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一粒金砂(初级)

国内部分封测企业已达国际领先水平 上游产业发展让封测企业持续受益 [复制链接]

        纵观中国集成电路产业,封装测试行业发展尤其迅速。随着国内高附加值芯片设计企业的快速发展,直接带动了产业下游的集成电路封装和测试。

 

 

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国内芯片封测企业现状


        2019年,中国大陆芯片封装、测试的厂家超过了120个。芯片封装、测试行业的营收总额超过了2349亿元人民币,相比上一年增幅为7.10%,远超全球的平均增幅。可以说,芯片封装、测试行业已经成为大陆半导体产业链中最具实力的环节。


        虽然中国大陆的芯片封测企业正在快速崛起,但是外资企业占据国内封测市场的份额依旧很大,封测市场国产化还有很大的提升空间。


        虽然部分芯片封测企业的技术已经达到国际领先水平,但整体的发展程度仍与国外存在一定的差距。在半导体芯片产业中,随着数模混合芯片、特殊电路芯片和高速宽带网络芯片等高端封测产品需求的不断提升,推动了芯片封测技术的不断提高。

 

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芯片封装技术发展历程


        当下,全球范围内主流的芯片封装形式主要集中在第三阶段至第五阶段。其中,第三阶段主要是芯片级封装(CSP)和球栅阵列封装(BGA),第四、五阶段主要是系统级封装(SIP)、系统级单芯片封装(SOC)和晶圆级系统封装(TSV)。


        最近几年,国内一部分芯片封装、测试企业通过并购和研发的方式,已经在主流的封测形式上达到了国际领先水平。但是,大部分国内封测企业仍停留在第二和第三阶段,在整体上与国外企业存在差距。

 

先进封装的发展趋势


        芯片封装可以分为先进封装和传统封装。根据著名半导体分析机构Yole Developpement的划分,先进封装包括Fan-in WLP、Embedded Die、Flip-Chip、3D stacking和Fan-out,划分的依据为产品的封装技术、封装形式、封装材料和工艺复杂程度。传统封装也有其优点,包括使用成本低、性价比高、应用领域广和产品通用性强,因此传统封装和先进封装各有优势,可以服务各自不同层面的客户。


        根据Yole的预计,从2019年到2025年,全球传统封装市场将以1.9%的年复合增长率增长。而在车规芯片、5G通信终端、数据中心和高性能计算等领域的刺激下,先进封装更是前景一片大好。Yole预测,先进封装在2019年-2025年将以6.6%的年复合增长率增长。


        现阶段,先进封装的技术路径主要分为SiP和WLP。从整体上来看,封装技术正朝着集成化和小型化的趋势迈进。根据摩尔定律,每隔18个月左右,集成电路可以容纳的晶体管数量将翻一倍。芯片设计领域正好将要进入瓶颈期,半导体产业越来越重视材料和封装技术的革新。

 

 

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        封装技术小型化,也可以统称为WLP(晶圆芯片封装),即以晶圆级作为芯片封装的尺寸。另一种先进封装技术SiP(系统级封装),是将多个小型半导体材料(Die)封装在一起,以提高整个电路的集成度。


        从整体来看,芯片封装技术经过了从引线框架(DIP/SOP/QFP/QFN)到焊线正装(WB-BGA),再到倒装(FC-BGA),然后是晶圆级封装(WLP)的历程。在这个发展过程中,单位芯片面积可以搭载的I/O模块越来越多,芯片封装的尺寸越来越小,厚度越来越薄。


        WLP的特点是,直接在晶圆上进行封装和测试,然后再从晶圆上切割,这是其与传统封装的最大区别。WLP又可以分为扇入封装(Fan-in)和扇出封装(Fan-out)。相比于传统封装技术,WLP的体积更小、散热更好,特别是在晶圆尺寸越大、芯片尺寸越小的情况下,封装效率就越高,成本越低。在当今晶圆尺寸以8英寸和12英寸为主,芯片制程工艺朝着3nm、2nm方向发展的趋势下,WLP已经越来越受到重视了。

