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    材料与设备产业:加速国产替代,助力半导体封装产业升级
    发布日期:2023-12-13 访问量:112

    12月12日,富士通公告称,将以6849亿日元(约合人民币345亿元)价格将其旗下的芯片封装子公司Shinko Electric Industries(新光电气)出售给日本投资公司JIC牵头的财团,该财团包括大日本印刷(Dai Nippon Printing)和三井化学。与此同时,新光电气也表示支持,并建议股东接受该要约。


    JIC表示,在获得日本和海外必要的监管批准后,将在2024年8月下旬对富士通未持有的股份发起要约收购,每股价格为5920日元,目标取得富士通未持有的49.98%股权,收购额约3998亿日元。


    股东方面,富士通将持有的新光电气股权(50.02%)以2851亿日元的价格出售给新光电气,而新光电工取得上述富士通持股的资金会由JIC提供。最后JIC对新光电气的出资比重将达80%、DNP为15%、三井化学为5%。


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    新光电气估值约7500亿日元,多方入围竞标


    资料显示,新光电气成立于1946年9月12日,是全球芯片供应链的主要供应商之一,主要提供半导体封装、散热元件和半导体制造设备产品,用于电动汽车、家用电器和工业设备,客户包括英特尔、AMD等。据悉,新光电气在东京证交所的Prime市场上市,估值约7500亿日元。


    JIC在一份声明中表示,“随着对快速、灵活的开发和生产的需求不断增长,芯片行业的竞争预计将加剧。通过将新光电气私有化,我们相信我们可以大力支持该公司的先进芯片封装业务。”

    值得一提的是,此前今年6月,JIC宣布以约9093亿日元收购半导体材料、光刻胶制造商JSR公司,并将其私有化。


    据路透社引述消息人士早些时候称,富士通出售新光电气的提议引起了全球收购公司贝恩资本、KKR集团和阿波罗全球管理公司的兴趣。


    另据消息人士称,贸易公司三菱商事株式会社也在考虑竞购。据此前消息,目前该公司已经成立了一个团队,探索进入半导体后端制造流程(封测)的可能性。此外,三菱正计划与其中一位潜在买家进行联合竞标,这些谈判还处于早期阶段,三菱尚未决定合作伙伴。


    富士通首席财务官Takeshi Isobe在10月的财报电话会议上曾表示,富士通一直在仔细审查收购方,希望找到能够帮助新光电气下一阶段增长的买家。


    人工智能等新兴应用对先进封装需求快速增长

    一方面,消费电子等终端产品对设备需求越来越小型化,对应的芯片封装尺寸要求也越来越高;另 一方面,5G、高性能运算、智能驾驶、AR/VR、物联网对芯片的性能提出了更高的要求,对应的芯 片封装密度要求也越来越高。芯片只有提供更小的尺寸和更好的能耗才能满足下游领域的需求。先 进封装凭借更高的互联密度和更快的通信速度,得到愈加广泛的应用。


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    根据集微咨询预估,在 5G、汽车电子、可穿戴、人工智能、数据中心等应用需求的推动下,2022~2026 年全球封测市场规模将从 815 亿美元增长至 961 亿美元,CAGR 达到 4.2%。


    全球先进封装市场规模增速显著高于封测市场规模增速。根据集微咨询预估,2022~2026 年全球先 进封装市场规模将从 379 亿美元增长至 482 亿美元,CAGR 达到 6.2%。其中 ED、3D-Stack、Fan-out 的平均年复合增长率最大,分别达到 24.8%、17.7%、12.0%。未来部分封装技术在特定领域会有进 一步的渗透和发展,如 Fan-out 封装在手机、汽车、网络等领域会有较大的增量空间,如 3D-Stack 在 AI、HPC、数据中心、CIS、MEMS 传感器等领域会有较大的增长空间。根据集微咨询数据,2022 年 全球先进封装占整体封测市场比例约为 47.2%。因为先进封装的成长性好于传统封装,预计到 2026 年全球先进封装占整体封测市场比例将超过 50%。


    国际巨头纷纷布局先进封装赛道,前道晶圆厂优势明显

    台积电是全球先进封装技术的领军者之一,旗下 3D Fabric 拥有 CoWoS、InFO、SoIC 三种先进封装 工艺。CoWoS 是台积电最经典的先进封装技术之一。2011 年至今,台积电的 CoWoS 工艺已经迭代 至第五代,期间中介层面积、晶体管数量、内存容量不断扩大。Nvidia、AMD、Broadcom、Marvell 等是台积电 CoWoS 工艺的最大客户。


