佳能和ULVAC（愛發(fā)科）等日本半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)等已開始開發(fā)面向?qū)儆谥圃旃ば蜃詈箅A段作業(yè)的“后工序”的新產(chǎn)品和技術(shù)。隨著人工智能（AI）等的進(jìn)步，力爭應(yīng)對(duì)半導(dǎo)體的新生產(chǎn)工序，提升品質(zhì)。對(duì)于后工序，臺(tái)積電（TSMC）等半導(dǎo)體大型企業(yè)認(rèn)為將影響競爭力，正投去熱烈目光，日本企業(yè)將加快開發(fā)。

被稱為半導(dǎo)體后工序的制造環(huán)節(jié)負(fù)責(zé)切割已形成電路的芯片，連接供電裝置，以樹脂包裹后進(jìn)行檢測等。與在半導(dǎo)體的基板上形成微細(xì)電路、提高性能的“前工序”相比，此前后工序是附加值相對(duì)較低的領(lǐng)域，但目前半導(dǎo)體大型企業(yè)相繼推進(jìn)研發(fā)和相關(guān)投資。這是因?yàn)橹悄苁謾C(jī)和AI等邁向高功能化，僅憑前工序的技術(shù)改良日趨難以應(yīng)對(duì)。

布線邁向高密度

佳能的優(yōu)勢是面向前工序的光刻設(shè)備，把相關(guān)技術(shù)充分應(yīng)用于后工序。計(jì)劃2023年1月上旬推出面向后工序的光刻設(shè)備的新產(chǎn)品。新產(chǎn)品能使連接芯片的布線形成高密度，使之細(xì)密地相互連接，即使是小型半導(dǎo)體，也能具備較高的功率效率和計(jì)算能力。

設(shè)備廠商ULVAC（愛發(fā)科）提高了清除產(chǎn)生量隨著以樹脂包裹的工序變得復(fù)雜而增加的小型垃圾的設(shè)備的性能。在芯片周圍增加微細(xì)布線的作業(yè)的過程中，雜質(zhì)容易產(chǎn)生。ULVAC將以自主技術(shù)清除，防止半導(dǎo)體性能下降。

日本的測試設(shè)備企業(yè)愛德萬測試（ADVANTEST）的優(yōu)勢是，高效檢測高密度芯片的設(shè)備。愛德萬測試參加了臺(tái)積電10月發(fā)布的技術(shù)合作框架。能高速檢測復(fù)雜的芯片，發(fā)現(xiàn)殘次品。在原材料廠商中，住友電木將開發(fā)支持后工序的新制造方法的樹脂材料，向客戶企業(yè)推銷。

“與日本的材料和設(shè)備企業(yè)的合作是不可或缺的”，臺(tái)積電建立的“3DIC研發(fā)中心（茨城縣筑波市）”的主管江本裕在12月的半導(dǎo)體展會(huì)上如此強(qiáng)調(diào)。自12月啟動(dòng)試制的該中心將研發(fā)后工序技術(shù)。

此前拉動(dòng)半導(dǎo)體性能提高的是前工序的技術(shù)，但半導(dǎo)體的運(yùn)算能力和功率效率等的提高日趨跟不上需求。競爭焦點(diǎn)不再是每顆芯片的性能，而是將多顆芯片連起來的“封裝”單位的性能。成為關(guān)鍵的是后工序技術(shù)。

要高密度地集成多顆芯片，需要較高的技術(shù)實(shí)力。需要用于將芯片連接起來的材料、電氣接線的機(jī)制和布線層等的制造。驗(yàn)證復(fù)雜芯片運(yùn)行的設(shè)備也成為必須。

美國英特爾的首席執(zhí)行官（CEO）帕特·基辛格今年夏季表示，“每個(gè)封裝的晶體管（元件）數(shù)將從現(xiàn)在的約1000億個(gè)增至10年后的1萬億個(gè)”，因此“封裝的先進(jìn)技術(shù)不可或缺”。


