半導(dǎo)體的每一次技術(shù)變革都是驅(qū)動行業(yè)增長、開啟新一輪景氣周期的動力之源，在消費電子需求趨于穩(wěn)定、存儲器市場回暖、人工智能與高性能計算加速發(fā)展的帶動下，2024年全球半導(dǎo)體市場將重回增長軌道，研究機構(gòu)預(yù)計全年銷售額將增長10%以上，2024年封測市場或?qū)⒂瓉砣娣磸?。AI手機和AI PC新機型陸續(xù)發(fā)布對于全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)需求拉動明顯，封測環(huán)節(jié)對于下游需求的回暖較為敏感，2024年一季度，三大國產(chǎn)封測廠商凈利潤均實現(xiàn)同比增長。

     整體來看，封測廠商能夠通過FCBGA、Chiplet等先進封裝技術(shù)滿足下游客戶在AI算力等方面的需求，可生產(chǎn)4nm節(jié)點的多芯片系統(tǒng)集成封裝產(chǎn)品。

     算力和功耗是AI芯片的關(guān)鍵指標，隨著摩爾定律的放緩，單純依靠先進制程來提升算力性價比越來越低，先進封裝能夠提升芯片的傳輸及運算速度，并實現(xiàn)芯片整體性能的提升，相對輕松地實現(xiàn)芯片的高密度集成、體積微型化以及降低成本，由此先進封裝對于提高芯片集成度、縮短芯片距離、優(yōu)化性能發(fā)揮著越來越重要的作用。

     先進封裝設(shè)備國產(chǎn)化正在全面推進，2024年一季度，半導(dǎo)體設(shè)備廠商的業(yè)績延續(xù)增長。

     在刻蝕、薄膜沉積設(shè)備中，中微公司、北方華創(chuàng)均推出了先進封裝系列產(chǎn)品。鍵合設(shè)備中，拓荊科技圓對晶圓鍵合產(chǎn)品已通過客戶驗收，并獲得了重復(fù)訂單。在CMP、減薄設(shè)備中，華海清科用于先進封裝的CMP設(shè)備已批量交付客戶大生產(chǎn)線，新開發(fā)的12英寸超精密減薄機核心技術(shù)指標已滿足客戶要求。

     2023年全球消費電子市場疲軟，全球半導(dǎo)體市場處于行業(yè)下行周期，市場規(guī)模為5200億美元，同比下降9.4%。

     中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)同樣受到行業(yè)周期下行和貿(mào)易環(huán)境變化等因素影響，而國內(nèi)市場具備較強的發(fā)展韌性和潛力，產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴大，2023年中國集成電路產(chǎn)量為3514億塊，同比增長6.9%。

     2023年下半年以來，全球半導(dǎo)體銷售額有所增長，第四季度個人電腦等消費電子的出貨量見底，預(yù)計將在2024年實現(xiàn)增長。研究機構(gòu)預(yù)測，2024年全球智能手機出貨量為12億部，同比增長2.8%，大模型技術(shù)將推動手機進入AI時代，預(yù)計AI手機出貨量占比將達到15%；到2027年全球人工智能總投資規(guī)模將達到4236億美元，其中中國將達到381億美元，占全球總投資的9%。

     在人工智能、高性能計算、新能源汽車等新興領(lǐng)域的終端需求帶動下，晶圓廠將持續(xù)進行資本開支，擴充產(chǎn)能，存儲器系2024年半導(dǎo)體市場復(fù)蘇最主要的推動力，中國集成電路產(chǎn)量正在進入上行周期。

      2024年一季度，長電科技實現(xiàn)扣非歸母凈利潤1.08億元，較上年同期增長91.33%，華天科技同比減虧，通富微電實現(xiàn)扣非歸母凈利潤9452萬元，較上年同期扭虧為盈。一季度，三大測封廠的固定資產(chǎn)保持高位，在建工程持續(xù)投入，華天科技與通富微電的固定資產(chǎn)規(guī)模在150億元以上，長電科技的固定資產(chǎn)規(guī)模超過180億元，華天科技與長電科技的在建工程分別同比增長48.91%和35.97%；三家公司的固定資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率均較上年同期有所提高，營運能力增強。

