電子發(fā)燒友App
半導體是常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料。由其制成的器件統(tǒng)稱半導體產品，被廣泛地應用于電子通信、計算機、網絡技術、物聯(lián)網、汽車等產 業(yè)，是絕大多數電子設備的核心組成部分。半導體產品是信息技術產業(yè)的核心，是支撐經濟社會發(fā)展的戰(zhàn)略性、基礎性和先導性產業(yè)，也是電子產品的核心、信息產業(yè)的基石。半導體行業(yè)具有下游應用廣泛、生產技術工序復雜、產品種類多、技術更新?lián)Q代較快等特點。
半導體行業(yè)呈現(xiàn)垂直化分工格局，上游包括半導體材料、半導體制造設備等；中游為半導體生產，具體可劃分為芯片設計、晶圓制造、封裝測試；半導體產業(yè)下 游為各類終端應用。
（資料來源：華海清科）
集成電路是半導體最重要構成部分，占比超 80%。半導體產業(yè)按產品類別可分為集成電路、光電子器件、分立器件和傳感器四類。2018 年，全球集成電路、光電子器件、分立器件和傳感器銷售額分別為 3,932.88 億美元、380.32 億美元、241.02 億美元和 133.56 億美元，較 2017 年分別增長 14.60%、9.25%、11.32% 和 6.24%，在全球半導體行業(yè)占比分別為 83.90%、8.11%、5.14%和 2.85%。上述半導體產業(yè)的產品分布中，集成電路的占比最高并且增速最快，是半導體行業(yè)最重要的構成部分。 ?
（資料來源：盛美半導體招股說明書，民生證券研究院）
半導體制造流程為：芯片設計→晶圓制造→封裝測試。芯片等電路設計完成后， 由晶圓廠制作，晶圓制造的過程是極具技術壁壘的環(huán)節(jié)，包括制造過程中需要的半 導體設備和材料。晶圓制造完成后，納米級的眾多電路被集成在一個硅片上，由封裝廠測試、封裝成品。
半導體封裝測試中也主要分為8步：
減薄/磨片：
貼膜后對硅片背面進行減薄，使其變輕；
劃片：
貼膜后將硅片切成單個的芯片
裝片：
從劃片膜上取下芯片，放到封裝條帶上
引線鍵合：
用引線鏈接芯片外部電路
塑封：
保護器件免受外力損壞，并對塑封材料進行固化
電鍍：
使用Pb和Sn作為電鍍材料進行電鍍
切筋/打彎：
去除多余的塑料膜和引腳鏈接邊，并將引腳打彎
測試：
全面檢測芯片各項指標，并決定等級。
注塑流程中也與以下五個因素有關：
溫度 - 速度 - 壓力 - 時間 - 位置
（資料來源：艾瑞咨詢，民生證券研究院）
半導體材料分為制造材料與封裝材料，制制造材料占比持續(xù)走高?；诎雽w IC 產業(yè)鏈制造與封測環(huán)節(jié)，作為上游支撐的半導體材料同樣可被分為制造材料與封裝材料兩類。從半導體材料規(guī)模分布來看，半導體制造材料占據較大市場規(guī)模， 且占比處于持續(xù)走高趨勢;從技術壁壘與生產難度來看，半導體制造環(huán)節(jié)對材料同 樣具備更高要求。據 SEMI 國際半導體協(xié)會公開數據，2021 年全球半導體材料市場規(guī)模達到 643 億美元。其中，中國臺灣地區(qū)半導體材料規(guī)模為 147 億美元，占全球總規(guī)模的 22.9%，持續(xù)穩(wěn)居全球第一；中國大陸地區(qū)半導體材料規(guī)模 119 億美元，占全球總規(guī)模的 18.5%，位居全球第二。
（資料來源：艾瑞咨詢，民生證券研究院）
封裝材料貫穿封測環(huán)節(jié)，市場集中度較低。半導體封裝材料的使用貫穿于封測流程始終，存在諸多細分產品，其中封裝基板占比最大(40%)。從半導體競爭格局 來看，各類半導體材料市場市場集中度較低，呈現(xiàn)較為分散。日本廠商在封裝材料領域占據主導地位，部分中國大陸廠商已躋身前列，成功占據一定市場份額?？傮w來看，半導體封裝材料自給程度相對較高，未來有望早日實現(xiàn)國內自給。
