先進封裝市場規模與發展趨勢

 在半導體產業鏈中, 封測位於 IC 設計與 IC 制造之後, 最終 IC 產品之前, 屬於半導體制造後道工序. 封裝環節占據封測價值量的絕大部分, 據 Gartner 統計, 封裝環節占整個封測市場份額的 80-85%, 測試環節占整個封測市場份額約 15-20%.

傳統封裝通過引出金屬線實現晶片與外部電子元器件的電氣連接. 由於密度較高可能導致引線之間電氣性能的相互干擾甚至短路, 傳統封裝的 I/O 密度受限. 先進封裝指主要以凸點 (Bumping) 方式實現電氣連接的多種封裝方式, 旨在實現更多 I/O, 更加集成兩大功能. 

全球委外代工封測 (OSAT) 市場集中度較高.  據 Chipinsights 2020 年全球 OSAT 市場 CR3 約為 56.7%,  CR10 約為 84.0%, 台灣廠商日月光 (ASE) 為封測行業全球龍頭, 2020 年市占率約為 30.1%; 美國安靠 (Amkor) 第二; 中國長電科技第三.

1Q20-2Q21 營業利潤連續六個季度增加. Q1 通常為封測行業全年營收及營業利潤低點, 1Q21 主要封測公司營業利潤受全球性封測漲價影響而迎來 QoQ 上升. 2Q21 及 1H21 營業利潤年增遠高於營收增速主要係 1H21 全球性封測產能緊張引起的封測產品均價提升所致.

1H21 全球主要封測公司業績兌現強勁主要系: 1) 1H21 需求端拉動全球半導體行業景氣度走高; 2) 1H21 全球性封測產能緊缺導致的封測產品價格走高; 3) 主要封測公司擴充產能逐步達產, 在產能緊張背景下有效助推業績釋放.

封測設備可分為封裝設備及測試設備兩大類. 測試主要分為設計驗證測試, 過程控制測試, 晶圓檢測 (CP, Circuit Probing), 成品測試 (FT, Final Test), 其中 CP 測試及 FT 測試發生在晶圓制造後, 屬於半導體制造後道檢測, 主要測試設備為測試機, 探針台, 分選機. 

SEMI 預計 21/22 年封裝設備市場規模將達 60.1/63.9 億美元, 分別年增 56.1%/6.3%; 21/22 年測試設備市場規模將達 75.8/80.3 億美元, 分別年增 26.1%/5.9%. 我們認為先進封裝工藝帶來的設備需求會大幅推動封裝設備市場規模擴大, 伴隨 IC 複雜度提升, 後道測試設備市場規模也將穩定提升.

隨著晶體管特徵尺寸縮小到 10nm 以下, 量子隧穿效應導致漏電愈發嚴重, 基於摩爾定律的晶片研發和制造成本也會呈幾何倍數增加, 摩爾定律延續遇到瓶頸. 超越摩爾指不單通過進一步縮小晶體管尺寸來達到摩爾定律, 而是通過電路設計優化或先進封裝工藝實現. 

先進封裝是先進連接技術, 操作單元, 封裝思路等的交錯與聚合. 我們以 1) 倒裝封裝 (Flip-Chip), 2)  晶圓級晶片尺寸封裝 (WLCSP) 及 3)  系統級封裝 (SiP) 這三種具有代表性的先進封裝工藝為例, 介紹發展趨勢.

據 Yole 數據 2020 年在倒裝晶片級封裝領域中, 台灣廠商日月光以營收端  23% 的市占率位居第一, 其次為三星和安靠. 在半導體產業鏈的國產化替代大潮中, 大陸廠商有望進一步提升倒裝晶片級封裝 (FCCSP) 市場份額.

台積電集成扇出型封裝 (InFO) 工藝全球領先. Yole 數據 2020 年扇出型晶圓級封裝 (FOWLP) 全球市場規模達 14.75 億美元, 年增  17.44%, 其中台積電市場占有率最高, 達到 66.9%, 其次依次為日月光, 長電科技, 安靠.

Yole 數據 2020 年全球系統級封裝市場約為 140 億美元, 按下游應用領域細分, 消費電子以約 119 億美元的市場規模及約 85%的市場占比, 占據系統級封裝下游應用領域最高的市場份額, 其次為通訊基礎設施領域及汽車電子領域.

Yole 數據 2.5D/3D 封裝市場 19-23 年 CAGR 達 26.7%, 遠高於其他先進封裝工藝市場規模增速. 消費電子占據 2.5D/3D 封裝最主要的應用市場, 而 HPC 將有最高的市場規模增速, 將為 2.5D/3D 技術的真正驅動力.

預計到 2025 年先進封裝共使用約 4300 萬片晶圓, 倒裝封裝仍為規模最大的先進封裝工藝, 但占比下滑至 71%; 3D 堆疊封裝有望迎來高速增長, 占比由 2019 年的 7% 提升至 2025 年的 12%; 扇出型封裝市場占有率也將迎來進一步上升, 占比提升至 2025 年的 8%.

預計 2024 年行動&消費電子仍將為先進封裝第一大應用市場, 但占比下降至 73%. 通信基礎設施將成為先進封裝應用領域中 CAGR 最高的部分, 價值占比預計提升至 15%;  汽車&交通工具價值占比預計將從 9% 提升至 11%.