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    材料與設備產業:加速國產替代,助力半導體封裝產業升級
    發布日期:2023-12-13 訪問量:1468

    12月12日,富士通公告稱,將以6849億日元(約合人民幣345億元)價格將其旗下的芯片封裝子公司Shinko Electric Industries(新光電氣)出售給日本投資公司JIC牽頭的財團,該財團包括大日本印刷(Dai Nippon Printing)和三井化學。與此同時,新光電氣也表示支持,并建議股東接受該要約。


    JIC表示,在獲得日本和海外必要的監管批準后,將在2024年8月下旬對富士通未持有的股份發起要約收購,每股價格為5920日元,目標取得富士通未持有的49.98%股權,收購額約3998億日元。


    股東方面,富士通將持有的新光電氣股權(50.02%)以2851億日元的價格出售給新光電氣,而新光電工取得上述富士通持股的資金會由JIC提供。最后JIC對新光電氣的出資比重將達80%、DNP為15%、三井化學為5%。


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    新光電氣估值約7500億日元,多方入圍競標


    資料顯示,新光電氣成立于1946年9月12日,是全球芯片供應鏈的主要供應商之一,主要提供半導體封裝、散熱元件和半導體制造設備產品,用于電動汽車、家用電器和工業設備,客戶包括英特爾、AMD等。據悉,新光電氣在東京證交所的Prime市場上市,估值約7500億日元。


    JIC在一份聲明中表示,“隨著對快速、靈活的開發和生產的需求不斷增長,芯片行業的競爭預計將加劇。通過將新光電氣私有化,我們相信我們可以大力支持該公司的先進芯片封裝業務。”

    值得一提的是,此前今年6月,JIC宣布以約9093億日元收購半導體材料、光刻膠制造商JSR公司,并將其私有化。


    據路透社引述消息人士早些時候稱,富士通出售新光電氣的提議引起了全球收購公司貝恩資本、KKR集團和阿波羅全球管理公司的興趣。


    另據消息人士稱,貿易公司三菱商事株式會社也在考慮競購。據此前消息,目前該公司已經成立了一個團隊,探索進入半導體后端制造流程(封測)的可能性。此外,三菱正計劃與其中一位潛在買家進行聯合競標,這些談判還處于早期階段,三菱尚未決定合作伙伴。


    富士通首席財務官Takeshi Isobe在10月的財報電話會議上曾表示,富士通一直在仔細審查收購方,希望找到能夠幫助新光電氣下一階段增長的買家。


    人工智能等新興應用對先進封裝需求快速增長

    一方面,消費電子等終端產品對設備需求越來越小型化,對應的芯片封裝尺寸要求也越來越高;另 一方面,5G、高性能運算、智能駕駛、AR/VR、物聯網對芯片的性能提出了更高的要求,對應的芯 片封裝密度要求也越來越高。芯片只有提供更小的尺寸和更好的能耗才能滿足下游領域的需求。先 進封裝憑借更高的互聯密度和更快的通信速度,得到愈加廣泛的應用。


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    根據集微咨詢預估,在 5G、汽車電子、可穿戴、人工智能、數據中心等應用需求的推動下,2022~2026 年全球封測市場規模將從 815 億美元增長至 961 億美元,CAGR 達到 4.2%。


    全球先進封裝市場規模增速顯著高于封測市場規模增速。根據集微咨詢預估,2022~2026 年全球先 進封裝市場規模將從 379 億美元增長至 482 億美元,CAGR 達到 6.2%。其中 ED、3D-Stack、Fan-out 的平均年復合增長率最大,分別達到 24.8%、17.7%、12.0%。未來部分封裝技術在特定領域會有進 一步的滲透和發展,如 Fan-out 封裝在手機、汽車、網絡等領域會有較大的增量空間,如 3D-Stack 在 AI、HPC、數據中心、CIS、MEMS 傳感器等領域會有較大的增長空間。根據集微咨詢數據,2022 年 全球先進封裝占整體封測市場比例約為 47.2%。因為先進封裝的成長性好于傳統封裝,預計到 2026 年全球先進封裝占整體封測市場比例將超過 50%。


    國際巨頭紛紛布局先進封裝賽道,前道晶圓廠優勢明顯

    臺積電是全球先進封裝技術的領軍者之一,旗下 3D Fabric 擁有 CoWoS、InFO、SoIC 三種先進封裝 工藝。CoWoS 是臺積電最經典的先進封裝技術之一。2011 年至今,臺積電的 CoWoS 工藝已經迭代 至第五代,期間中介層面積、晶體管數量、內存容量不斷擴大。Nvidia、AMD、Broadcom、Marvell 等是臺積電 CoWoS 工藝的最大客戶。