（資料來源：艾瑞咨詢，民生證券研究院）
未來全球半導體產業(yè)將向中國大陸轉移。全球半導體產業(yè)發(fā)展歷程，經歷了由美國向日本、向韓國和中國臺灣地區(qū)及中國大陸的幾輪產業(yè)轉移。目前中國大陸正 處于新一代智能手機、物聯(lián)網、人工智能、5G 通信等行業(yè)快速崛起的進程中，已成為全球最重要的半導體應用和消費市場之一。根據 Ajit Manocha 的統(tǒng)計，在2020 年到 2024 年間，總計將有 25 座 8 寸與 60 座 12 寸晶圓廠建成，投入晶圓制造。其中包括 15 座 12 寸廠在中國臺灣，15 座在中國大陸。屆時全球 8 寸晶圓的產能將提高近兩成，而 12 寸的產能更將會增加將近五成。
（資料來源：盛美半導體招股說明書，民生證券研究院）
1.2 全球半導體市場潛力巨大，預計在2023年達到5566億美元
全球半導體產業(yè)市場規(guī)模巨大。伴隨全球信息化、網絡化和知識經濟的迅速發(fā)展，特別是在以物聯(lián)網、人工智能、汽車電子、智能手機、智能穿戴、云計算、大數據和安防電子等為主的新興應用領域強勁需求的帶動下，全球半導體產業(yè)收入規(guī)模巨大。根據世界半導體貿易統(tǒng)計協(xié)會統(tǒng)計，全球半導體行業(yè)銷售額由 2017年的 4,122 億美元增長至 2022 年的 5,801 億美元，預計 2023 年銷售規(guī)模為5,566 億美元。
我國已成為全球最大的電子產品生產及消費市場，半導體市場需求廣闊。根據Wind 資訊統(tǒng)計，我國半導體市場規(guī)模由 2016 年的 1,091.6 億美元增長到2021 年的 1,901.0 億美元，年復合增長率達到11.75%。
（資料來源：中商情報網、耐科裝備招股說明書，民生證券研究院）
集成電路產業(yè)規(guī)模遠超半導體其他細分領域，具備廣闊的市場空間。根據全球半導體貿易統(tǒng)計組織數據，2021 年，全球集成電路市場銷售額進一步提升至4,630 億美元，較 2020 年大幅增長 28.18%。賽迪顧問預測 2025 年全球集成電路市場銷售額可達 7,153 億美元，2022 年至 2025 年期間保持 10%以上的年均復合增長率。
中國大陸集成電路市場規(guī)模增長迅速。2021 年，數字化趨勢加速，智能終端、5G 產品、數據中心需求繼續(xù)保持較高增長水平，使得中國大陸集成電路市場規(guī)模取得 18.20%的高速增長，全年市場銷售額突破萬億大關，達 10,458.30 億元。根據賽迪顧問預計，隨著國產化率的不斷提升以及終端市場需求的增加，到 2025 年中國大陸集成電路銷售額將達到 19,098.80 億元，較 2021 年增長 82.62%。
國家政策扶持及市場應用帶動下，中國集成電路產業(yè)保持快速增長，生產總量規(guī)模實現(xiàn)較大突破。根據國家統(tǒng)計局的數據，國內集成電路行業(yè)總生產量從 2013 年的 903.46 億塊上升到 2021 年的 3,594.30 億塊，年均復合增長率約為18.84%。中國的芯片生產在快速地國產化，生產量在不斷提高，已部分實現(xiàn)進口替代；從產業(yè)鏈分工情況來看，根據中國半導體協(xié)會統(tǒng)計數據，2021 年我國集成電路產業(yè)銷售中，設計環(huán)節(jié)銷售額 4,519 億元，同比增長 19.6%，占比 43.21%；制造環(huán)節(jié)銷售額 3,176.3 億元，同比增長 24.1%，占比 30.37%；封測環(huán)節(jié)銷售額 2,763 億元，同比增長 10.1%，占比 26.42%。
（資料來源：華宇電子招股說明書，民生證券研究院）
