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【芯版图】并购布局、抢攻先进封装,中国封测企业“急进军”

来源:爱集微

#芯版图#

#先进封装#

14天前

【编者按】芯版图:盘点各省/市/园区半导体产业布局情况,探究企业技术/项目布局等。

集微网消息,随着工艺节点演进,摩尔定律越来越难以持续,集成电路产业进入“后摩尔时代”。

5月14日,中共中央政治局委员、国务院副总理、国家科技体制改革和创新体系建设领导小组组长主持召开国家科技体制改革和创新体系建设领导小组第十八次会议,讨论了面向后摩尔时代的集成电路潜在颠覆性技术。

“摩尔定律”是集成电路行业所遵循的规律,是指价格不变时,集成电路上可容纳的晶体管数目,每隔18~24个月便会增加一倍,器件性能亦提升一倍。然而,近年来,诸多数据统计显示,晶体管数目增加逐步放缓,半导体行业更新迭代速度减慢。

后摩尔时代先进封装大有可为

后摩尔时代来临,超越摩尔定律也迎来其发展高潮。

超越摩尔定律相关技术发展的基本点,一是发展不依赖于特征尺寸不断微缩的特色工艺,以此扩展集成电路芯片功能。二是将不同功能的芯片和元器件组装在一起封装,实现异构集成。

在此背景下,先进封装技术大有可为。

根据《中国半导体封装业的发展》,半导体封装技术的发展历史可大致分为五个阶段,分别为20 世纪 70 年代以前(通孔插装时代)以 DIP 为代表的针脚插装;20 世纪 80 年代以后(表面贴装时代),以 SOP 和 QFP 为代表;20 世纪 90 年代以后(面积阵列封装时代),以 BGA、CSP、WLP为代表的先进封装技术;20 世纪末以后多芯片组件、三维封装、系统级封装以及21世纪以来,系统级单芯片封装与微机电机械系统封装。

从发展历史来看,半导体封装技术的发展趋势可归纳为有线连接到无线连接,芯片级封装到晶圆级封装,二维封装到三维封装。

根据 Yole 的数据,2019年全球先进封装市场规模为 290 亿美元,预计到 2025 年达到 420 亿美元,年均复合增速约 6.6%,高于整体封装市场 4%的增速和传统封装市场 1.9%的增速。

厦门云天董事长于大全教授认为,无论是延续摩尔定律,还是超越摩尔定律,都离不开先进封装技术,先进工艺和先进封装是推动集成电路制造技术的两个引擎。先进封装技术已成为了竞争焦点,台积电、英特尔都在不断丰富自己的先进封装技术,引领先进封装技术发展,未来封装技术与前道技术将相互融合。

近年来,政府也相继出台相关政策,以促进先进封装产业发展。

2019年,深圳下发《关于加快集成电路产业发展的若干措施》,补齐先进封测缺失环节被列为主要任务之一。对集成电路设计、制造、封测公共服务平台提供EDA(电子设计自动化)工具和IP(知识产权)核、先进工艺流片、先进封测服务、测试验证设备等用于深圳企业开展高端芯片研发支撑服务的,一次性给予平台实际建设投入20%的资助,最高资助总额不超过3000万元。

2020年,国务院关于印发新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策的通知,其中提出集成电路线宽小于0.5微米(含)的化合物集成电路生产企业和先进封装测试企业进口自用生产性原材料、消耗品,免征进口关税。

今年5月13日,广东省人民政府关于加快数字化发展的意见出台,其中提出“积极发展高端封装测试,引进先进封测生产线和技术研发中心,大力发展晶圆级、系统级先进封装技术以及先进晶圆级测试技术。”

IDM、OSAT竞争,晶圆厂加速入局

此前,封测厂商主要有两类,分别为IDM 公司的封测部门与外包封测厂商(OSAT)。

尽管半导体制造供应链中的封装领域曾是OSAT和IDM的传统专属,而今却发生着巨大转变。来自包括代工厂、基板/PCB供应商、EMS/ODM在内的不同商业模式的竞争厂商们正在进入这一市场,并且在瓜分着OSAT的市场份额。

在逐步进入后摩尔定律时代的过程里,基于硅平台的先进封装技术不断发展,当前先进封装正从封装基板平台转向硅平台,这一重大转变为台积电、英特尔和三星这样的巨头带来巨大的机遇。

