今年上半年以来,全球半导体市场蓬勃发展,封测产能持续供不应求,封测业发展全面向好。中国半导体行业协会近日发布数据显示,上半年国内封装测试业同比增长7.6%,销售额为1164.7亿元。企业财报的反映更加清晰,在国内三大封测企业长电科技、通富微电、华天科技近期公布的半年报中,营收和净利润均创历史新高。之所以能取得这样成绩,一方面固然缘于市场普遍缺芯造成的供不应求,更关键因素则是Fpp Chip、AiP封装等热点技术应用持续增长,封测环节在整个半导体产业中发挥作用越来越重要。

三大封测厂半年报业绩大涨

近期,国内三大封测厂陆续披露了2021年上半年财报,企业业绩表现全面向好。长电科技上半年实现营业收入138.19亿元,同比增长15.39%,净利润13.22亿元,同比增长260.97%。通富微电实现营收70.89亿元,同比增长51.82%,净利润4.01亿元,相较去年同期的1.11亿元增长259.67%。华天科技实现营业收入56.2亿元,同比增长51.3%,净利润6.1亿元,同比增长129.5%。

国内三大封测厂上半年财报飘红

封测业之所以取得这样的好成绩,一方面与近段时期以来半导体行业的整体走势有关,更重要的是市场有与高端封测产业有内在的需求。赛迪顾问集成电路产业研究中心分析师吕芃浩表示,新冠肺炎疫情改变了人们的生活生产方式,今年以来手机、电脑、汽车等终端市场需求爆发,同时原材料涨价以及芯片的供不应求带来了芯片价格的上涨。在市场和价格的双重影响,带动整个半导体市场迎来史无前例的增长。封装测试作为半导体产业链的一个主要环节,同样享受到了增长红利。

通富微电总裁石磊也指出,高性能计算(HPC)、人工智能(AI)、深度学习和5G通信等领域快速地发展,对于超高性能的芯片需求越来越大,除芯片本身制造技术向更高技术节点推进外,高性能先进封装技术也成为主要的解决方案之一,并不断驱使封装技术向着更高密度集成,更高速,低延时和更低能耗方向发展。

Fpp Chip、AiP封装成市场热点

在封测业市场整体向好的情况下,企业积极追踪、重点发展部分适合自身的封测技术就显得十分重要。中芯长电首席执行官崔东接受采访时指出,先进封装的范畴宽泛多样,中国半导体产业链仍在整体提升当中,与世界先进水平缩短距离,因此不可照抄海外先进代工厂发展先进封装的模式,应专精发展、突出特点,在有所针对的情况下实现战略协同。

那么,哪些技术有望成为下一步产业发展的热点呢?从发展路径来看,目前的先进封装有两个大的方向。一种是尽力减小封装的体积,使其接近芯片本身的大小,这一技术路径统称为晶圆级芯片封装(WLCSP),包括倒晶封装(FppCpp)、扇入型封装(Fan-In)、扇出型封装(Fan-Out)等。

日前,全球最大的封测企业日月光半导体宣布建设Fpp Chip及IC测试生产线,第一期目标在2022年第三季度完工。Fpp Chip有别于过去先将芯片置于基板,再进行打线的封装方式,而是将芯片连接点长凸块(bump),再将芯片翻转使凸块与基板直接连结。目前Fpp Chip普遍应用在微处理器、显示芯片、电脑芯片组等主流产品当中。Research Dive报告显示,Fpp Chip在2020年的市场规模达到166.549亿美元,为市场主流封装技术。

另一种封装技术路线是将多个裸片封装在一起,提高整个模组的集成度,这一技术路径叫做系统级封装(SiP)。长电科技CEO郑力此前接受采访时曾强调对SiP系统级封装技术的重视。“随着电子产品进一步朝向小型化与多功能的发展,芯片尺寸越来越小,集成的芯片种类越来越多,SiP封装成为延续摩尔定律的最佳选择之一。”目前业界热议的Chiplet、3D封装等均属这一路径。

此外,随着5G、WiFi-6E等通信技术的发展,通讯频段向高频迁移,全频谱接入、大规模天线、载波聚合的发展,对射频器件性能和设计都提出了新的更高要求。面向射频器件领域的AiP封装展现出越来越广阔的发展空间。崔东就表示:“扇出型高密度多芯片集成加工也是正在快速发展的先进封装工艺。SJSemi针对5G毫米波天线封装开发的SmartAiP,展示了先进封装在性能和加工制造上的优势。这其实是一种复杂的3DIC结构。”

吕芃浩也表示,当前主流的先进封装技术平台,包括倒装(Fpp-chip)、3D硅通孔(TSV)和扇出型(Fan-out)封装、Embedded IC、2.5D封装、3D封装等重要技术。目前Fppchip在先进封装中占比最高,但是在先进封装向着系统集成、高速、高频、三维方向发展的趋势下,扇出型封装和3D封装增长速度更快。

发展封装技术切忌盲目“跟风”

面对层出不穷的新技术,中国企业在推动先进封装技术发展时又应注意哪些要点呢?石磊指出:“首先是要坚定信心,持续推动封装技术创新,缩短与海外领先技术的差距,积极推动与上下游的策略合作。”日前,通富微电宣布与华虹投资等共同设立产业基金,就是希望通过建立资本纽带关系,进一步加强与华虹在产业链上下游的合作及协同,不断探索“制造+封测”合作的新模式。

其次是要关注良率与成本问题。随着封装技术的提高,复杂度也同步提高,良率成为企业能否盈利的关键问题。华封科技联合创始人王宏波指出,要做好先进封装,首要解决的是工艺的实现问题,目前先进封装工艺层出不穷,如何做出自己的优势和特点,这些都需要一定的积累。在工艺问题解决了之后,最大的挑战是良率,如果良率做不到一定的水平,成本过高,在市场上就无法生存。与良率密切相关的就是成本问题。

资金和人才的投入也是十分关键的一环。先进封装技术投资大、盈利慢。传统技术设备到位后3-5个月可大规模量产,先进技术需要3-5年以上,资金层面的长期支持是必须的。封装技术人才仍十分紧缺,对海外封装专业人才的吸引和国内优秀人才的培养方面还有可挖掘空间,举例看现在211/985毕业的硕士和博士,进入封装技术领域的远少于进入基金公司和投行的。

石磊还特别强调,国内企业切忌“鹦鹉学舌”,不能盲目发展封装技术。目前市场需求“火热” ,很多非专业人士和企业也跳入了封装行业,随便从某些大型公司找一个带头人,建立封装线拿到政府补贴和资金支持,同时动辄以数倍的工资待遇到封装企业挖人,组成所谓“超级团队”,极易给国家和地方以及资本层面造成极大的浪费和重复。封装技术是需要沉淀和耐心的,不能急功近利。