2020年中國封測行業(yè)發(fā)展概況及未來發(fā)展趨勢分析[圖]

    一、封測行業(yè)受益于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈東移的優(yōu)勢

    國內(nèi)半導(dǎo)體自給率有提升空間。自2005年以來中國一直是集成電路最大的消費國，2018年中國的半導(dǎo)體市場規(guī)模達(dá)到2380億美金，中國半導(dǎo)體市場占全球市場份額達(dá)到51%。但是中國半導(dǎo)體市場依賴進(jìn)口，2018年晶圓代工產(chǎn)業(yè)自給率僅為21%，邏輯封測產(chǎn)業(yè)自給率為41%，存儲封測產(chǎn)業(yè)自給率僅為9%，無晶圓設(shè)計產(chǎn)業(yè)自給率僅為自給率僅為32%，存儲芯片產(chǎn)業(yè)自給率為1%，半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)自給率為14%。隨著供應(yīng)鏈安全重要性的提高，國內(nèi)密集出臺產(chǎn)業(yè)政策扶持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展，未來半導(dǎo)體自給率有比較大的提升空間。

中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)自給率及預(yù)測（2017-2024年）

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    可以看到全球半導(dǎo)體銷售額呈現(xiàn)逐年增長的姿態(tài)，從2001年的1472.5億美元一路提升至2019年的4110億美元。雖然在2019年全球半導(dǎo)體銷售額的略微下滑主要由于全球貿(mào)易環(huán)境的緊張，以及半導(dǎo)體最主要的下游消費電子市場自17H2的疲軟，但是在19H2我們也看到了半導(dǎo)體市場隨著5G時代到來的重現(xiàn)生機(jī)。

全球半導(dǎo)體銷售額情況

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    從2018年12月開始，半導(dǎo)體月度銷售額持續(xù)下滑至2019年5/6月，但是從6月開始全球半導(dǎo)體銷售額呈現(xiàn)恢復(fù)的態(tài)勢，環(huán)比數(shù)據(jù)明顯優(yōu)于2018年同月份環(huán)比數(shù)據(jù)。

2018年及2019年全球半導(dǎo)體月度銷售額對比（十億美元）

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    中國市場巨大，國產(chǎn)替代需求強(qiáng)勁。而對于未來的半導(dǎo)體市場來看，我們認(rèn)為中國將會是未來最大的半導(dǎo)體市場。2015年中國在全球把半導(dǎo)體銷售額上占據(jù)了全球的24%，至2019年中國已經(jīng)將其占比提升至35%。

中國近年占全球半導(dǎo)體銷售額情況（十億美元）

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2016-2021年全球半導(dǎo)體各應(yīng)用市場的年復(fù)合增速預(yù)測

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    中國市場拉動半導(dǎo)體晶圓代工需求。近年來中國本土半導(dǎo)體設(shè)計企業(yè)快速成長，除了海思半導(dǎo)體成長為技術(shù)水平和營收規(guī)模能躋身世界一流的大型半導(dǎo)體設(shè)計公司外，同時涌現(xiàn)了像兆易創(chuàng)新、匯頂科技和圣邦股份等細(xì)分領(lǐng)域龍頭。初創(chuàng)半導(dǎo)體設(shè)計公司數(shù)量近兩年快速增加，2018年中國半導(dǎo)體設(shè)計公司的數(shù)量為1698家，相比2014年增加149%。中國半導(dǎo)體設(shè)計公司的快速成長帶動了本土晶圓代工需求。2017年純晶圓代工廠在中國銷售額增速為30％，達(dá)到76億美元，是當(dāng)年全球純晶圓代工市場增速的三倍；2018年純晶圓代工廠在華銷售額增速為41％，是當(dāng)年全球純晶圓代工市場增速的8倍。

2010-2018年我國芯片設(shè)計企業(yè)數(shù)量變化

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純晶圓代工區(qū)域結(jié)構(gòu)（2018年，百萬美元）