前道與后道，趨于模糊

然而，隨著先進(jìn)封裝技術(shù)的聲名鵲起，引來一眾行業(yè)廠商群雄競逐。隨著封裝技術(shù)升級(jí)至晶圓級(jí)別，具有工藝積累的Foundry廠商切入封裝業(yè)務(wù)為客戶提供更完整的解決方案，如臺(tái)積電為鎖定大客戶訂單，滿足客戶對(duì)于產(chǎn)品性能升級(jí)需求以及快速交付產(chǎn)品等，也提供先進(jìn)封裝服務(wù)。三星、英特爾等IDM廠商亦有布局。Foundry廠商業(yè)務(wù)的下移造成了先進(jìn)封裝行業(yè)多種模式并存的局面，或?qū)⒔oOSTA廠商帶來沖擊。

對(duì)此，鄭力表示，與其說“沖擊”，也許可以用“良性的刺激”這個(gè)說法能更好地表現(xiàn)我們實(shí)際的感受。“到了異構(gòu)集成階段，已經(jīng)不僅僅是由封測這個(gè)環(huán)節(jié)可以完全承擔(dān)下來的，也不僅僅是由晶圓制造這個(gè)前道工序可以完全承擔(dān)下來的。它包括了設(shè)計(jì)、前道的晶圓制造和后道制造，共同形成一個(gè)組合拳來形成異構(gòu)集成。2.5D/3D封裝以及Chiplet都是這樣的方向，正在要求芯片設(shè)計(jì)、制造、封測企業(yè)從以往的“單打獨(dú)斗”，轉(zhuǎn)向資源整合與協(xié)作。

近年來，前道制造和后道制造，包括設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)都在積極地參與到異構(gòu)集成、2.5D/3D封裝的聯(lián)合陣線上來。將來可以看到在前道制造里面會(huì)有后道制造的元素在，后道制造中也會(huì)有更多的前道技術(shù)元素。這非常貼切地表述了現(xiàn)在前道、后道之間的緊密結(jié)合的過程，反映出了產(chǎn)業(yè)協(xié)同向前發(fā)展的必然趨勢，前道制造在向后走，后道制造也在向前走的時(shí)候，難免中間會(huì)出現(xiàn)共通的領(lǐng)域（比如TSV打孔）。但大的方向毫無疑問是前道制造和后道制造做各自擅長的事情，最后把它形成芯片成品。”

可以看到，如今的封裝技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入到了一個(gè)新時(shí)代，隨著技術(shù)與應(yīng)用需求的演進(jìn)，芯片產(chǎn)業(yè)鏈上的各個(gè)環(huán)節(jié)已不再像過去那樣涇渭分明。如果封測廠商希望能在先進(jìn)封裝領(lǐng)域擁有一席之地，需要順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，充分發(fā)揮自身技術(shù)積累，同時(shí)拓展技術(shù)能力。

對(duì)后道制造來講，對(duì)晶圓級(jí)封裝技術(shù)的投入越來越多。鄭力介紹道，長電科技在將近20年前已經(jīng)開展了晶圓的封裝技術(shù)，進(jìn)行了大量的專利和技術(shù)開發(fā)的工作。后道制造一方面是更加專注于把不同的晶圓或者不同的die進(jìn)行高密度的集合，把做好的晶圓更高密度的疊加在一起；另一方面是對(duì)不同的晶圓或chip之間高密度互聯(lián)做進(jìn)一步的工作。

據(jù)悉，長電科技在去年推出的XDFOI系列扇出型封裝解決方案，就是在晶圓級(jí)封裝技術(shù)上的布局和演進(jìn)，XDFOI是一種以2.5D TSV-less為基本技術(shù)平臺(tái)的封裝技術(shù)，在線寬/線距可達(dá)到2μm/2μm 的同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)多層布線層，以及2D/2.5D和3D多種異構(gòu)封裝，能夠提供Chiplet及異構(gòu)封裝的系統(tǒng)封裝解決方案。

此外，在后道制造的環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)的元素也將會(huì)越來越深入。可以看到，國際頭部的封測企業(yè)，當(dāng)前在設(shè)計(jì)人員方面的引入，包括在設(shè)計(jì)方面的工作越來越激進(jìn)，來配合設(shè)計(jì)公司在后道制造的過程中如何把復(fù)雜的制造流程和設(shè)計(jì)流程更好地協(xié)同，這也是未來在后道制造當(dāng)中一個(gè)重要的技術(shù)突破，就是和軟件和設(shè)計(jì)工具充分地結(jié)合。

