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半导体封测设备产业的过去、现在和将来——《半导体封测设备整体

发布时间:2022-09-15 04:06:37 来源:爱游戏app官方 作者:爱游戏体育下载

  由半导体垂直领域产业媒体「芯榜」主办,亚太芯谷科技研究院、芯多多、智前沿芯创平台协办的“封测产业合作共赢沙龙”于7月29日在京成功举办。广西天微电子有限公司副总经理——曾果,作为特邀行业嘉宾,为大家带来了主题为《半导体封测设备整体方案与市场分析》的分享。曾总分享了大量行业数据、图表以及企业实例,将宏观视角和微观观察紧密结合,为参与沙龙的业内同仁详细的阐述了天微电子对半导体行业、半导体封测设备及产业的观察发现和趋势判断,并与大家分享了天微电子在产业链中重点关注和发力的方向。

  曾总开篇即与大家分享了关于半导体行业发展的丰富数据,如下图所示: “根据世界半导体贸易统计协会(WSTS)数据,2021年,全球半导体产业总销售额达5559亿美元,同比增长26%;根据中国半导体行业协会统计,2021年,我国集成电路产业销售额达到10458亿元,同比增长18%,其中,设计业销售额4519亿元,同比增长19%;制造业销售额3176亿元,同比增长24%;封测业销售额2763亿元,同比增长10%。”

  根据Yole的数据,全球半导体封测市场规模从2011年的455亿美元增长到2020年的594亿美元;根据中国半导体行业协会的数据,2021年中国半导体封装测试市场规模达2763亿元,同比增长10.08%,2012-2021年CAGR达11.5%。

  在第二部分,曾总主要就半导体设备市场的规模、竞争格局和市场细分结构,半导体封装设备市场的细

  结构,半导体测试设备市场的细分结构,全球封测设备主要供应商以及我国半导体封测产业的整体情况与大家做了全面且细致的分享。

  ■半导体设备市场:全球和中国半导体设备的销售量有望再创新高且在高位保持稳定

  曾总与大家分享了下面的数据:“2019-2021年,受到下游应用需求的驱动以及疫情对行业供需关系的影响,全球半导体设备市场经历了一轮高景气周期。2022年,半导体设备市场规模有望再创新高。根据SEMI的数据,2022年,全球半导体设备销售额有望达1143.4亿美元,同比增长11.24%;中国半导体设备市场规模有望达329.48亿美元,同比增长11.24%。并且,未来1-2年的半导体设备市场规模有望在高位基本保持稳定。其中,全球半导体设备市场规模有望稳定在1000亿美金左右,中国半导体设备市场规模有望稳定在300亿美金左右。”

  曾总也指出,全球半导体设备市场如今仍主要被美国、日本以及欧洲厂商占据主要 地位,并与大家分享了下面这张图片。

  ■全球半导体设备市场结构:除晶圆制造设备占据主要市场份额外,封装和测试设备也占据一定市场份额

  从 半导体设备市场的品类来看,晶圆制造设备占据了主要的市场份额,其次是封装设备和测试设备。 根据 SEMI的数据,2022年,全球晶圆制造设备的市场规模有望达988.8亿美元,同比增长12.35%; 封装设备市场规模有望达72.9亿美元,同比增长4.29%; 测试设备市场规模有望达81.7亿美元,同比增长4.88%,三者在全球半导体设备市场的占比分别为86.48%、7.15%和6.38%。

  曾总又对本次沙龙重点讨论的主题即封装设备所在市场的细分规模做了数据分享。根据CIC灼识咨询的数据,2020年,贴片机、划片机、引线焊接机在封装设备整体市场的占比分别为31.6%、27.6%和22.2%。2021-2025年,全球和中国封装设备市场规模中贴片机、划片机、引线焊接机仍占据前三大细分市场,封装相关各类设备的全球市场规模和中国市场规模测算数据如下表:

  在测试设备市场,测试机占据主要市场份额,其次是分选机和探针台。根据前端产业研究院引用的SEMI数据,2018年测试机、分选机和探针台的市场占比,分别是63.1%、17.4%和15.2%。2022年这三者的全球市场规模分别约52亿美元、14亿美元、12亿美元。在测试机市场,存储测试机、SoC测试机和数字测试机是该市场的前三大细分品类,市场占比分别为43.8%、23.5%和12.7%,三者的全球市场规模分别约23亿美元、12亿美元和7亿美元。