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    晶圓廠建設(shè)未來將拉動配套晶圓代工的封測需求。2017年至2020年間全球計劃投產(chǎn)半導(dǎo)體晶圓廠62座，其中26座位于中國大陸，占全球總數(shù)的42%。中國晶圓產(chǎn)能正在擴(kuò)大，預(yù)計將從2015年的每月230萬片，增至2020年的每月400萬片，2015-2020年復(fù)合增長率達(dá)到12%。而大陸晶圓產(chǎn)能占比從2011年的9%提升至2018年的13%。

2019年國內(nèi)重點晶圓代工廠產(chǎn)能建設(shè)情況

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    二、封測行業(yè)概況及趨勢

    1、封測是IC產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

    智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國半導(dǎo)體封測行業(yè)市場行情監(jiān)測及未來前景展望報告》數(shù)據(jù)顯示：IC封測屬于半導(dǎo)體中后段制程，是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中必不可少的環(huán)節(jié)，它分為封裝和測試環(huán)節(jié)。封裝是指將通過測試的晶圓加工得到獨立芯片的過程，使電路芯片免受周圍環(huán)境的影響（包括物理、化學(xué)的影響），起著保護(hù)芯片、增強(qiáng)導(dǎo)熱性能、實現(xiàn)電氣和物理連接、功率分配、信號分配，以溝通芯片內(nèi)部與外部電路的作用，它是集成電路和系統(tǒng)級板如印制板（PCB）互連實現(xiàn)電子產(chǎn)品功能的橋梁。測試是指檢測不良芯片，確保交付芯片的完好?？煞譃閮呻A段，一是進(jìn)入封裝之前的晶圓測試，主要測試電性；另一則為IC成品測試，主要在測試IC功能、電性與散熱是否正常。

集成電路產(chǎn)業(yè)鏈

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    集成電路主要由設(shè)計、制造以及封測三大板塊組成。2017年，中國集成電路這三塊的營收占比分別為38.3%、26.8%、34.9%。相比世界IC產(chǎn)業(yè)三業(yè)合理占比3:4:3,我國封測行業(yè)占比偏高，說明我國封測產(chǎn)業(yè)相對先進(jìn)，而IC制造相比世界平均水平差距較大。封測行業(yè)市場份額高度集中，馬太效應(yīng)顯現(xiàn)，并購提升行業(yè)集中度。2018年全球OSAT前十大廠商市占率超過80%，行業(yè)高度集中。因為OSAT與Foundry在產(chǎn)業(yè)鏈上緊密關(guān)聯(lián)，依靠臺積電在Foundry市場超過50%份額的壟斷地位，臺灣地區(qū)在OSAT市場也扮演著主導(dǎo)角色。2018年前十大OSAT廠商中，中國大陸/臺灣地區(qū)共8家、美國1家以及新加坡1家。而隨著半導(dǎo)體行業(yè)進(jìn)入成熟期，市場競爭越發(fā)激烈，馬太效應(yīng)越發(fā)顯著，導(dǎo)致近年行業(yè)并購頻發(fā)，中國封測廠也通過并購迅速提升自身技術(shù)實力和規(guī)模。

2018年全球封測廠前十營收排名(百萬美元)

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2014-2018年封測行業(yè)并購事件

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    大陸封測企業(yè)通過并購和自身研發(fā)，迅速拉近與海外企業(yè)的差距。例如長電通過并購星科金朋擁有了SIP、TSV、Fan-out等先進(jìn)封裝技術(shù)。目前大陸封裝龍頭的先進(jìn)封裝的產(chǎn)業(yè)化能力已經(jīng)基本形成，只是在部分高密度集成等先進(jìn)封裝上與國際先進(jìn)企業(yè)仍有一定差距。同時通過并購，中國封測企業(yè)快速獲得海外客戶資源，實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。

全球OSAT先進(jìn)封裝技術(shù)對比

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    2、行業(yè)趨勢：先進(jìn)封裝是未來主要的行業(yè)增量