北京超弦存儲(chǔ)器研究院執(zhí)行副院長趙超也曾表示：“封測廠如果希望進(jìn)入先進(jìn)封裝領(lǐng)域，需要學(xué)習(xí)代工企業(yè)的經(jīng)營模式，建立強(qiáng)大的技術(shù)服務(wù)隊(duì)伍，充分了解全行業(yè)對(duì)先進(jìn)封裝技術(shù)的要求，同時(shí)在芯片設(shè)計(jì)階段即開始介入，更好的進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化布局”。


后道工序市場將迅速擴(kuò)大

相關(guān)市場已開始迅速擴(kuò)大。半導(dǎo)體業(yè)界團(tuán)體SEMI的數(shù)據(jù)顯示，后工序使用的組裝和封裝用設(shè)備2021年比上年增長87％，測試用設(shè)備增長30％。2022～2023年由于半導(dǎo)體市場的停滯，預(yù)計(jì)低于上一年，但到2024年有望再次增加。

在日本，力爭實(shí)現(xiàn)尖端半導(dǎo)體量產(chǎn)的新企業(yè)Rapidus的專務(wù)執(zhí)行董事折井靖光強(qiáng)調(diào)，“前工序正受到關(guān)注，但后工序也將如此。將推進(jìn)前工序和后工序的一條龍生產(chǎn)，建立生產(chǎn)線”。

后工序相關(guān)的市場擴(kuò)大也存在阻礙。在后工序領(lǐng)域，很多設(shè)備和材料廠商的規(guī)模不像前工序那樣大。技術(shù)處于黎明期，今后將維持展開先行投資的局面。設(shè)備和材料廠商能否跟上半導(dǎo)體廠商的開發(fā)速度將成為焦點(diǎn)。


設(shè)備國產(chǎn)化替代明顯

根據(jù) VLSI 數(shù)據(jù)，2020 年全球營收規(guī)模前 15 大半導(dǎo)體設(shè)備商中測試設(shè)備和封裝設(shè)備 廠商占據(jù)三分之一，其營收規(guī)模也較為可觀，包括前道過程檢測龍頭科天和日立高新，后 道測試雙寡頭愛德萬和泰瑞達(dá)，封裝設(shè)備龍頭 ASMPT。

測試設(shè)備廠商毛利率高，盈利能力也較強(qiáng)。毛利率來看，科天 2020 年以 57.81%的毛 利率位列第一，要高于排名前四的半導(dǎo)體設(shè)備商；后道測試的泰瑞達(dá)、愛德萬緊隨其后， 毛利率分別為 57.21%、56.72%；封測設(shè)備廠商 ASMPT 和前道設(shè)備接近；日立高新主要 因包含其他業(yè)務(wù)不做比較。凈利率方面，泰瑞達(dá)、愛德萬、科天則位于中游，泰瑞達(dá) 2020 年以 25.12%的凈利率居前，科天、愛德萬則比較接近，分別為 20.96%、19.4%。