      2023年汽車電子類集成電路仍保持高速增長，達到422億美元，同比增長23.7%。全球能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的大趨勢帶動了功率半導(dǎo)體及大功率模塊需求的持續(xù)增長。2023年長電科技設(shè)立汽車電子芯片成品制造工廠，聚焦于大算力和存儲應(yīng)用、功率器件和能源系統(tǒng)、AI邊緣終端應(yīng)用、傳統(tǒng)封裝形式升級四大領(lǐng)域。通富微電布局多年的存儲器產(chǎn)線和顯示驅(qū)動產(chǎn)線已穩(wěn)步進入量產(chǎn)階段，在顯示驅(qū)動、功率半導(dǎo)體等方面繼續(xù)成長，汽車產(chǎn)品項目同比增加200%。

     隨著摩爾定律的放緩，通過制程升級提高晶體密度的方法性價比越來越低，先進封裝重要性愈發(fā)凸顯。先進封裝一般指將不同系統(tǒng)集成到同一封裝內(nèi)以實現(xiàn)更高效系統(tǒng)效率的封裝技術(shù)，是對應(yīng)于先進晶圓制程而衍生出來的概念，與傳統(tǒng)封裝主要提供電氣連接和保護半導(dǎo)體芯片免受元件影響的作用不同，先進封裝可以大幅提高芯片的集成度，提高芯片之間的通信速度。

      以O(shè)penAI為代表的大模型廠商不斷加速更新，算力芯片和存儲芯片需求大增，人工智能與終端消費電子產(chǎn)品結(jié)合愈發(fā)成熟，AI浪潮對于先進封裝的發(fā)展起到了關(guān)鍵作用。

      通過芯片堆疊的方式完成高性能芯片制造成為摩爾定律趨緩下半導(dǎo)體工藝的重要發(fā)展方向。先進封裝主要包含倒裝、凸塊、晶圓級封裝、2.5D 封裝、3D封裝等，2.5D/3D封裝的關(guān)鍵工藝是TSV硅通孔技術(shù)。Chiplet將芯片劃分為小芯粒，對需要實現(xiàn)的復(fù)雜功能進行分解，然后開發(fā)出多種具有單一特定功能的裸芯片，這些來自不同功能、不同工藝節(jié)點的裸芯片可相互進行模塊化組裝，最終形成一個完整的芯片。通過Chiplet和2.5D/3D封裝技術(shù)可將芯片顆粒垂直堆疊，打破“內(nèi)存墻”制約，成為AI及高性能計算需求下的主流方案。

     通富微電是AMD最大的封測供應(yīng)商，占其訂單總數(shù)的80%以上，2023年通富微電向第一大客戶的銷售額占年度銷售總額比例由54.15%提高至59.38%。該公司的超大尺寸2D+封裝技術(shù)、3維堆疊封裝技術(shù)、大尺寸多芯片chip last封裝技術(shù)已驗證通過；持續(xù)開展以超大尺寸FO及2.5D 技術(shù)為代表的新技術(shù)、新產(chǎn)品研發(fā)，持續(xù)推進5nm、4nm、3nm新品研發(fā)。

      長電科技2023年汽車業(yè)務(wù)實現(xiàn)營收同比增長68%，并向長電汽車電子增資建設(shè)生產(chǎn)車規(guī)芯片成品的先進封裝基地。該公司2023年完成新一代毫米波AiP方案及WiFi和5G 射頻模組的開發(fā)并投入生產(chǎn)。在2.5D高性能先進封裝領(lǐng)域，該公司覆蓋了當前市場上的主流2.5D Chiplet方案，并已在集團旗下不同的子公司實現(xiàn)生產(chǎn)。該公司推出的 XDFOI? Chiplet 高密度多維異構(gòu)集成系列工藝已按計劃進入穩(wěn)定量產(chǎn)階段。全資子公司長電先進XDFOI? 2.5D試驗線已建設(shè)完成，并進入穩(wěn)定量產(chǎn)階段。