    半導(dǎo)體封裝技術(shù)的發(fā)展可分為四個階段:第一階段（1970年前），直插型封裝，以DIP為主；第二階段（1970-1990），表面貼裝技術(shù)衍生出的SOP、SOJ、PLCC、QFP四大封裝技術(shù)以及PGA技術(shù)；第三階段（1990-2000）：球柵陣列（BGA）、芯片尺寸封裝（CSP）、倒裝芯片（FC）等先進(jìn)封裝技術(shù)開始興起；第四階段（2000-至今），從二維封裝向三維封裝發(fā)展，從技術(shù)實現(xiàn)方法上發(fā)展出晶圓級封裝（WLP）、硅通孔（TSV）、3D堆疊等先進(jìn)封裝技術(shù)，以及系統(tǒng)封裝（SiP）等新的封裝方式。先進(jìn)半導(dǎo)體封裝可以通過增加功能和提高性能，提高半導(dǎo)體產(chǎn)品價值的同時降低成本。

封測行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢

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    先進(jìn)封裝是是未來封測行業(yè)增長的主要來源。從2017年到2023年，半導(dǎo)體封裝市場的營收將以5.2%的年復(fù)合增長率增長。其中，先進(jìn)封裝市場CAGR將達(dá)7%，而傳統(tǒng)封裝市場CAGR僅為3.3%。在不同的先進(jìn)封裝技術(shù)中，3D硅穿孔(TSV)和扇出晶圓級封裝(Fan-out)將分別以29%和15%的速度成長。構(gòu)成大多數(shù)先進(jìn)封裝市場的覆晶封裝(Flip-chip)將以近7%的CAGR成長；而扇入型晶圓級封裝(Fan-inWLP)的CAGR也將達(dá)到7%，主要由移動通信推動。而目前先進(jìn)封裝市場結(jié)構(gòu)跟OSAT市場整體類似，臺灣地區(qū)占據(jù)主要市場份額，占比達(dá)到52%，中國大陸是目前第二大市場，占比為21%。

2017-2023年先進(jìn)封裝增長趨勢預(yù)測

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2018年全球先進(jìn)封裝市場結(jié)構(gòu)

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    目前先進(jìn)封裝演進(jìn)方向主要分為減小尺寸的方向，主要實現(xiàn)方式是FC、Fan-out、Fan-inWLP和Bumping,和異質(zhì)結(jié)融合的方向，主要實現(xiàn)方式是Sip、3D封裝和TSV，通過這兩類型技術(shù)，實現(xiàn)在更小尺寸里集成更多功能，同時實現(xiàn)更高的封裝效率。而Fan-out和Sip系統(tǒng)級封裝是目前被公認(rèn)的在這兩個方向上具有最大增長潛力的封裝技術(shù)。

    Fan-out目前在蘋果芯片上被廣泛采用，最早由英飛凌于2004年提出。Fan-out是晶圓級芯片尺寸封裝解決方案（WLCSP）的一種。通過芯片埋入到模塑料重構(gòu)圓片，把I/0從芯片表面扇出到芯片和模塑料重構(gòu)表面，以滿足BGA焊球節(jié)距要求。因此，對比WLP扇入封裝，扇出封裝對于芯片I/O數(shù)目、封裝尺寸沒有限制，可以進(jìn)行多芯片的系統(tǒng)封裝。進(jìn)一步地，晶圓級扇出技術(shù)取消了基板和凸點，不需倒裝工藝，具有更薄的封裝尺寸、優(yōu)異的電性能、易于多芯片系統(tǒng)集成等優(yōu)點。目前Fan-out市場主要分為兩種類型：一、核心市場：包括基帶、電源管理及射頻收發(fā)器等單芯片應(yīng)用，該市場是Fan-out解決方案的主要應(yīng)用領(lǐng)域，并將保持穩(wěn)定增長；二、“高密度”市場，包括處理器、存儲器等應(yīng)用，該市場具有較大的不確定性，需要高性能扇出型解決方案，但是該市場具有很大潛力。