集成電路市場進口替代空間廣闊。當前國際半導體產業(yè)環(huán)境中，中國本土芯片產業(yè)與國外的差距是全方位的，特別是在高端領域，差距更為明顯。從進出口規(guī)模來看，我國作為全球最大的集成電路終端產品消費市場，盡管中國的芯片產量保持著快速的增長，但我國集成電路市場仍然呈現(xiàn)需求大于供給的局面，供求缺口較大，國內的集成電路產量遠不及國內市場需求量，很大一部分仍需依靠進口，特別是高端的芯片仍基本依靠進口，因此，進口替代的空間仍然很大。
（資料來源：華宇電子招股說明書，民生證券研究院）
2. 半導體封裝測試：我國最具國際競爭力的環(huán)節(jié)
2.1 半導體封裝測試：先進封裝為主要增長點
封測即集成電路的封裝、測試環(huán)節(jié)，是加工后的晶圓到芯片的橋梁。在半導體產業(yè)鏈中，封測位于 IC 設計與 IC 制造之后，最終 IC 產品之前，屬于半導體制造后道工序。
封裝：是指將生產加工后的晶圓進行切割、鍵合、塑封等工序，使電路與外部器件實現(xiàn)連接，并為半導體產品提供機械保護，使其免受物理、化學等環(huán)境因素損失的工藝。隨著高端封裝產品如高速寬帶網絡芯片、多種數?；旌闲酒?、專用電路芯片等需求不斷提升，封裝行業(yè)持續(xù)進步。
測試：是指利用專業(yè)設備，對產品進行功能和性能測試，測試主要分為封裝前的晶圓測試和封裝完成后的芯片成品測試。晶圓測試主要是對晶片上的每個晶粒進行針測，測試其電氣特性;芯片成品測試主要檢驗的是產品電性等功能，目的是在于將有結構缺陷以及功能、性能不符合要求的芯片篩選出來。
（資料來源：耐科裝備招股說明書，民生證券研究院）
半導體產業(yè)鏈封裝測試成為我國最具國際競爭力環(huán)節(jié)。封裝測試產業(yè)在我國的高速發(fā)展直接有效帶動了封裝設備市場的發(fā)展。根據賽迪顧問及 ChipInsights 的數據，2021年全球前十大封測公司榜單中，前三大封測公司市場份額合計占比超過 50%，并且均實現(xiàn)兩位數的增長。中國臺灣企業(yè)在封測市場占據優(yōu)勢地位， 十大封測公司中，中國臺灣企業(yè)占據 5 家，分別為日月光、力成科技、京元電子、南茂科技和頎邦科技。中國大陸有長電科技、通富微電、華天科技、智路封測等4家企業(yè)上榜。
2021全球十大集成電路獨立封裝測試廠家營收（億元）
（資料來源：耐科裝備招股說明書，民生證券研究院）
國內封測市場以國內企業(yè)為主。我國集成電路封測行業(yè)是中國大陸集成電路發(fā)展最為完善的板塊，技術能力與國際先進水平比較接近，我國封測市場已形成內資企業(yè)為主的競爭格局。我國集成電路封測行業(yè)屬于市場化程度較高的行業(yè)，政府主管部門制定并依照國家產業(yè)政策對行業(yè)進行宏觀調控，行業(yè)協(xié)會進行自律管理，行業(yè)內各企業(yè)的業(yè)務管理和生產經營按照市場化的方式進行。
（資料來源：華宇電子招股說明書，民生證券研究院）
集成電路進入“后摩爾時代”，先進封裝作用突顯。在集成電路制程方面，“摩爾定律”認為集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔 18-24 個月便會增加一倍， 性能也將提升一倍。長期以來，“摩爾定律”一直引領著集成電路制程技術的發(fā)展與進步，自 1987 年的 1μm 制程至 2015 年的 14nm 制程，集成電路制程迭代一直符合“摩爾定律”的規(guī)律。但 2015 年以后，集成電路制程的發(fā)展進入了瓶頸， 7nm、5nm、3nm 制程的量產進度均落后于預期。隨著臺積電宣布 2nm 制程工藝實現(xiàn)突破，集成電路制程工藝已接近物理尺寸的極限，集成電路行業(yè)進入了“后摩爾時代”。 ?