  关于全球封测设备市场的主要供应商,曾总用下面这张图,简洁明了的展现出来。曾总指出:“整个市场还是被国际大厂占据绝大部分市场份额、行业高度集中,呈现寡头垄断格局,很少有国内企业。比如,在晶圆减薄机设备供给上,我们熟知的还是日本DISCO、德国G&N这类国外企业;晶圆划片机的主要厂商如德国OEG、日本DISCO等。”

  曾总分享到:“国产化替代是我国半导体行业发展的长期主旋律,封测作为我国半导体领域最为突出的子行业,在当前国产半导体产业链中,国产化程度高、行业发展最为成熟。随着上游芯片设计公司选择将订单流回国内,具备竞争力的封测厂商将实质性受益。”

  曾总为大家分享了“2021年全球十大封测厂商的列表”,在列表中我们可以看到中国台湾有多家企业上榜,如日月光、力成科技、京元电子等,中国大陆的长电科技、通富微电、华天科技也在列表中。

  下面这张图可以清晰的看到2017年、2021年半导体封测设备国产化率的情况以及2025年的预测情况,曾总指出中国半导体封测设备的国产化率虽然提升不易,但可提升的空间还是非常大的。

  此外,关于国内半导体封测设备厂商的情况,曾总为大家展示了这张图,便于大家直观的看到不同设备类型中的主要国内供应商。

  曾总此次分享了他观察到的全球半导体封测设备的两个发展趋势:一个是先进封测设备市场规模占比逐渐提升;另一个即是“整厂输出”的模式将更多的被业内采用。

  关于该发展趋势的分析,曾总主要从先进封测技术需求增加的现象和原因、先进封装的工艺以及先进封装设备市场规模的扩大几个方面做了深度剖析。

  曾总指出,终端产品的性能功耗等要求的变化促进了先进封装技术的发展。曾总还为大家梳理了先进封装较之传统封装的区别和优势。传统封装以插装、贴装等平面、2D集成技术为主,随着处理器对小型化、集成化、低功耗方面的需求日益提升,以2.5D/3D封装、SiP(系统级封装)、TSV(硅通孔)为代表的先进封装技术快速发展。与传统封装相比,先进封装可以提升芯片的功能密度、缩短互联长度从而优化整体性能和功耗水平实现系统级封装。曾总说:“随着新一代信息技术领域快速发展,新兴应用场景对半导体产品的性能、功耗提出更高要求,半导体产品纷纷从传统封装向先进封装转变,先进封装市场需求有望维持高速增长,封装企业的先进封装业务在整体业务中的占比也将越来越大。”

  推动先进封装技术发展的另外一个重要原因是,现如今先进制程的成本投入和技术门槛还都非常高,在芯片厂商较难获取先进制程能力的阶段,应用先进封装技术会是一个阶段性的、高性价比的解决方案。根据IBS的统计,采用先进制程会使得芯片企业资本性支出显著提升。以5nm节点为例,其投资成本高达150+亿美金是14nm的3倍、是28nm的5倍。先进制程不仅需要巨额的建设成本,也提高了设计企业的门槛。根据IBS的预测,3nm设计成本将会高达5-15亿美元。

  以龙头公司为例,2020、2021年台积电资本开支分别为180亿和300亿美金,预计2022年资本开支为400亿美金。TOP 20晶圆制造企业合计资本开支有望达到1500亿美金,同比增长12%。中芯国际2022年资本开支预计也会达到50亿美金。

  先进封装在全球封装市场的占比已经呈现出增长态势。根据Yole预测数据,先进封装在全球封装的占比将从2021年的45%增长到2025年的49.4%。2019-2025 年,相比同期整体封装市场(CAGR=5%)和传统封装市场,全球先进封装市场CAGR约8%,增长更为显著,将成为全球封装市场的主要增量。国内封测厂商技术水平基本与海外同步,根据Yole 数据,2020年中国大陆先进封装产值占全球比例从2015年的10.3%提升至2020年的14.8%。