 

 

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芯片封装在X-Ray下的景象

 

        由于摩尔定律的存在,单个芯片的性能受到局限。因此,出现了一种将不同功能的芯片和无源元件封装在一个模块中,各芯片之间的信号传输不通过印制电路板( Printed Circuit Board,简称PCB),这样就绕开了摩尔定律,实现了集成电路整体性能的提升。这种封装方式就是SiP。
 


        SiP主要应用与智能手机市场。由于智能手机的轻薄化,必须保证内部的电子元器件小型化。SiP的集成化封装,不仅可以减小电子元器件的尺寸,还能降低智能手机的组装难度,节约BOM成本,因此在智能手机市场,特别是高端旗舰机上得到了广泛的应用。除了智能手机,SiP还被应用到军工、通信、车规芯片等。


        先进封装的最大应用领域是消费电子。根据Yole的统计数据,2019年,先进封装占据了消费电子市场的86%,并且将以6%的年复合增长率一直持续增长到2025年。不过,通信设施正在以非常快的速度追赶消费电子。据统计,通信设施将以12.8%的年复合增长率,迅速先进封装化。到2025年,先进封装将占据通信设施的14%。


国内芯片封测企业盈利状况


        芯片封测行业是一个重资本、重技术的行业,因此,对资金和人才储备有较高的要求。购置设备占据了资本投入的大部分,导致固定成本占比较高。由于半导体行业对封测技术的要求越来越高,技术研发和人才引进也占据了很大一部分的资本支出。因此,芯片封测是一个资本和人才密集型行业,企业面临相对较高的人工成本和固定资产折旧。例如,2019年,长电科技的在职员工达到了2.3万多人,固定资产规模为178亿元,占总资产的一半多。


        为了追赶国际先进封测企业,近年来国内企业纷纷加大了资本支出。并且,集成电路行业具有技术更新换代快的特点,这也要求封测企业不断革新自己的技术。以中国大陆封测企业的领军者为例,2019年,通富微电、华天科技和长电科技的资本支出占营收的比例分别为25.51%、24.13和11.92%。

 

 

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通富微电的封测车间

 

        在固定资产折旧和人工成本方面,2019年,华天科技、通富微电和长电科技的固定资产折旧占营收的比例分别为14.69%、14.49%和12.78%;人工成本占营收的比例分别是21.20%、14.68%和16.57%。从总体来看,国内主要封测企业的固定资产折旧和人工成本占营收的平均比例为31.47%。
 


        重资产和劳动密集的特性,严重制约国内封测企业的盈利能力。还是以华天科技、通富微电和长电科技为例,2019年,他们的毛利率分别为16.33%、13.67%和11.18%,实现归属母公司净利润率分别为3.54%、0.23%和0.38%。整体的盈利能力普遍较弱。


        另外,国内封测企业在客户结构上仍需要改善。国内封测企业的客户主要是国内的IC设计企业和半导体制造企业,但是国内的IC设计企业和半导体制造企业与相应的国际龙头企业还是有一定的差距,这直接影响封测企业的业务量。例如,中国台湾地区的封测企业日月光,凭借与台积电的合作关系,发展成了全球最大的芯片封装测试厂商。中国大陆最先进的半导体制造商中芯国际与台积电还有不小的差距。国内封测企业在不断革新技术的同时,还需要加强海外超级客户的拓展。


        虽然在先天上不具备优势,但还是要从全局来看国内封测企业的发展。在2019年,大陆IC设计企业的总营收达到了3063.5亿元,相比上一年同期增幅为21.6%;半导体制造企业的总营收达到了2149.1亿元,相比上一年同期增幅18.2%。中国大陆半导体行业整体发展迅速,在上游IC设计和半导体制造企业的带动下,国内封测企业的发展也将长期获益。

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