半导体封装技术

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1、随着半导体技术的发展，摩尔定律接近失效的边缘。产业链上IC设计、晶圆制造、封装测试各个环节的难度不断加大，技术门槛也越来越高，资 本投入越来越大。由单个企业覆盖整个产业链工艺的难度显著加大。半导 体产业链向专业化、精细化分工发展是一个必然的大趋势。全球半导体产业整体成长放缓，产业结构发生调整，产能在区域上重新分 配。半导体产业发达地区和不发达地区将会根据自身的优势在半导体产 业链中有不同侧重地发展。封装产能转移将持续，外包封装测试行业的增 速有望超越全行业。芯片设计行业的技术壁垒和晶圆制造行业的资金壁垒决定了，在现阶段， 封装测试行业将是中国半导体产业发展的重点。在传统封装工艺中，黄金成本占比

2、最高。目前采用铜丝替代金丝是一个大 的趋势。用铜丝引线键合的芯片产品出货占比的上升有助于提高封装企 业的盈利能力。半导体封装的发展朝着小型化和多I/O化的大趋势方向发展。具体的技术 发展包括多I/O引脚封装的BGA和小尺寸封装的CSP等。WLSCP和 TSV等新技术有望推动给芯片封装测试带来革命性的进步。中国本土的封装测试企业各有特点：通富微电最直接享受全球产能转移； 长电科技在技术上稳步发展、巩固其行业龙头地位；华天科技依托地域优 势享受最高毛利率的同时通过投资实现技术的飞跃。中国本土给封装企业做配套的上游企业，如康强电子和新华锦，都有望在 封装行业升级换代的过程中提升自己的行业地位。风险提

3、示：全球领先的封装测试企业在中国大陆直接投资，这将加大行业内的竞争。同时用工成本的上升将直接影响半导体封装企业的盈利能 力。半导体封装产能持续转移半导体封装环节至关重要半导体芯片的大体制备流程包括芯片设计-圆晶制造-封装测试。所谓半导体,封装(Packaging ) ”，是半导体芯片生产过程的最后一道工序，是将集成电路用绝 缘的材料打包的技术。封装工艺主要有以下功能：功率分配(电源分配)、信号分配、 散热通道、隔离保护和机械支持等。封装工艺对于芯片来说是必须的，也是至关重要 的一个环节。因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造 成电气性能的下降。另外，封装后的芯片也更便于

4、安装和运输。可以说封装是半导体 集成电路与电路板的链接桥梁，封装技术的好坏还直接影响到芯片自身的性能和PCB 的设计与制造，产业分工精细化随着半导体产业的发展，“摩尔”定律持续地发酵，IC芯片集成度以几何级数上升，线宽大幅下降。以INTEL CPU芯片为例，线宽已经由1978年推出的8086的 3 “m发展到2010年推出Core i 7的45nm ,对应的晶体管集成度由2.9万只发展到 7.8亿只。产业链上IC设计、晶圆制造、封装测试各个环节的难度不断加大，技术门槛也越来越高。同时随着技术水平的飞升和规模的扩大，产业链中的多个环节对资 本投入的要求也大幅提高。由单个企业做完覆盖整个产业链工艺

5、的难度越来越大在 这样的大环境下，产业链向专业化、精细化分工发展是一个必然的大趋势。目前全球的半导体产业链大致可以归纳为几大类参与者：IDM集成设备制造商；Fabless芯片设计商；Foundries晶圆制造商；Packaging(Assembly&Test)封装测试 商；以及Semi Equipment &Materials半导体设备和原料供应商等。在半导体产业发展的初期，大多数企业都覆盖集成电路制造整个产业链的全部工 序，从芯片设计到晶圆制造，到最后的封装测试。这种企业就是所谓的集成设备制 造商IDM( Integrated Device Manufacturers)。目前全球前二十大半导