    台积电的 InFO 技术是基于 CoWoS 的改进工艺,其将硅中介层替换为 polyamide film 材料,降低了 单位成本和封装高度。苹果的 iPhone 7、iPhone 7 Plus 均采用 InFO 封装技术。这也是台积电后续独 占苹果 A 系列处理器订单的关键因素。 2018 年,台积电首次对外公布其 SoIC 封装技术。该技术是台积电基于 CoWoS 和多晶圆堆叠(WoW) 开发的新一代封装技术。根据台积电官方介绍,SoIC 提供创新的前段 3D 芯片堆叠技术,用于重新 集成从片上系统(SoC)划分的小芯片。SoIC 集成的芯片在系统性能方面优于原始 SoC,并提供了 集成其他功能的灵活性。相较于 2.5D 封装方案,SoIC 的凸块密度更高,传输速度更快,功耗更低。


    英特尔也在积极布局 2.5D/3D 先进封装赛道,并已经推出 EMIB、Foveros、Co-EMIB 等多种先进封 装技术,力求通过 2.5D/3D 等多种异构集成的形式实现互联带宽倍增和功耗减半的目标。 2018 年,英特尔首次展示 Foveros 先进封装技术,引入 3D 堆叠,在逻辑芯片上堆叠逻辑芯片,实现 横向和纵向的互联,且凸点间距进一步降低为 25~50μm。英特尔表示 Foveros 可以将不同工艺、结 构、用途的芯片整合到一起,从而将更多的计算电路组装到单颗芯片上,以实现高性能、高密度和 低功耗。该技术提供了极大的灵活性,设计人员可以再新的产品形态中“混搭”不同的技术专利模块、 各种存储芯片、I/O 配置,并使得产品能够分解成更小的“芯片组合”。


    三星在 2.5D/3D 先进封装技术领域也有布局,并已经推出 I-Cube、X-Cube 等先进封装技术。针对 2.5D 封装,三星推出的 I-Cube 技术可以和台积电的 CoWoS 技术相媲美。针对 3D 封装,三星在 2020 年推出 X-Cube 技术,将硅晶圆或芯片物理堆叠,并通过硅通孔(TSV)连接,最大程度上缩短了互 联长度,在降低功耗的同时提高传输速率。


    相较于传统封装,先进封装涉及到前道工序的延续,所以先进封装的后道工艺路线和晶圆厂的前道 制造工艺界限逐渐模糊,晶圆厂在技术方面更占有优势。这也是台积电、英特尔、三星等晶圆厂能 主导先进封装技术的重要原因。


    封装材料和设备迎来国产化

    AMD、英特尔、台积电等厂商先后发布了量产可行的 Chiplet 解决方案、接口协议或封装技术。其中,AMD 已经率先实现 Chiplet 量产。根据研究机构 Omdia 报告,2024 年,采用Chiplet 的处理器芯片的全球市场规模将达 58 亿美元,到 2035 年将达到 570 亿美元,年复合增长率达到23%,增长十分迅速。Chiplet工艺一旦普及也意味着需要面积更大的 ABF 载板与之匹配,载板面积的扩大势必会造成产品良率下降,需求上升。因此,Chiplet 技术将为 ABF 载板的生产打开更为广阔的市场空间。


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    除封装基板外,先进封装的发展也将拉动塑封料、底部填充胶等材料的需求。在塑封料方面,先进封装所呈现出高集成度、多功能、复杂度高等特点对塑封料提出了更高的性能要求。以扇出型晶圆级封装(FOWLP)为例,与传统封装中采用固态饼状环氧塑封料不同的是,应用于 FOWLP 封装的 GMC 与 LMC 的产品形态以颗粒状与液态为主,因而也对塑封料厂商的生产工艺技术水平提出了更高的要求,要求塑封料厂商能够更有效地结合配方与生产工艺技术。


    整体上来说,目前我国环氧模塑料在中低端封装产品已实现规模量产,在 QFP、QFN、模组类封装领域已实现小批量供货;但应用于 FC-CSP、FOWLP、WLCSP、FOPLP 等先进封装的产品成熟度较低,基本仍由住友电工等海外厂商主导。


    另外,芯片级底部填充胶主要应用于 FC(Flip Chip)领域,如 FC-BGA、FC-SiP 等先进封装技术,目前该市场仍主要为日本纳美仕、日立化成等外资厂商垄断,国内芯片级底部填充胶正处于验证突破阶段,有望逐步实现国产化。


    材料以外,封装设备产业链也将有所受益。据 SEMI 统计,2022 年全球半导体封装设备市场规模约 57.8 亿美元,测试设备市场规模约 75.2 亿美元,同比有所下滑,主要系宏观经济和半导体景气度所处周期位置影响,但整体空间依然巨大。


    具体来看,封装设备主要包括划片机、贴片机、引线机、塑封设备等,测试设备则包括测试机、分选机等。此外,先进封装和传统封装工艺的差异也拉动了新的设备需求,包括 Bumping 工艺(电镀设备等)、TSV 工艺(刻蚀设备、沉积设备、减薄设备等)、RDL 工艺(曝光设备、电镀设备)等。