電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/黃山明)在國內(nèi)的芯片制造行業(yè)中,封裝產(chǎn)業(yè)可以說是發(fā)展最好的一個環(huán)節(jié)。并且中國封裝產(chǎn)業(yè)通過技術(shù)引進、并購整合和持續(xù)研發(fā),已成為全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的重要一環(huán),長電科技、通富微電等企業(yè)進入全球封測營收前十。
而封裝材料作為封裝過程中用于保護芯片、實現(xiàn)內(nèi)部與外部電路連接的材料體系,也伴隨著國內(nèi)封裝產(chǎn)業(yè)的進步而快速發(fā)展。
先進封裝開始占據(jù)封裝市場主流
近幾年,全球集成電路市場仍然在高速增長,尤其是先進封裝發(fā)展迅速,數(shù)據(jù)顯示,2024年全球半導(dǎo)體封裝和組裝服務(wù)市場銷售額為102.4億美元,預(yù)計2031年將增至184.1億美元,CAGR為10.2%。
其中,先進封裝成為主要增長引擎。據(jù)Yole數(shù)據(jù),預(yù)計2025年全球先進封裝市場規(guī)模占比將首次超過傳統(tǒng)封裝,達到51%,并持續(xù)以10.6%的CAGR增長至2028年的786億美元。
先進封裝的發(fā)展源于AI與高性能計算的推動,例如AI芯片對Chiplet、CoWoS等先進封裝的需求激增,導(dǎo)致臺積電CoWoS產(chǎn)能連續(xù)兩年翻倍仍供不應(yīng)求。有消息顯示,2025年臺積電計劃新建8座CoWoS工廠,重點服務(wù)英偉達(占其CoWoS需求63%)、博通等客戶。
此外,5G、數(shù)據(jù)中心、汽車電子及物聯(lián)網(wǎng)也推動高密度、小型化封裝需求。同時2nm/3nm制程成本高昂,Chiplet通過異構(gòu)集成降低成本,成為“后摩爾時代”的主流路徑。而先進封裝的普及,也讓高精度封裝基板、新型粘接材料及散熱材料需求顯著增長。
從市場來看,國外在先進封裝技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用方面處于領(lǐng)先地位,如3D封裝、系統(tǒng)級封裝(SiP)等。而北美是半導(dǎo)體和IC封裝材料市場的重要地區(qū),擁有英特爾、AMD、高通等大型半導(dǎo)體公司,這些公司對先進封裝解決方案的需求旺盛,推動了當(dāng)?shù)厥袌龅脑鲩L。
不過國內(nèi)企業(yè)如長電科技、通富微電、華天科技已進入全球封測廠商Top10,2025年先進封裝市場規(guī)模預(yù)計超1100億元,年均復(fù)合增長率達17%。中國已成為全球主要封裝材料市場之一,2022 年規(guī)模達463億元,占全球比重顯著提升,預(yù)計未來將持續(xù)受益于產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)移和本土企業(yè)擴產(chǎn)。
技術(shù)上,部分企業(yè)已經(jīng)掌握倒裝芯片(FC)、晶圓級封裝(WLP)、2.5D/3D封裝等核心技術(shù),部分企業(yè)實現(xiàn)TSV(硅通孔)和Fan-Out技術(shù)的量產(chǎn)。部分企業(yè)開始擴產(chǎn),例如紫光國微無錫基地已啟動2.5D/3D封裝項目,通富微電投資35.2億元建設(shè)先進封測產(chǎn)線。
并且一些國際大廠在中國市場進行封裝廠的擴建,例如三星擴建蘇州工廠及韓國HBM封裝產(chǎn)能,強化高端存儲封裝競爭力。英特爾此前投資3億美元擴容成都基地,新增服務(wù)器芯片封裝測試能力,設(shè)立客戶解決方案中心。
而在封裝材料上,目前的情況是中低端材料已經(jīng)實現(xiàn)替代,但總體材料國產(chǎn)化率仍較低,尤其在高端基板、鍵合絲等領(lǐng)域依賴進口,國產(chǎn)替代需求迫切。同時,環(huán)保要求和工藝升級(如無鉛化、小型化)將促使材料技術(shù)迭代。
