等，2022年固晶機(jī)設(shè)備收入占比79%，塑封和電鍍?cè)O(shè)備占比21%。（1）固晶機(jī)（包含鍵合機(jī)）：包括用于高級(jí)封裝的多芯片鍵合機(jī)、倒裝芯片、熱壓鍵合機(jī)、混合鍵合機(jī)等；（2）塑封材料：Besi的塑封產(chǎn)品組以Fico品牌設(shè)計(jì)、開發(fā)和制造成型、裝飾、成型和單體系統(tǒng)?？煽康南到y(tǒng)可以處理各種各樣的塑封。自動(dòng)和手動(dòng)系統(tǒng)使用相同的模具或工具；（3）電鍍?cè)O(shè)備：Meco生產(chǎn)和供應(yīng)適用于電子行業(yè)的連續(xù)電鍍和引線框清潔系統(tǒng)。公司的營(yíng)業(yè)總收入從2014年的28.24億元上升到2023年的45.49億元，CAGR為5%；凈利潤(rùn)由2014年的5.28億元增長(zhǎng)至2023年的13.92億元，CAGR為11%。銷售毛利率與凈利率同樣表現(xiàn)出波動(dòng)上升的態(tài)勢(shì)，但銷售凈利率的變化起伏明顯大于毛利率。公司的銷售毛利率從2014年的43.8%提升到了2023年的64.92%，銷售凈利率由2014年的18.65%提升至2023年的30.59%。Besi的業(yè)務(wù)中有多款設(shè)備覆蓋封裝領(lǐng)域，封裝產(chǎn)品進(jìn)展順利。固晶機(jī)方面，Besi旗下有Esec和Datacon兩大固晶機(jī)品牌。分化