2014年英特尔首度发表了EMIB(嵌入式多管芯互连桥)封装,2018年12月,英特尔再推出Foveros 3D堆叠封装技术,在2020年英特尔架构日活动上,英特尔又介绍了最新的封装技术——“混合结合(Hybrid bonding)”。

2018年初,在韩国首尔举办的三星晶圆代工论坛上,三星公布了其封测领域的路线图,2019年10月,三星宣布率先在业内开发出12层3D-TSV(硅穿孔)技术。2020年8月,三星又推出了其3D芯片先进封装技术,并将其命名为“eXtended-Cube”(“X-Cube”)。

不久之前,三星正式发布了新一代2.5D封装技术“I-Cube4”。英特尔也在近期发布了“IDM 2.0”战略,聚焦在下一代的逻辑芯片的半导体封装技术。

而在踏足先进封装领域的代表性晶圆厂中,台积电一马当先。

台积电于 2008 年底成立集成互连与封装技术整合部门,经过超十年的构建,目前已经完成晶圆级系统整合(WLSI)技术平台,包含了扇出型封装(InFO)、2.5D硅中介层CoWoS和3D SoIC各项技术。

从2019年封装收入排名来看,台积电在OSAT中排名第4,约30亿美元,约占台积电收入的8.4%。在先进封装领域,台积电的领先地位已经尤其突显。

图片来源:Yole

同时,其他诸如ASE/SPIL(日月光/矽品精密工业)、安靠科技(Amkor)和长电科技等顶级OSAT都在对先进SiP和扇出技术进行投资,以增强自身竞争力,提高先进封装市场份额。IC基板与PCB制造商、EMS公司和显示器产业的厂商凭借扇出型面板级封装、SiP和有机基板中的嵌入式芯片(以及无源器件),也在进军先进封装市场。

国内封测龙头并购与布局

封测是我国半导体产业链中国产化水平较高的环节,长电科技、通富微电和天水华天都是我国OSAT中的龙头代表。

新兴封装市场咨询和技术许可公司TechSearch International主席E. Jan Vardaman分享的数据显示,2020年中国大陆三大封测厂商长电科技、通富微电以及天水华天合计贡献了66亿美元营收,占据21.9%的市场。且过去一年的增长主要来源于先进封装的增长,在很大程度上受疫情“宅经济”和5G的推动。

集微咨询高级分析师陈跃楠指出,中国先进封装市场产值全球占比较低, 2020年市占仅为14.8%。不过,目前大陆封装龙头通过并购和自身研发,正迅速拉近与海外企业的差距,先进封装量产能力已经基本形成。

长电科技、通富微电、华天科技均在 2015 年前后通过收购海外封测厂。

2015年,长电科技完成了一次“蛇吞象”式的跨境并购,以全球第六的地位收购当时全球第四的新加坡星科金朋,当时星科金朋所拥有的eWLB和SiP在技术上、规模上都处于全球领先地位。

今年6月1日,长电科技宣布正式完成对ADI新加坡测试厂房的收购,长电科技在新加坡的测试业务得以持续扩展。

2015年通富微电出资约3.7亿美元收购AMD旗下的苏州厂和马来西亚槟城厂,这两个工厂主要从事高端集成电路封测业务,主要产品包括CPU、GPU、APU以及Gaming Console Chip等。

此外,华天科技4200万美元收购了美国先进晶圆级封装厂FCI;2019年,华天科技还收购了马来西亚封测上市公司 Unisem。

长电科技

长电科技聚焦关键应用领域,在 5G 通信类、高性能计算、消费类、汽车和工业等重要领域拥有行业领先的半导体先进封装技术(如 SiP、WL-CSP、FC、eWLB、PiP、PoP 及开发中的 2.5D/3D封装等)以及混合信号/射频集成电路测试和资源优势,并实现规模量产。

长电科技近年来重点发展系统级(SiP)、晶圆级和 2.5D/3D 等先进封装技术,并实现大规模生产。同时,继续加大先进封装工艺及产品的研发投入,开发部分应用于汽车电子和大数据存储等发展较快的热门封装类型。