    而SIP系統(tǒng)級封裝是從封裝的立場出發(fā)，對不同芯片進(jìn)行并排或疊加的封裝方式，將多個具有不同功能的有源電子元件與可選無源器件，以及諸如MEMS或者光學(xué)器件等其他器件組裝到一起，實現(xiàn)一定功能的單個標(biāo)準(zhǔn)封裝模組。在復(fù)雜系統(tǒng)中，SiP封裝具有顯著優(yōu)勢：（1）封裝效率大大提高，SIP封裝技術(shù)在同一封裝體內(nèi)加多個芯片，大大減少了封裝體積。（2）SIP封裝實現(xiàn)了以不同的工藝、材料制作的芯片封裝形成一個系統(tǒng)，實現(xiàn)嵌入集成無源元件的組合。（3）SIP封裝技術(shù)可以使多個封裝合而為一，可使總的焊點大為減少，也可以顯著減小封裝體積、重量，縮短元件的連接路線，從而使電性能得以提高。（4）SIP封裝采用一個封裝體實現(xiàn)了一個系統(tǒng)目標(biāo)產(chǎn)品的全部互連以及功能和性能參數(shù)，可同時利用引線鍵合與倒裝焊互連以及其他IC芯片直接內(nèi)連技術(shù)。（5）SIP封裝可提供低功耗和低噪音的系統(tǒng)級連接，在較高的頻率下工作可獲得幾乎與SOC相等的匯流排寬度?？傊琒iP封裝天然適合產(chǎn)品周期較短、產(chǎn)品更新快、產(chǎn)品復(fù)雜程度高的場景，可以廣泛運用于可穿戴設(shè)備、藍(lán)牙耳機(jī)、射頻等領(lǐng)域。

    （1）5G時代，SIP射頻前端市場規(guī)模快速增長

    由于5G新增了n412.6GHz，n773.5GHz和n794.8GHz頻段，同時考慮到5G手機(jī)將繼續(xù)兼容4G、3G、2G標(biāo)準(zhǔn)，因此5G手機(jī)的射頻前端相比4G復(fù)雜程度將大大提高，相比4G手機(jī)，5G手機(jī)中的濾波器將從40個增加至70個，頻帶從15個增加至30個，接收機(jī)發(fā)射機(jī)濾波器從30個增加至75個，射頻開關(guān)從10個增加至30個。手機(jī)射頻前端整體市場規(guī)模將從2017年的123億美元增長到2022年的228億美元，復(fù)合年增長率達(dá)到13%。我們認(rèn)為SIP封裝技術(shù)將獲得更廣泛的采用，以縮小射頻模組尺寸。目前，射頻前端模組的SiP架構(gòu)中，在單個封裝中包含10-15個裸片（開關(guān)、濾波器、功率放大器）和幾種類型的互連技術(shù)（引線鍵合、倒裝芯片、銅柱）。而5G手機(jī)中射頻器件數(shù)量將大幅增加，這與智能手機(jī)輕薄化的大趨勢相逆，所以采用SIP封裝縮小模組尺寸成為必然需求。

    我們認(rèn)為SIP封裝將受益于天線集成趨勢。2018年7月，高通宣布推出全球首款面向智能手機(jī)和其他移動終端的全集成5G新空口（5GNR）毫米波及6GHz以下射頻模組系列—QTM052毫米波天線模組系列和QPM56xx6GHz以下射頻模組系列，這兩個系列可與高通驍龍X505G調(diào)制解調(diào)器配合，共同提供從調(diào)制解調(diào)器到天線且跨頻段的多項功能，支持緊湊封裝尺寸以適合于移動終端集成。QTM052模組可將無線電收發(fā)器、電源管理IC、射頻前端組件和相控天線陣列集成于緊湊的封裝尺寸中，其封裝面積可支持在一部智能手機(jī)中最多安裝4個QTM052模組。

