1 行业报告│行业周报 请务必阅读报告末页的重要声明 电子11月周专题（11.27—12.01） 先进封装空间广阔，国产设备加速提升 ➢ 先进封装是摩尔定律的延续 根据IRDS，未来集成电路技术发展将主要集中在2个方向：一是继续遵循摩尔定律缩小晶体管特征尺寸（More Moore）；二是向多类型方向发展、拓展摩尔定律（More Than Moore），即采用先进的封装技术。目前IC制造工艺已经实现3nm的商业化，受到良率、成本等影响，2nm及以下IC制造的商业化正在放缓；同时考虑到成本、技术实现等因素，More Than Moore的路线受到更多关注，台积电、英特尔、三星等头部大厂将重点逐渐转向封装工艺。 ➢ 先进封装对工艺、设备提出更高要求 先进封装工艺是在原来传统封装工艺上更新或增加了部分工艺，对设备的要求更高。更新工艺部分，对于传统工艺的性能标准在提升，例如背面减薄的翘曲度更平整，晶圆切割的速度、精度更高等，几乎原有传统工艺都在进行升级，使用的设备也在升级。增加工艺部分主要是前道制造基本工艺：光刻、溅射、电镀工艺、光刻胶去胶和金属刻蚀，其中需要用到的设备包括光刻机、PVD、CVD、电镀设备、涂胶显影设备、去胶机、刻蚀机、CMP、临时键合与解键合设备等。 ➢ 传统封装设备：国产化率低，替代空间大 2020年各类传统封装设备的市场占比情况如下：贴片机市场占30%，引线机市场约占23%，划片和检测设备占总市场份额的28%，切筋与塑封设备占比18%，电镀设备在封装设备行业中占比最小，大约在1%左右。从国产化率来看，2017至2021年中国大陆封装设备国产化率提升较慢，仅从1%提升至3%，其中引线键合、贴片机、划片机国产率提升均较慢，替代空间较大。 ➢ 先进封装设备：前道技术后移，有望率先替代 前道制造设备国产率提升较快，技术下沉有望率先替代先进封装部分工艺。从半导体设备国产替代进度来看，去胶设备国产化率最高，超过90%；清洗设备、刻蚀设备、热处理设备、PVD设备、CMP设备等国产率均在10%以上；光刻设备及涂胶显影设备替代率较低，但是目前进展较为顺利，预计将有零的突破。前道制造设备制程以纳米级为主，后道封装设备以微米级为主，前道量产设备技术下沉能够覆盖微米级封装设备需求。 ➢ 投资建议 封装技术升级有望带来产业链需求提升，建议关注相关企业： 先进封装设备企业：芯源微、盛美上海、中微公司、华海清科、拓荆科技、赛腾股份、芯碁微装等； 传统封装设备企业：光力科技、新益昌、奥特维、耐科装备、亚威股份等。 风险提示：先进封装市场需求不及预期、国内封测厂资本开支不及预期、国内企业研发不及预期。 证券研究报告 2023年12月01日 投资建议： 强于大市（维持） 上次建议： 强于大市 相对大盘走势 作者 分析师：熊军 执业证书编号：S0590522040001 邮箱：xiongjun@glsc.com.cn 联系人：王海 邮箱：wanghai@glsc.com.cn 相关报告 1、《电子：算力需求驱动增长，HBM产业链迎来新机遇》2023.11.25 2、《电子：新版大模型不断推出，看好算力产业链》2023.11.12 -20%-7%7%20%2022/122023/42023/72023/11电子沪深300 请务必阅读报告末页的重要声明 2 行业报告│行业周报 正文目录 1. 先进封装对工艺、设备提出更高要求 .................................. 3 1.1 先进封装是摩尔定律的延续 .................................... 3 1.2 先进封装运用更多前道工艺 .................................... 5 1.3 先进工艺对设备要求更高 ...................................... 6 2. 先进封装带来设备需求增加 .......................................... 8 2.1 先进封装占比稳步提升 ........................................ 8 2.2 封装设备需求逐步增加 ....................................... 10 2.3 相关标的 ................................................... 12 3. 风险提示 ........................................................ 13 图表目录 图表1： 半导体的封装等级 ............................................. 3 图表2： 半导体封装的作用 ............................................. 3 图表3： 半导体封装技术的发展趋势 ..................................... 3 图表4： 集成电路发展路线图 ........................................... 4 图表5： IC封装工艺的发展历程 ......................................... 5 图表6： 晶圆级封装的分类 ............................................. 5 图表7： 使用HBM的2.5D封装 .......................................... 5 图表8： 扇出型晶圆级芯片（Fan out）封装工序 .......................... 6 图表9： 重新分配层（RDL）封装工序 .................................... 