     據(jù)預(yù)測，全球先進封裝市場規(guī)模將由2022年的443億美元增長到2028年的786億美元，增速遠高于傳統(tǒng)封裝。近年來，國內(nèi)廠商先進封裝技術(shù)快速發(fā)展，不斷提高在全球的市場份額，中國大陸先進封裝產(chǎn)值占全球的比例由2016年的10.9%增長至2022年的16.8%，預(yù)計未來占比還將持續(xù)提升。

     全球半導(dǎo)體晶圓月產(chǎn)能2024年預(yù)計將增長6.4%，首次突破每月3000萬片大關(guān)。預(yù)計2024年中國大陸芯片制造廠新運營18個項目，產(chǎn)能同比增加13%，達到每月860萬片晶圓，將持續(xù)提升其在全球半導(dǎo)體產(chǎn)能中的份額。

     相應(yīng)地，全球300mm晶圓廠設(shè)備投資預(yù)計將在2025年增長20%至1165億美元，并將在未來幾年內(nèi)呈現(xiàn)大幅增長趨勢，中國大陸未來4年將保持每年300億美元以上的投資規(guī)模；2025年全球半導(dǎo)體制造設(shè)備的銷售額增長至1240億美元。

     封裝設(shè)備主要包括固晶機、引線鍵合機、電鍍設(shè)備、塑封機、檢測設(shè)備、劃片機、減薄機等后道設(shè)備，封裝材料主要包括封裝基板、引線框架、鍵合絲、包封材料、陶瓷封裝材料、芯片粘結(jié)材料等。截至2022年，全球封裝設(shè)備市場規(guī)模為58億美元，其中固晶機與引線鍵合機分別占比24%，排名第三的封裝機占比為 15%。

     半導(dǎo)體產(chǎn)品制造要超前電子系統(tǒng)開發(fā)新一代工藝，而半導(dǎo)體設(shè)備要超前半導(dǎo)體產(chǎn)品制造開發(fā)新一代產(chǎn)品。晶圓廠的資本開支帶動半導(dǎo)體設(shè)備的市場需求，反過來國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)不斷提高技術(shù)研發(fā)能力，推動產(chǎn)品的迭代升級及新產(chǎn)品研發(fā)。

      盛美上海研發(fā)出SAPS/TEBO兆聲波清洗技術(shù)和單片槽式組合清洗技術(shù)。目前，該公司的半導(dǎo)體清洗設(shè)備主要應(yīng)用于12英寸的晶圓制造領(lǐng)域的清洗工藝，能夠覆蓋的清洗步驟已達到90-95%左右。

     拓荊科技的晶圓對晶圓鍵合產(chǎn)品、芯片對晶圓鍵合表面預(yù)處理產(chǎn)品均已通過客戶驗收?；旌湘I合設(shè)備主要應(yīng)用于三維集成領(lǐng)域，覆蓋存儲/邏輯芯片、先進封裝、圖像傳感器等細分領(lǐng)域，未來潛在市場空間較大。2023年公司混合鍵合設(shè)備的銷量為3臺。

     晶盛機電開發(fā)出了應(yīng)用于8-12英寸晶圓及封裝端的減薄設(shè)備、外延設(shè)備、LPCVD設(shè)備、ALD 設(shè)備等；以及應(yīng)用于功率半導(dǎo)體的6-8英寸碳化硅外延設(shè)備和光學量測設(shè)備。

     奧特維生產(chǎn)的鋁線鍵合機應(yīng)用在半導(dǎo)體封測環(huán)節(jié)，已持續(xù)獲得客戶小批量訂單。該公司的半導(dǎo)體鍵合機自2021年開始在客戶端驗證，取得多個客戶小批量訂單，并已成功研發(fā)出半導(dǎo)體碳化硅銅線鍵合機。