6、体厂商中， 英特尔、三星、德州仪器、东芝等都是IDM。在2010年全球前20的半导体企业，虽然IDM企业仍然占据行业的龙头地位，但是一些专注于产业链中的单一环节的企业的地位已经显著提升。例如在前 20位企 业中出现了专注于晶圆制造的台积电TSMC和专注于芯片设计的Qualcomm、 Broadcom、MediaTek 等公司。中国半导体封装产业长期看好全球半导体产业增速放缓2009年由于全球金融危机，半导体产业滑入低谷，全球销售额2263亿美元。2010年半导体市场状况非常良好，呈现非常强劲的成长。根据 SIA的最新报告，2010 年全球半导体产业销售增长31.8%,市场达到2983亿美元。S

7、IA预测全球半导体产 业将由10年的快速暴发恢复到平稳成长，销售额在2011年增长6.0%，市场达到 3187亿美元，2012年增长3.4%，市场达到3297亿美元。中长期来看，我们预计全球半导体产业的成长放缓。从技术层面来说，由于摩尔定律接近极限，半导体的技术发展出现了一些瓶颈，集成度再按照几何级数来发展 越来越困难。从市场层面来分析：首先，目前电子产品中适合使用集成电路的部件已 经基本都采用了各种各样的芯片，而一些传统元器件，如被动元件，不太可能大规模 地采用集成电路技术来实现的。现在电子产品中半导体所占比重上升非常缓慢，集成电路在电子产品中的应用率已经达到S曲线上端的成熟期。另一个重要原

8、因是半导 体产品的平均价格持续下跌。而且当半导体产品逐渐从企业应用产品转移到消费类产 品后，由于普通消费者对价格的敏感度较高，半导体产品的价格下跌幅度会更快一些。 最后一个因素就是产能转移。由于越来越多的半导体产品的业务由发达地区向发展中 地区迁徙，也加速了价格的下跌。在全球半导体产业整体成长放缓的大趋势下伴随的是产业结构的调整和产业链 产能在区域上的重新分配。半导体产业发达地区和不发达地区将会根据自身的优势 在半导体产业链中有不同侧重地发展。封装产能持续转移传统的IDM厂商面对于半导体技术日新月异的发展步伐和对资本需求的膨胀，自身也更倾向消减业务覆盖面而集中于自己最具有核心优势的环节，转而向

9、那些针对 其上游或者下游环节的企业进行合作甚至扶持。最典型的例子就是全球第二大CPU制造商AMD在2009年剥离其制造业务，与 中东的石油资本合作成立圆晶制造代工企业Globalfoundreis,并收购新加坡特许半 导体(Chartered)， 成为全球第三大圆晶制造代工企业。INTEL在产能转移上也不甘落后。目前INTEL在全球拥有15个芯片制造厂，其 中9个是晶圆制造厂，6个为封装测试厂。由于技术限制出口的原因，INTEL仍然 将主要的晶圆厂保留在美国本土， 但是INTEL已经将全部的封装测试厂建造了美国 本土以外，其中5个在亚洲。日本和欧洲半导体企业在产能转移上也不输给他们的北美对手。

10、日本企业富士通自1997年在中国成立合资企业从事封装业务以来，就不断转移其半导体制造业务。到目前为止已经关闭其位于日本本土的三座封装厂之一，并计划未来将其全部日本本土封装产能转移到中国。东芝半导体在2010年关闭日本本土封装厂，目前晶圆制 造外包给台积电和三星，封装外包给中国大陆和台湾企业，外包比率已经达到了80%。而且飞思卡尔、赛意法等全球的知名半导体企业都已经在中国设立了芯片封装 测试基地。根据调查机构Gartner 2010年3月的预测，2009年全球半导体封装测试市场 萎缩16.4%，市场规模达到380亿美元。其中外包代工封装市场达到172亿美元， 占比45.2%。随着2010年全球经

11、济的恢复， Gartner预计半导体封装市场将强劲 反弹17.7%，市场规模达到448亿美元，而外包代工封装市场将达到217亿美元， 增幅26.2%。预计在2010-2014年，半导体封装市场将增长到591亿美元，而其 中外包代工市场的增速持续高于全行业，占比保持上升趋势，有望在2011、2012 年超过IDM封装市场。全球半导体产业在吸取了 2000年互联网泡沫破灭的教训后，已经改变了肆意投 资的策略，谨慎控制产能，积极改善财务结构，低负债经营成为业界共识。除此之 外，IDM大厂外包的进程加快，为封装产业创造出更多的机会。总体上来看， 整个 产业进入一个“质变”的过程，特征为企业轻资产经营、