    臺積電的 InFO 技術是基于 CoWoS 的改進工藝,其將硅中介層替換為 polyamide film 材料,降低了 單位成本和封裝高度。蘋果的 iPhone 7、iPhone 7 Plus 均采用 InFO 封裝技術。這也是臺積電后續獨 占蘋果 A 系列處理器訂單的關鍵因素。 2018 年,臺積電首次對外公布其 SoIC 封裝技術。該技術是臺積電基于 CoWoS 和多晶圓堆疊(WoW) 開發的新一代封裝技術。根據臺積電官方介紹,SoIC 提供創新的前段 3D 芯片堆疊技術,用于重新 集成從片上系統(SoC)劃分的小芯片。SoIC 集成的芯片在系統性能方面優于原始 SoC,并提供了 集成其他功能的靈活性。相較于 2.5D 封裝方案,SoIC 的凸塊密度更高,傳輸速度更快,功耗更低。


    英特爾也在積極布局 2.5D/3D 先進封裝賽道,并已經推出 EMIB、Foveros、Co-EMIB 等多種先進封 裝技術,力求通過 2.5D/3D 等多種異構集成的形式實現互聯帶寬倍增和功耗減半的目標。 2018 年,英特爾首次展示 Foveros 先進封裝技術,引入 3D 堆疊,在邏輯芯片上堆疊邏輯芯片,實現 橫向和縱向的互聯,且凸點間距進一步降低為 25~50μm。英特爾表示 Foveros 可以將不同工藝、結 構、用途的芯片整合到一起,從而將更多的計算電路組裝到單顆芯片上,以實現高性能、高密度和 低功耗。該技術提供了極大的靈活性,設計人員可以再新的產品形態中“混搭”不同的技術專利模塊、 各種存儲芯片、I/O 配置,并使得產品能夠分解成更小的“芯片組合”。


    三星在 2.5D/3D 先進封裝技術領域也有布局,并已經推出 I-Cube、X-Cube 等先進封裝技術。針對 2.5D 封裝,三星推出的 I-Cube 技術可以和臺積電的 CoWoS 技術相媲美。針對 3D 封裝,三星在 2020 年推出 X-Cube 技術,將硅晶圓或芯片物理堆疊,并通過硅通孔(TSV)連接,最大程度上縮短了互 聯長度,在降低功耗的同時提高傳輸速率。


    相較于傳統封裝,先進封裝涉及到前道工序的延續,所以先進封裝的后道工藝路線和晶圓廠的前道 制造工藝界限逐漸模糊,晶圓廠在技術方面更占有優勢。這也是臺積電、英特爾、三星等晶圓廠能 主導先進封裝技術的重要原因。


    封裝材料和設備迎來國產化

    AMD、英特爾、臺積電等廠商先后發布了量產可行的 Chiplet 解決方案、接口協議或封裝技術。其中,AMD 已經率先實現 Chiplet 量產。根據研究機構 Omdia 報告,2024 年,采用Chiplet 的處理器芯片的全球市場規模將達 58 億美元,到 2035 年將達到 570 億美元,年復合增長率達到23%,增長十分迅速。Chiplet工藝一旦普及也意味著需要面積更大的 ABF 載板與之匹配,載板面積的擴大勢必會造成產品良率下降,需求上升。因此,Chiplet 技術將為 ABF 載板的生產打開更為廣闊的市場空間。


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    除封裝基板外,先進封裝的發展也將拉動塑封料、底部填充膠等材料的需求。在塑封料方面,先進封裝所呈現出高集成度、多功能、復雜度高等特點對塑封料提出了更高的性能要求。以扇出型晶圓級封裝(FOWLP)為例,與傳統封裝中采用固態餅狀環氧塑封料不同的是,應用于 FOWLP 封裝的 GMC 與 LMC 的產品形態以顆粒狀與液態為主,因而也對塑封料廠商的生產工藝技術水平提出了更高的要求,要求塑封料廠商能夠更有效地結合配方與生產工藝技術。


    整體上來說,目前我國環氧模塑料在中低端封裝產品已實現規模量產,在 QFP、QFN、模組類封裝領域已實現小批量供貨;但應用于 FC-CSP、FOWLP、WLCSP、FOPLP 等先進封裝的產品成熟度較低,基本仍由住友電工等海外廠商主導。


    另外,芯片級底部填充膠主要應用于 FC(Flip Chip)領域,如 FC-BGA、FC-SiP 等先進封裝技術,目前該市場仍主要為日本納美仕、日立化成等外資廠商壟斷,國內芯片級底部填充膠正處于驗證突破階段,有望逐步實現國產化。


    材料以外,封裝設備產業鏈也將有所受益。據 SEMI 統計,2022 年全球半導體封裝設備市場規模約 57.8 億美元,測試設備市場規模約 75.2 億美元,同比有所下滑,主要系宏觀經濟和半導體景氣度所處周期位置影響,但整體空間依然巨大。


    具體來看,封裝設備主要包括劃片機、貼片機、引線機、塑封設備等,測試設備則包括測試機、分選機等。此外,先進封裝和傳統封裝工藝的差異也拉動了新的設備需求,包括 Bumping 工藝(電鍍設備等)、TSV 工藝(刻蝕設備、沉積設備、減薄設備等)、RDL 工藝(曝光設備、電鍍設備)等。

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