  曾总分享了关于先进封装需求增加的一些思考:“在后摩尔定律时代,芯片制程的特征尺寸逐渐接近物理极限,以SiP、3D堆叠等为代表的先进封装技术成为延续摩尔定律的途径之一,由此带动封装在电子系统内的功能定位逐步升级。先进封装在传统封装的基础上,还需要改善芯片在功耗、散热和数据传输速度等方面的表现,从而实现系统级的性能提升。先进封装的工艺复杂度日渐增加,随之而来的是对一些专用设备的需求。因此,市场对先进封装需求的增加,必然会带来相关封测设备市场规模的扩大。”

  根据Gartner的数据,2020年全球先进封装设备的市场规模近18亿美元,未来市场规模稳中有升。

  曾总提到,他观察到的另外一个全球半导体封测设备领域的发展趋势就是“整厂输出”模式被越来越多的应用。整厂输出模式即与合作伙伴、供应商建立战略联盟,形成“产业聚合体”,采用整厂输出模式进行海外建厂。

  他以台积电美国亚利桑那州5nm晶圆厂建设为例,来阐明什么是整厂输出:“2020年5月14日,亚利桑那州政府宣布,台积电已经选择亚利桑那州作为新的其在美国的先进制程半导体生产基地。在基地开工建设后,台积电宣布重要决定:将其在台湾的整个芯片工厂搬迁、一整套设备运到美国。据悉,这一次台积电并不打算重新购买新设备,所以就想将自己的工厂进行全部搬迁,即采用整厂输出的方式,计划租用一整艘货轮,使用5000个集装箱,用来把总部的无尘室搬运到亚利桑那州的分厂。”

  曾总所在的天微电子也已经拥有了成功完成“整厂输出”的案例。根据曾总讲述,深圳天微电子旗下的厦门天微电子是2010年建厂,2019年6月签约广西新建厂房,2021年12月由厦门整厂输出、搬迁至广西天微电子,三个月的时间全面恢复封测生产。

  曾总还分享到,广西观在和东莞机器人是天微电子旗下的设备厂,他们与多家封测厂合作、建立了整条产线建设方案,扮演了集材料供应商、设备商、技术服务商为一体的角色,并在国内落地多个整厂输出案例,未来也将探索海外整厂建厂模式。

  天微电子成立于2003年,是以集成电路(IC)设计、集成电路封装测试、半导体设备制造、产业化营销为特色的综合性国家级高新技术企业。有超过3000家企业客户在使用天微的集成电路产品,涵盖了工业自动化、LED高端城市亮化、智能家居、物联网、汽车电子等市场。

  曾总此次重点介绍了广西天微的主要业务和发展概况。广西天微电子有限公司是深圳市天微电子股份有限公司在广西贺州投资的全资子公司,成立于2019年6月,注册资本1亿元,总投资10亿元,是一家以集成电路设计、集成电路封装测试及半导体设备制造为核心业务的高科技企业。公司的集成电路产品包括消费类电子集成电路、物联网集成电路以及工业控制类集成电路产品。半导体设备产品包括集成电路封装设备、测试设备及半导体封装及测试产线自动化装备等。天微电子在封装、减磨划片、芯片电镀等环节都可以为客户提供相应服务。

  广西天微在传统封装领域以SOT、SOP、SSOP、QSOP、TSSOP、LQFP、QFN、DFN等封装为主;在先进封装上正在研发的有BGA、晶圆级CSP、系统级SIP、IGBT以及FOWLP封装;公司还拥有一台TskPG300RM研磨机、一台DiscoDFD840研磨机、三台TskAD300TX划片机、九台DiscoDFD651划片机等多款进口半导体设备,可对4寸、6寸、8寸、12寸晶圆进行研磨切割,其中4寸、6寸、8寸晶圆产能7000片/月,12寸晶圆产能2000片/月;在芯片电镀环节,天微目前拥有3条挂载式电镀产线,主要以电镀锡为主,产能可做到12万片/天。

  天微现已与美的、创维、小米、海信等国内外知名集团客户建立了紧密的战略合作关系,未来也会加强与当地专业院校合作,推进领先产品的研发进度、提升自身产品能力、引入更多研发人才、提高公司竞争力。同时,公司也将尝试推进上下游整合、在供应链业务上进行探索,并努力提高自身品牌知名度和影响力,争取成为广西地区集成电路产业链中重要的一环!

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