（資料來源：艾瑞咨詢，民生證券研究院）
“后摩爾時代”制程技術突破難度較大，工藝制程受成本大幅增長和技術壁壘等因素導致改進速度放緩。根據市場調研機構 IC Insights 統(tǒng)計，28nm 制程節(jié)點的芯片開發(fā)成本為 5,130 萬美元，16nm 節(jié)點的開發(fā)成本為 1 億美元，7nm 節(jié)點的開發(fā)成本需要 2.97 億美元，5nm 節(jié)點開發(fā)成本上升至 5.4 億美元。由于集成電路制程工藝短期內難以突破，通過先進封裝技術提升芯片整體性能成為了集成電路行業(yè)技術發(fā)展趨勢。 ?
（資料來源：甬矽電子招股說明書，艾瑞咨詢、民生證券研究院）
IDM 模式與 OSAT 模式，先進封測技術抬升環(huán)節(jié)附加價值。封測環(huán)節(jié)可分為IDM 模式與 OSAT 模式，IDM 模式即為半導體 IC 產業(yè)中的垂直整合，由 IDM 企業(yè)進行晶圓的加工及封測。OSAT 模式，即外包半導體產品封裝和測試，由專業(yè)封測廠為 Fabless 廠商提供封裝與測試服務。因此 IC 封測廠商的上游即為相關封測環(huán)節(jié)的設備及材料，下游客戶為自身 IDM 企業(yè)或 Fabless 廠商。從產業(yè)環(huán)節(jié)價值來看，傳統(tǒng)封測技術含量相對較低，隸屬勞動密集型產業(yè)，但隨著先進封測技術的發(fā)展演進，更加突出芯片器件之間的集成與互聯(lián)，實現(xiàn)更好的兼容性和更高的連接密度，先進封測已然成為超越摩爾定律方向的重要賽道，讓封測廠商與設計端制造端聯(lián)系更為緊密，進一步抬升封測環(huán)節(jié)的產業(yè)價值。 ?
（資料來源：艾瑞咨詢，民生證券研究院）
先進封裝將成為未來封測市場的主要增長點。在芯片制程技術進入“后摩爾時 代”后，先進封裝技術能在不單純依靠芯片制程工藝實現(xiàn)突破的情況下，通過晶圓 級封裝和系統(tǒng)級封裝，提高產品集成度和功能多樣化，滿足終端應用對芯片輕薄、 低功耗、高性能的需求，同時大幅降低芯片成本。因此，先進封裝在高端邏輯芯片、 存儲器、射頻芯片、圖像處理芯片、觸控芯片等領域均得到了廣泛應用。
根據市場調研機構 Yole 預測數據，全球先進封裝在集成電路封測市場中所占份額將持續(xù)增加，2019 年先進封裝占全球封裝市場的份額約為 42.60%。2019 年至 2025 年，全球先進封裝市場規(guī)模將以 6.6%的年均復合增長率持續(xù)增長，并在 2025 年占整個封裝市場的比重接近于 50%。與此同時，Yole 預測 2019 年至 2025 年全球傳統(tǒng)封裝年均復合增長率僅為 1.9%，增速遠低于先進封裝。
（資料來源：YOLO、甬矽電子招股說明書，民生證券研究院）
系統(tǒng)級封裝（SiP）是先進封裝市場增長的重要動力。系統(tǒng)級封裝可以把多枚功能不同的晶粒（Die，如運算器、傳感器、存儲器）、不同功能的電子元器件（如電阻、電容、電感、濾波器、天線）甚至微機電系統(tǒng)、光學器件混合搭載于同一封 裝體內，系統(tǒng)級封裝產品靈活度大，研發(fā)成本和周期遠低于復雜程度相同的單芯片系統(tǒng)（SoC）。通過系統(tǒng)級封裝形式，此可穿戴智能產品在成功實現(xiàn)多種功能的同時，還滿足了終端產品低功耗、輕薄短小的需求。 ?