封裝材料國產(chǎn)化持續(xù)提升
從目前的封裝材料來看,例如塑封料(EMC),中端產(chǎn)品由華海誠科、飛凱材料主導(dǎo),國產(chǎn)化率約15%,但高端車規(guī)級產(chǎn)品仍依賴日本住友電木。
而引線框架的中低端銅合金框架由康強電子供應(yīng),市占率可達到30%,但高端汽車級框架國產(chǎn)化率不足10%。鍵合絲上,銅線基本實現(xiàn)國產(chǎn)替代,而金線/銀合金線仍被日本田中貴金屬壟斷。
高端材料主要依賴于進口,例如ABF基板全球90%以上市場被日本味之素壟斷,國內(nèi)生益科技、興森科技處于研發(fā)階段,預(yù)計2025年后逐步放量。而氮化鋁基板由日本京瓷主導(dǎo)市場,國內(nèi)中電科55所、三環(huán)集團僅實現(xiàn)小批量生產(chǎn)。
光刻膠、CMP拋光材料等高端產(chǎn)品,如ArF、EUV光刻膠等國產(chǎn)化率不足10%,12英寸硅片拋光液仍然短缺。
不過目前國內(nèi)企業(yè)正在奮起直追,目前在相關(guān)的半導(dǎo)體封裝材料的研發(fā)和生產(chǎn)商已經(jīng)取得了顯著進步,特別是在有機基板、封裝樹脂、導(dǎo)電膠等關(guān)鍵材料領(lǐng)域。一些國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)能夠生產(chǎn)出滿足高端封裝需求的材料,如江蘇富樂德在封裝用環(huán)氧塑封料方面具有較強的技術(shù)實力。
并且隨著先進封住的普及,國內(nèi)企業(yè)也開始針對封裝材料進行升級。例如傳統(tǒng)引線框架逐步被基板替代,尤其是在FC-BGA、SoIC等先進封裝中,基板占比超50%,需求開始轉(zhuǎn)向高精度BT、ABF基板,國內(nèi)廠商如華正新材、生益科技、興森科技等正加速突破。
鍵合絲材料開始更多元化,由于金線主導(dǎo)地位受成本壓力影響,鍍金銀線、銅線滲透率提升。此外導(dǎo)電膠(ECA)在Flip Chip中替代部分焊料,如漢高的FC-BGA解決方案。
為了適應(yīng)QFN、BGA等小型化封裝,傳統(tǒng)EMC向顆粒狀(GMC)、液態(tài)(LMC)升級,國內(nèi)的華海誠科等廠商在布局FC底填膠、LMC材料。
從技術(shù)發(fā)展的趨勢來看,隨著HBM和Chiplet的發(fā)展,也在推動封裝材料的變革,例如HBM 需TSV、微型凸塊技術(shù),拉動臨時鍵合膠、封裝PI需求。而Chiplet依賴中介層互連,推動底填膠、粘接劑定制化開發(fā)。
因此RDL層、凸塊制造推動光刻膠(如I-Line)、電鍍液(銅/錫基)用量增長,而目前ArF/EUV光刻膠、臨時鍵合膠等國產(chǎn)化率不足10%,仍需突破納米級涂布工藝,雅克科技、容大感光、科華微等企業(yè)加速國產(chǎn)光刻膠研發(fā)。
另一方面,隨著環(huán)保要求的提高,無鉛焊料、水溶性助焊劑,例如賀利氏AP520,成為主流,減少了環(huán)境污染。同時無鹵材料、可降解封裝材料研發(fā)加速,也滿足了歐盟RoHS等法規(guī)。工藝上,細間距工藝(<90μm)對錫膏、焊球材料的球形度、均勻性提出更高要求。
小結(jié)
當(dāng)前先進封裝技術(shù)的快速發(fā)展重塑了封裝材料市場格局,高精度基板、細間距凸塊材料、高可靠性樹脂及新型粘接劑成為核心需求。傳統(tǒng)材料面臨技術(shù)升級壓力,而國產(chǎn)廠商通過技術(shù)創(chuàng)新逐步縮小與國際巨頭的差距。未來,材料性能優(yōu)化、工藝適配性及供應(yīng)鏈本地化將是行業(yè)競爭的關(guān)鍵。
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封裝材料
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