6 图表10： 倒装芯片（FC）封装工序 ...................................... 6 图表11： TSV封装工序 ................................................ 6 图表12： 传统封装工艺与设备 .......................................... 7 图表13： TSV工艺及对应设备 .......................................... 8 图表14： 全球/中国封测产业规模（亿美元） ............................. 8 图表15： 全球先进封装细分市场情况（亿美元） .......................... 9 图表16： 全球封装市场结构 ............................................ 9 图表17： 中国封装市场结构 ............................................ 9 图表18： 2022年中国大陆本土封测企业营收TOP20 ....................... 10 图表19： 全球封装设备市场规模（十亿美元） ........................... 10 图表20： 2020年半导体封装设备市场细分占比 ........................... 11 图表21： 2017/2021年中国大陆封装设备国产化率 ........................ 11 图表22： 国内前道设备国产率情况 ..................................... 11 请务必阅读报告末页的重要声明 3 行业报告│行业周报 1. 先进封装对工艺、设备提出更高要求 1.1 先进封装是摩尔定律的延续 电子封装涵盖范围较广，半导体封装一般仅涉及晶圆切割和芯片封装工艺。电子封装包含0-3四个不同等级：0级封装指将晶圆切割成芯粒，1级封装指单/多芯片封装，2级封装指芯片安装到模块或电路上，3级封装是将芯片和模块的电路卡安装到系统上。 图表1：半导体的封装等级 资料来源：Donald等著《Principles of Electronic Packaging》、海力士官网，国联证券研究所 传统封装较难满足高性能芯片的需求。传统封装的主要作用是保护芯片免受物理性或化学性损坏、与系统之间的电气连接、机械连接。随着高性能芯片需求的出现，半导体封装技术朝着六大方向演进，即散热、小型化、低成本、高可靠性、堆叠、高速信号传输。封装技术在决定芯片性能上的重要性越来越大，业内对于封装技术的重视程度也越来越高，逐步朝着先进封装的方向演进。 图表2：半导体封装的作用 图表3：半导体封装技术的发展趋势 资料来源：海力士官网，国联证券研究所 资料来源：海力士官网，国联证券研究所 请务必阅读报告末页的重要声明 4 行业报告│行业周报 More Than Moore路线商业化前景更好。根据国际集成电路技术发展路线图的预测，未来集成电路技术发展将集中在2个方向。一是继续遵循摩尔定律缩小晶体管特征尺寸（More Moore）；二是向多类型方向发展、拓展摩尔定律（More Than Moore），即采用先进的封装技术。目前IC制造工艺已经实现3nm的商业化，受到良率、成本等影响，2nm及以下IC制造的商业化正在放缓；同时考虑到成本、技术实现等因素，More Than Moore的路线受到更多关注，台积电、英特尔、三星等头部大厂将重点逐渐转向封装工艺。 图表4：集成电路发展路线图 资料来源：曹立强等著《先进封装技术的发展与机遇》，国联证券研究所 封装技术的发展史是芯片性能不断提高、系统不断小型化的历史，大致分为四个阶段，从第3阶段开始出现先进封装技术，第3阶段着重于在单芯片上做封装提升，第4阶段则着重于在多芯片互连上做提升。 ◼ 第1阶段（1970年前）：直插型封装，以双列直插封装（DIP）为主； ◼ 第2阶段（1970-1990年）：以表面贴装技术衍生出的小外形封装（SOP）、J型引脚小外形封装（SOJ）、无引脚芯片载体（LCC）、扁平方形封装（QFP）4大封装技术和针栅阵列（PGA）技术为主； ◼ 第3阶段（1990-2000年）：球栅阵列（BGA）、芯片尺寸封装（CSP）、倒装封装（FC）芯片等先进封装技术开始兴起； ◼ 第4阶段（2000年至今）：从2D封装向3D封装方向发展，出现了晶圆级封装（WLP）、系统级封装（SiP）、扇出型（Fan-out）封装、2.5D/3D封装、嵌入式多芯片互连桥接（EMIB）等先进封装技术。 请务必阅读报告末页的重要声明 5 行业报告│行业周报 图表5：IC封装工艺的发展历程 资料来源：周晓阳《先进封装技术综述》，国联证券研究所 1.2 先进封装运用更多前道工艺 先进封装技术主要是晶圆级封装，指晶圆切割前的工艺，封装过程中晶圆始终保持完整。晶圆级封装方法可进一步细分为四种不同类型：1）晶圆级芯片封装（WLCSP），可直接在晶圆顶部形成导线和锡球（Solder Balls），无需基板；2）重新分配层（RDL），使用晶圆级工艺重新排列芯片的焊盘位置，焊盘与外部采取电气连接方式；3）倒片（Flip Chip）封装，在晶圆上形成焊接凸点进而完成封装工艺；4）硅通孔（TSV）封装，通过硅通孔技术，在堆叠芯片内部实现内部连接。目前，市场上应用比较广泛的是台积电的CoWoS工艺，同时使用了以上多种先进封装工艺。 图表6：晶圆级封装的分类 图表7：使用HBM的2.5D封装 资料来源：海力士官网，国联证券研究所 资料来源：海力士官网，国联证券研究所 先进封装工艺与前道工艺相似，先进程度更高。