（資料來源：甬矽電子招股說明書，民生證券研究院）
根據市場調研機構 Yole 統(tǒng)計數據，2019 年全球系統(tǒng)級封裝規(guī)模為 134 億美元，占全球整個封測市場的份額為 23.76%，并預測到 2025 年全球系統(tǒng)級封裝規(guī)模將達到 188 億美元，年均復合增長率為 5.81%。在系統(tǒng)級封裝市場中，倒裝/焊線類系統(tǒng)級封裝占比最高，2019 年倒裝/焊線類系統(tǒng)級封裝產品市場規(guī)模為122.39 億美元，占整個系統(tǒng)級封裝市場的 91.05%。根據 Yole 預測數據，2025 年倒裝/焊線類系統(tǒng)級封裝仍是系統(tǒng)級封裝主流產品，市場規(guī)模將增至 171.77 億美元。
2019年系統(tǒng)封裝市場規(guī)模（億美元）
2019年系統(tǒng)封裝市場規(guī)模（億美元）
（資料來源：YOLO、甬矽電子招股說明書，民生證券研究院）
Chiplet-SiP 模式為中國廠商發(fā)發(fā)展帶來機遇與挑戰(zhàn)。Chiplet-SiP 模式是業(yè)界在擴展摩爾定律方向上的創(chuàng)新探索，發(fā)展?jié)摿薮?。Chiplet，即工藝和功能不 同的芯粒，Chiplet-SiP ?模式的本質是基于異構集成的系統(tǒng)封裝技術將不同功能和工藝的芯粒和元件封裝在一起形成能實現(xiàn)完整功能的芯片模塊。這一模式能夠在? 提高芯片性能的同時減少設計制造成本、縮短生產周期，使得芯片告制造可以部分 繞過先進制程工藝的限制，或為國內半導體產業(yè)實現(xiàn)彎道超車帶來新的機遇。
（資料來源：艾瑞咨詢，民生證券研究院）
2.2 封測市場：國內先進封裝技術與國際領先水平存在差距
半導體先進封裝是芯片制造過程中的后道環(huán)節(jié)，其市場需求與下游芯片應用 需求密切相關，在消費電子、物聯(lián)網以及 5G 通信等產品需求持續(xù)增長的背景下， 半導體先進封裝市場需求未來幾年有望實現(xiàn)持續(xù)快速的增長。
根據中國半導體行業(yè)協(xié)會信息顯示，2021 ?年全球封裝測試市場營收規(guī)模達到了 777 億美元，同比增長 15%。中國半導體行業(yè)協(xié)會封測分會資料顯示，根據Yole 數據統(tǒng)計 2020 年先進封裝的全球市場規(guī)模占比約為 45%，預計 2025 年先進封裝的全球市場規(guī)模占比約 49%。未來，2019-2025 年全球整體封裝測試市場的年均復合增長率約為 5%。
據CSIA 中國半導體協(xié)會公開數據，2021 年中國IC 封測業(yè)銷售規(guī)模已達2763億元，同比增長 10.1%。未來，隨著摩爾定律極限的逼近，封測技術節(jié)點突破難度加大，先進封裝技術將成為封測廠商突破發(fā)展的方向。而中國 IC 封裝業(yè)目前以傳統(tǒng)封裝為主，總體先進封裝技術與國際領先水平仍有一定差距。
（資料來源：中國半導體行業(yè)協(xié)會、艾瑞網、華宇電子招股說明書，民生證券研究院）
3.半導體封裝測試設備市場空間
3.1 半導體設備及市場空間
半導體設備分為制造設備、封裝設備與測試設備。半導體專用設備泛指用于生產各類半導體產品所需的生產設備，屬于半導體行業(yè)產業(yè)鏈的支撐環(huán)節(jié)。以半導體產業(yè)鏈中技術難度最高、附加值最大、工藝最為復雜的集成電路為例，應用于集成電路領域的設備通?？煞譃榍暗拦に囋O備（晶圓制造）和后道工藝設備（封裝測試） 兩大類。產品進入 IC 制造環(huán)節(jié)，包括氧化、涂膠、光刻等一系列步驟，在各步驟中對應相應半導體制造設備；同樣，在 IC 制造環(huán)節(jié)后，內嵌集成電路尚未切割的晶圓片會進入 IC 封測環(huán)節(jié)，包括磨片、切割、貼片等一系列步驟，在各步驟中也同樣對應相應半導體封裝設備與半導體測試設設備，最終得到芯片成品。
（資料來源：艾瑞咨詢，民生證券研究院）
半導體設備技術難度、價值和市場份額成正比。根據國際半導體設備材料產業(yè) 協(xié)會數據統(tǒng)計，從以往銷售額來看，前道制造設備在半導體專用設備市場中占比為80%左右，后道封裝測試設備占比為? 20%左右。光刻、刻蝕及清洗、薄膜沉積、離子注入、過程控制及檢測為關鍵工藝設備，該等工藝設備價值在晶圓廠單條產線 成本中占比較高。 ?