12、IDM加快外包、市场转向中 国大陆等发展中地区。在未来几年年，封装产业成长超过有望超过整个半导体以及晶 圆代工产业。我们预计半导体产业类精细分工和产能转移的大趋势仍让将延续，而国内的半导体企业有望把握这一趋势而迎来一轮新的发展。封装是中国半导体产业的重心政策大力扶植半导体产业整体来看，中国半导体产业相对落后于美国、日本、韩国和台湾等地区。具体 的表征有：第一，从业企业少；第二，产业链覆盖不全；第三，技术依赖进口，相对 落后。针对产业落后的现状， 国家也加大了政策的扶持力度。基于集成电路对于国 民经济和国家安全的高度重要性，中国政府对集成电路产业的发展给予了一贯的高度 关注，并先后采取了多项优惠

13、措施。2000年6月形成的鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策（老18号 文）和后续的实施细则对芯片企业实施了税收优惠。2008年1月，财政部和国家税务总局发布了关于企业所得税若干优惠政策的通知，对集成电路企业所享受的所 得税优惠政策进一步给予明确。2009年2月通过的电子信息产业调整振兴规划 中，更是将建立自主可控的集成电路产业体系 作为未来国内信息产业发展的三大重 点任务之一，并在五大发展举措中明确提出加大投入，集中力量实施集成电路升级。 2011年关于进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策（新18号文件） 也顺利出台。在财税政策方面，,新18号文”的相关优惠政策有9条之多，比

14、18号 文多出4条。除继续执行原,18号文件”确定的软件增值税优惠政策外，其它税收 优惠也得到进一步强化和完善在加紧制定当中。新政较原文件又一差异，主要还增加 了投融资支持等元素，首次提出了从税收和资金方面全力促进软件产业和集成电路产 业的优势企业发展壮大和兼并重组，加强产业资源整合。这将有助于行业集中度的进 一步提升。除此之外， 在国家确立的十六个科级重大专项中， 有两个都和半导体产业密切 相关。其中”核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”（核高基）重大专项的主 要目标是：在芯片、软件和电子器件领域，追赶国际技术和产业的迅速发展，攻克高 端通用芯片、基础软件和核心电子器件的关键技术。而,

15、极大规模集成电路制造装备 与成套工艺专项”（02专项）则是专门针对提高我国集成电路制造产业的整体水平， 攻克极大规模集成电路制造核心技术。根据国家发展规划和战略，预期未来国家还将出台更多针对集成电路产业的优 惠，这将有力地推动我国集成电路产业的健康稳步发展。芯片设计技术投入大，壁垒高我们仔细分析半导体产业链上下游各个工艺，各个环节之间的行业特征越来越明 显，差异越来越大。首先看轻资产的芯片设计(Fabless)业务，这是一个高度技术 密集的产业。欧美、日本企业经过几十年的技术积累，现在已经基本把芯片设计的核心技术掌握在手中，并且建立了垄断的态势。芯片设计企业需要对研发投入大量的资金。由下图所示

16、的研发费用的占比我们可 以看出，以高通Qualcomm为代表的芯片设计企业需要对研发保持高度的资金投入， 台积电TSMC所代表的圆晶制造企业和日月光ASE代表的封装测试行业对研发资金 的投入远远低于设计行业，而又以封装测试行业的技术投入需求最低。晶圆制造资金投入大，难切入再来看晶圆制造(Foundry)业务，这是一个资本和技术密集产业，但以资本密 集为主。晶圆厂的关键设备-光刻机的价格在千万美元到亿美金级别，一个圆晶工厂 的投资现在是以十亿美金的规模来计划。同时，从技术的角度来看，未来摩尔定律持续推进的难度日益增加，研发费用也必然逐步上升。以台积电TSMC为例，在过去五年研发人员扩充三倍，同一期间 研发支出增加两倍强。其最重要的原因就是摩尔定律接近极限而导致的技术开发难度 加大。摩尔定律预测半导体的集成度每18