     2024年一季度，半導(dǎo)體設(shè)備公司的業(yè)績延續(xù)增長，封裝測試類設(shè)備密切配合封測廠商的需求，部分產(chǎn)品調(diào)試周期較長，使經(jīng)營活動產(chǎn)生的現(xiàn)金流量凈額與凈利潤的差額較大，隨著產(chǎn)品生命周期向成熟階段邁進，經(jīng)營性凈現(xiàn)金流有望改善。

     先進封裝工藝逐步從后道往前道晶圓制造滲透，涉及光刻、刻蝕、沉積、拋光等工藝，TSV工藝所涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要包括通孔刻蝕、通孔薄膜淀積、通孔填充、化學機械拋光(下稱“CMP”)等，涉及的設(shè)備包括光刻機、刻蝕機、晶圓減薄機、掩膜設(shè)備、涂膠機、電鍍設(shè)備等。CMP設(shè)備、減薄設(shè)備是芯片堆疊技術(shù)、先進封裝技術(shù)的關(guān)鍵核心設(shè)備。

      Chiplet技術(shù)需要將晶圓進行減薄處理，但超薄晶圓具有高柔性、高脆性、易翹曲、易起伏等特點，在減薄過程中極易產(chǎn)生碎裂、變形等缺陷，良品率極低。為了降低減薄工藝中的碎片率，提高芯片制造的良率、加工精度和封裝精度，通常采用臨時鍵合及解鍵合技術(shù)，在背面減薄前，采用臨時鍵合的方式將晶圓轉(zhuǎn)移到載片上為其提供強度支撐，完成背面減薄及其他背面工藝后進行解鍵合。

     華海清科研發(fā)出滿足集成電路、先進封裝等制造工藝的12英寸晶圓邊緣切割設(shè)備，2024年上半年已發(fā)往某存儲龍頭廠商進行驗證。首臺12英寸單片終端清洗機HSC-F3400機臺出機發(fā)往國內(nèi)大硅片龍頭企業(yè)進行驗證，核心技術(shù)指標已滿足客戶要求。用于濕法工藝設(shè)備中研磨液、清洗液等化學品供應(yīng)的SDS/CDS供液系統(tǒng)設(shè)備已獲得批量采購，已在邏輯、先進封裝、MEMS等國內(nèi)集成電路客戶實現(xiàn)應(yīng)用。膜厚測量設(shè)備已實現(xiàn)小批量出貨，部分機臺已通過驗收。華海清科化學天津二期項目機械拋光機項目生產(chǎn)配套工程預(yù)計于2024年底竣工，該項目通過提升配套服務(wù)能力進一步提高公司的產(chǎn)能。

     中微公司的TSV硅通孔刻蝕設(shè)備越來越多地應(yīng)用在先進封裝和MEMS器件生產(chǎn)，2023年，該公司ICP技術(shù)設(shè)備類中的8英寸和12英寸深硅刻蝕設(shè)備 Primo TSV 200E、Primo TSV 300E 在晶圓級先進封裝、2.5D封裝和微機電系統(tǒng)芯片生產(chǎn)線等成熟市場繼續(xù)獲得重復(fù)訂單，產(chǎn)品在12英寸的3D芯片的硅通孔刻蝕工藝上得到驗證。

     目前國內(nèi)的2.5D先進封裝產(chǎn)線處于擴張期，芯源微和國內(nèi)多家主要客戶深度合作，已覆蓋包括后道涂膠顯影機、清洗機、去膠機、刻蝕機、臨時鍵合機、解鍵合機、Frame清洗機等多款產(chǎn)品。芯源微已快速切入到新興的Chiplet大市場，目前已推出了包括臨時鍵合、解鍵合、Frame 清洗等在內(nèi)的多款新產(chǎn)品，陸續(xù)獲得國內(nèi)多家頭部客戶訂單，進入小批量銷售階段，該公司在2.5D/3D先進封裝領(lǐng)域布局的新產(chǎn)品Frame清洗設(shè)備目前也已進入小批量銷售階段。

本文刊于5月11日出版的《證券市場周刊》

吳新竹/文