    2017年SIP射頻前端市場規(guī)模為25億美元，到2023年SIP射頻前端市場規(guī)模有望增加到49億美元，復(fù)合增速為12%。到2023年，手機(jī)SIP射頻前端和其它無線連接SIP射頻市場將分別達(dá)到SIP射頻市場規(guī)模的82%和18%。

    （2）SIP封裝在以TWS為代表的可穿戴設(shè)備上具有巨大應(yīng)用潛力

    2018年全球可穿戴設(shè)備出貨量為1.8億臺，相比2017年增長27%，預(yù)計到2022年全球出貨量將達(dá)到4.8億臺。2019年一季度，全球可穿戴設(shè)備出貨4960萬部，同比增長55.2%，雖然腕帶可穿戴設(shè)備占據(jù)最大市場份額（63.2%），但耳帶設(shè)備的增長速度最快(135.1%)，占所有可穿戴設(shè)備出貨量的34.6%。

全球可穿戴設(shè)備出貨量預(yù)測(百萬)

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2019年主要可穿戴設(shè)備廠出貨量（百萬）

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    TWS耳機(jī)具有空間小、零組件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點，是SIP封裝天然的應(yīng)用場景。TWS耳機(jī)與普通藍(lán)牙耳機(jī)對比，在便攜度、高清音質(zhì)、體積、智能化水平、防水等方面優(yōu)勢明顯，但在元器件數(shù)量和復(fù)雜度上也大幅提升。以AirPods為例，一對AirPods耳機(jī)以及1個充電設(shè)備共有28個主要組件以及數(shù)百個元器件。除了聲學(xué)器件、解碼芯片等組件外，AirPods集成了數(shù)個不同功能的傳感器，包括語音加速傳感器、運動加速傳感器、光學(xué)傳感器和MEMS麥克風(fēng)。未來TWS有望集成更多功能，包括降噪、身體健康監(jiān)測等，模組內(nèi)元件數(shù)量將持續(xù)提升，同時更多品牌的加入將導(dǎo)致產(chǎn)品開發(fā)周期縮短，先進(jìn)封裝技術(shù)有望成為關(guān)鍵解決方案。

單只Airpods內(nèi)部芯片元件及數(shù)量

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    （3）UWB商用化有望打開SIP封裝新的成長空間

    2019年9月發(fā)布的新款iphone系列中全系配置了超寬帶(UWB)芯片，是UWB技術(shù)規(guī)模商用推廣的重要標(biāo)志。UWB技術(shù)是一種無線載波通信技術(shù)，它通過發(fā)送和接收具有納秒或微秒級以下的極窄脈沖來實現(xiàn)無線傳輸。由于脈沖時間寬度極短，因此可以實現(xiàn)頻譜上的超寬帶。相比WIFI和藍(lán)牙技術(shù)，它具有抗多路徑干擾能力強(qiáng)、定位精度高、時間精度高、電磁兼容能力強(qiáng)、能效高等優(yōu)點，其對信道衰落不敏感、發(fā)射信號功率譜密度低、截獲率低。UWB技術(shù)主要用于室內(nèi)定位，在智慧家居、倉儲物流、煤礦和隧道等高風(fēng)險作業(yè)場地、工業(yè)制造等領(lǐng)域有廣泛運用潛力。我們認(rèn)為隨著iPhone率先采用UWB芯片，安卓廠商有望迅速跟進(jìn)。三星同恩智浦和博世等公司已經(jīng)組建FiRa聯(lián)盟，旨在發(fā)展UWB生態(tài)系統(tǒng)，UWB有望成為藍(lán)牙、GPS一樣的的標(biāo)配。

    同WIFI模組類似，UWB模組中包括定位芯片、發(fā)射芯片、接收芯片和基帶處理芯片，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此SIP封裝是UWB芯片理想的封裝形式。UWB技術(shù)的商用化有望打開SIP封裝新的成長空間。而有多年生產(chǎn)和技術(shù)積累經(jīng)驗的SIP封裝供應(yīng)商長電科技有望分享行業(yè)成長的紅利。