长电科技2020 年年度报告中也透露了其先进封装产量,相比上年增加29.25%。

长电科技收购了星科金朋后,一举跃升为全球第三的先进封测厂商,在中国、韩国、新加坡拥有三大研发中心及六大集成电路成品生产基地。

方正证券报告显示,基于长电科技在先进封装上的全面布局,目前该公司封装业务主要以先进封装为主,占封装业务的93.74%,长电先进、长电韩国以及星科金朋为主要工厂。长电先进具备FC、PoP、Fan-out、WLP、2.5D/3D等先进封装的能力;星科金朋新加坡厂拥有Fan-out eWLB和WLCSP封装能力,韩国厂拥有SiP和FC系统封测能力,江阴厂拥有先进的存储器封装、全系列的FC倒装技术;长电韩国主营SiP高端封装业务。

SiP系统级封装和Fan-out封装技术是长电科技最主要且最具潜力的先进封装技术。长电科技通过收购星科金朋获得SiP技术,目前长电科技拥有的SiP技术已可与日月光抗衡。星科金朋韩国厂已正式量产,主营业务为高端封装测试产品及高阶SiP产品封装测试,专为重要战略客户供货。Fan-out封装方面,长电科技积极投入研发高性能Fan-out工艺,使其有能力满足客户快速增长的Fan-out订单需求。

通富微电

通富微电总部位于江苏南通崇川区,拥有总部工厂、南通通富微电子有限公司(南通通富)、合肥通富微电子有限公司(合肥通富)、苏州通富超威半导体有限公司(TF-AMD苏州)、TF AMD Microelectronics (Penang) Sdn. Bhd.(TF-AMD槟城)以及在建的厦门通富微电子有限公司(厦门通富)六大生产基地。

通富超威苏州及通富超威槟城在先进封装领域具有较强的技术优势,经过多年的发展积累,形成了以倒装封装为主的技术线路,主要量产技术包括FCBGA、FCPGA、FCLGA、MCM,其主要从事CPU、GPU、APU、游戏机芯片等高端产品的封装测试。并购后,通富微电获得了FCBGA等高端封装技术和大规模量产平台,能够提供种类最为完整的倒装芯片封测服务。

通过并购,通富微电与 AMD 形成了“合资+合作”的强强联合模式,与 AMD 深度绑定。AMD 同时拥有 CPU 和 GPU 两大产品系列,凭借锐龙和霄龙系列,全球市场份额大幅提升。通富微电通过通富超威苏州、通富超威槟城为其提供 7 纳米等高端产品封测服务。

通富微电充分利用通富超威苏州和通富超威槟城两个高端 CPU、GPU 量产封测平台,积极承接国内外客户高端 FCBGA、FCLGA、FCPGA 的封测业务。目前,50%以上的世界前 20 强半导体企业和绝大多数国内知名集成电路设计公司都已成为通富微电客户,通富微电也是英飞凌高端车载品的国内唯一供应商。

华天科技

作为国家高新技术企业,华天科技现已掌握了MCM(MCP)、BGA/LGA、3D、SiP、MEMS、FC、TSV、Bumping、Fan-Out、WLP、Memory等集成电路先进封装技术。

2008年,华天科技(昆山)电子有限公司公司设立,是华天集团全资子公司。公司产品包括晶圆级集成电路、传感器以及系统封装等,在10多年间发展成为华天集团晶圆级先进封装基地。目前,该公司晶圆级集成电路封装规模达到100万片,测试能力达到40万片,是全球少数能够同时提供面向3D封装的Bumping与TSV技术、晶圆级系统封装的半导体封测企业。研发的晶圆级传感器封装技术、扇出型封装技术、超薄超小型晶圆级封装、晶圆级无源器件制造技术达到世界领先水平。

同时,华天科技致力于先进封测基地的建设和布局,近年来先后投资扩建了昆山、宝鸡、南京等基地,打通了CIS芯片、存储器、射频等多种高端产品的生产线。

目前,华天科技已形成从天水出发,东进西安、长三角的黄金走廊,各基地市场定位不同,具备各自的区域生产成本和人才优势。其中西安基地专注于SiP等中高端封装领域;昆山基地专注于高端封装领域,可提供具有全球领先水平的3D封装Bumping与TSV技术的晶圆级集成电路封装。南京基地主要进行存储器、MEMS、人工智能等集成电路产品的封装测试,已于2020年7月18日正式投产,将有效提高华天科技先进封装测试产能。(校对/图图)

责编: 若冰

小如

作者

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