封測行業(yè)投資呈現(xiàn)一定程度周期性。封測行業(yè)營收呈現(xiàn)一定程度周期性，2019 以來隨 半導(dǎo)體景氣度提升而復(fù)蘇，作為半導(dǎo)體加工的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其封測出片量與半導(dǎo)體 晶圓的出貨量變化趨勢保持一致，因此受半導(dǎo)體整體周期性的影響，封測行業(yè)也存在著較 為明顯的周期特性。2018 年后期受半導(dǎo)體整體周期下行影響，封測行業(yè)增速放緩。2019 年二季度起，隨著半導(dǎo)體景氣度回升，封測行業(yè)也明顯回暖。后疫情時(shí)期，中國內(nèi)地半導(dǎo) 體封測行業(yè)的景氣度回升高于全球平均水平，這一趨勢預(yù)計(jì)將在未來兩年持續(xù)。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)景氣周期仍處于上行通道，封測行業(yè)迎來資本開支大年，設(shè)備商將明顯受 益。截止 3Q21，國內(nèi)多家封測大廠已計(jì)劃募集資金進(jìn)行擴(kuò)產(chǎn)，其中長電科技 2020 年擴(kuò)產(chǎn) 項(xiàng)目募資 50 億元；通富微電 2020 年已定增募資 32.71 億元，擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目規(guī)劃總投資 44 億 元，21 年再次擬定增募資 55 億元，華天科技已定增募資 51 億元，用于天水、西安、昆山、 南京四地工廠產(chǎn)能擴(kuò)張；晶方科技定增募資 10.29 億元（擬定增 14 億），用于擴(kuò)產(chǎn) 12 英 寸 TSV 產(chǎn)能。封裝測試已成為我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中最具國際競爭力的環(huán)節(jié)，行業(yè)景氣度持 續(xù)帶來封裝測試設(shè)備強(qiáng)勁市場需求。

中國大陸的集成電路封測環(huán)節(jié)發(fā)展成熟度好于晶圓制造環(huán)節(jié)，但封裝設(shè)備與測試設(shè)備 國產(chǎn)化率均遠(yuǎn)低于晶圓制程設(shè)備的國產(chǎn)化率。國內(nèi)缺乏知名的封裝設(shè)備制造廠商，也缺乏 中高端測試設(shè)備供應(yīng)商，從前文可看出尤其是封裝設(shè)備的國產(chǎn)突破還需產(chǎn)業(yè)鏈及政策重點(diǎn) 培育。我們認(rèn)為一方面是產(chǎn)業(yè)政策支持（02 專項(xiàng)）主要集中在晶圓廠、封測廠、前道設(shè)備， 而封測設(shè)備覆蓋較少，缺少來自下游客戶的驗(yàn)證機(jī)會(huì)；另一方面因貿(mào)易限制，先進(jìn)的前道 設(shè)備是重災(zāi)區(qū)，而對(duì)于封裝測試進(jìn)口限制較少。我們從中國大陸的 2021 年半導(dǎo)體設(shè)備進(jìn)口 來看，其中封測設(shè)備和前中道設(shè)備相似，依然保持較大需求。

短期來看，封測廠擴(kuò)產(chǎn)浪潮帶來國產(chǎn)化提速機(jī)遇。2020 年以來，我國封測廠產(chǎn)能持續(xù) 擴(kuò)張，國產(chǎn)替代需求不斷提升，本土半導(dǎo)體設(shè)備廠商直接受益。據(jù)上文測算，長電科技、 通富微電、華天科技、晶方科技募投項(xiàng)目國產(chǎn)化率分別為 12.3%、4.5%、18.6%、34.8%， 擴(kuò)產(chǎn)浪潮帶動(dòng)上游封測設(shè)備產(chǎn)值不斷擴(kuò)張，同時(shí)，也帶來了高速增長的國產(chǎn)化設(shè)備需求，為國產(chǎn)化設(shè)備帶來了結(jié)構(gòu)性替代的機(jī)會(huì)。在設(shè)備廠積極研發(fā)創(chuàng)新的環(huán)境下，國產(chǎn)設(shè)備實(shí)力 有望進(jìn)一步提升，從而更好地匹配上游封測廠要求。

長期而言，封測廠對(duì)于供應(yīng)鏈安全、協(xié)同的要求推動(dòng)國產(chǎn)化長足發(fā)展。目前，中芯國 際等大廠已渡過良率爬坡階段，后續(xù)將以成熟制程為主，具備封測設(shè)備替代的能力。如模 擬/混合測試機(jī)領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)替代，華峰測控與長川科技的市占率合計(jì)超過 80%。同時(shí)， 出于對(duì)國產(chǎn)供應(yīng)鏈安全、協(xié)同的考慮，國產(chǎn)設(shè)備低成本、認(rèn)證周期短、本土服務(wù)便利、不 受貿(mào)易摩擦影響等因素的重要性將進(jìn)一步提升，國產(chǎn)化設(shè)備未來發(fā)展前景廣闊。