（資料來源：盛美半導體招股說明書，民生證券研究院）
我國國產半導體制造設備行業(yè)起步較晚，自給率低。2008 年之前我國半導體設備基本依賴進口，隨后在國家政策的支持下，我國國產半導體設備實現(xiàn)了增長， 以及從低端到中高端的突破。根據 SEMI 統(tǒng)計，2021 年度，全球半導體設備銷售額達 1,026.4 億美元。2020 年，我國大陸地區(qū)首次成為全球最大的半導體設備市場，銷售額增長 39%，達到 187.2 億美元。
中國大陸半導體設備市場規(guī)模占全球比重不斷增長。根據 SEMI 數據顯示， 中國大陸半導體設備市場在 2013 年之前占全球比重小于 10%，2014-2017 年提升至 10-20%，2018 年之后保持在 20%以上，2020 年中國大陸在全球市場占比實現(xiàn) 26.30%，較 2019 年增長了 3.79 pct，2021 年我國大陸地區(qū)半導體設備銷售額相較 2020 年增長 58%，達到 296.2 億美元，再度成為全球最大的半導體設備市場。
2015 - 2021全球及中國大陸半導體設備銷售規(guī)模
2012?- 2021中國大陸半導體設備市場規(guī)規(guī)模占全球比重情況
（資料來源：艾瑞咨詢、金海通招股說明書、民生證券研究院）
3.2 封裝測試設備：先進封裝測試技術將持續(xù)推動封測設備市場規(guī)模增長
先進封裝工藝將推動封裝測試設備市場規(guī)模不斷上升。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(guī)模擴大，伴隨集成電路復雜度提升，后道測試 設備市場規(guī)模也將穩(wěn)定提升。2020 年半導體行業(yè)景氣度回升，下游封測廠擴產進度加快，全球封裝設備及測試設備市場規(guī)模均同比實現(xiàn)較大幅度增長。根據 立鼎產業(yè)研究院預計，全球半導體封裝設備領域預計 2022/2023 年分別將達到72.9/70.4 億美元。
（資料來源：金海通招股說明書、立鼎產業(yè)研究院、民生證券研究院）
國內集成電路測試設備市場需求保持快速增長態(tài)勢。測試設備市場需求主要來源于下游封裝測試企業(yè)、晶圓制造企業(yè)和芯片設計企業(yè)，其中以封裝測試企業(yè)為主。根據 SEMI 數據顯示，從 2015 年開始，我國大陸集成電路測試設備市場規(guī)模穩(wěn)步上升，其中 2020 年我國大陸集成電路測試設備市場規(guī)模為 91.35 億元，
2015-2020 年復合增長率達 29.32%。隨著我國集成電路產業(yè)規(guī)模的不斷擴大以及全球產能向我國大陸地區(qū)轉移的加快，集成電路各細分行業(yè)對測試設備的需求? 還將不斷增長，國內集成電路測試設備市場需求上升空間較大。
2020 - 2023 年全球半導體測試設備市場規(guī)模及增速
2015 - 2020 年中國半導體測試設備市場規(guī)模及增速
（資料來源：立鼎產業(yè)研究院、金海通招股說明書、民生證券研究院）
編輯：黃飛
?
工商網監(jiān)
評論