電子封裝技術專題報告:小型化、系統化趨勢推動SiP應用拓展

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一、先進封裝技術持續發展,SiP 市場空間廣闊

(一)先進封裝是集成電路(IC)封裝的發展趨勢

隨著電子硬件的類型、性能、規模不斷演變,終端電子產品往多功能化、智能 化和小型化方向發展。未來集成電路技術發展將不僅僅遵循摩爾定律縮小晶體管特 徵尺寸,以繼續提升電路性能、降低功耗,而且會向多種類發展,逐漸轉向滿足市 場不同需求的務實方向,超越摩爾定律。傳統封裝技術逐漸無法滿足市場需求,先 進封裝技術得到空前重視,其可以增加功能、提升產品價值、降本增效。

集成電路封裝技術的發展可分為四個階段,插孔原件時代、表面貼裝時代、面 積陣列封裝時代、以及高密度系統級封裝時代。目前,全球半導體封裝的主流 正處 在第三階段的成熟期,FC、QFN、 BGA 和 WLCSP 等主要封裝技術進行大規模 生產,部分產品已開始在向第四階段發展。SiP 和 3D 是封裝未來重要的發展趨 勢。

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全球先進封裝市場規模保持逐年成長趨勢,Flip-chip 技術佔據主要市場份額。 根據 Yole 數據統計,以8%的年複合成長率成長,到 2024 年達到約 440 億美元。

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中國先進封裝市場佔比不斷提升,仍然存在上升空間。根據DRAMeXchange統 計,2018年中國先進封裝營收約為526億元,僅佔中國IC封測總營收的25%,低於 全球41%的比例。2018年中國封測四大龍頭企業長電科技、通富微電、華天科技和 晶的先進封裝產值約110.5億元,約佔中國先進封裝總產值的21%。根據Yole統計, 由於未來半導體市場景氣度較高以及政府投資先進封裝項目驅動,預計中國的先進 封裝收入在2020年將達到46億美元。

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(二)SiP 具備高集成度,相對傳統封裝性能優勢明顯

SiP 封裝是先進封裝技術的一種,其將多種功能芯片,如處理器、存儲器等通 過並排或疊加的封裝方式集成到一起,形成可實現一定功能的系統或子系統。由於 產品功能增多,導致電路板空間有限,無法再佈局更多元件和電路時,SiP封裝可將PCB 板連帶各種有源或無源元件集成在一種IC芯片上,以保證產品完整性。與其他 封裝類型相比,SiP 最大的特點是,當產品功能增多、電路板空間佈局有限時,其 能夠將性能不同的有源或無源元件集成在一種IC芯片上,實現複雜的異質集成需求, 保證產品完整性。SiP 集成倒裝芯片(Flip Chip)、晶圓凸塊(Wafer bumping)、 引線鍵合(Wire Bonding)和扇出型晶圓級封裝(Fan-out wafer-level Packaging) 等多種先進封裝工藝。

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隨著科技的發展,全球電子產品漸漸走向多功能整合及低功耗設計,因而使得 可將多顆裸晶整合在單一封裝中的SiP技術日益受到關注,眾多公司推出SiP方案。 芯片效能最大化、封裝體積最小化、支持客製化的特點,使得需求快速崛起,SiP封 裝逐漸成為半導體產業中不可或缺的技術支持。

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(三)SiP 市場空間不斷擴大

近年來,SiP模塊憑藉降低成本、提升效率、簡化製造流程等特點,應用領域已 從智能手機、可穿戴設備、物聯網等依賴技術更迭的終端市場滲透拓展至工業控制、 智能汽車、雲計算、醫療電子等諸多新興領域,逐步打開市場空間。

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全球系統級封裝市場規模呈現穩健增長態勢。根據Yole數據統計,2019年系統 級封裝市場規模約為134億美元,預計2025年市場規模將達到188億美元,複合年增 長率為6%。

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隨著5G、物聯網等概念深入人心,系統級封裝器件的需求提升的大趨勢帶動各 個下游應用領域。根據Yole數據統計,消費電子是系統級封裝的主要市場, 2019~2025年期間複合年增長率為5%;其次是電信和基礎設施,2019~2025年期間 複合年增長率為11%;汽車應用領域位列第三,2019~2025年期間複合年增長率為 11%。

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二、SiP 下游應用廣泛,高技術壁壘形成相對良好的競爭格局

(一)SiP 在消費電子及物聯網終端有廣泛應用

SiP 封裝廣泛應用在 TWS 耳機、智能手錶、UWB 等對小型化要求高的消費電 子領域,以及工業和物聯網領域等。根據智研諮詢統計,智能手機佔據 SiP 下游產 品應用的 70%,是最主要的應用場景。

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 智能手機

目前,SiP可應用於智能手機中的射頻前端、WiFi/藍牙模組、NFC、基帶芯片 等模塊,可將射頻前端模組中的開關、濾波器、PA等10-15個裸片通過引線、倒裝 芯片、銅柱互連技術封裝在一起,有效減小電路板體積,節省手機內部佈局空間。

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 UWB

超寬帶技術(Ultra Wide Band,UWB)是一種無載波通信的高精度定位技術, 具備發送納秒或皮秒以下極窄脈衝來傳輸數據的功能,使信號具有GHz量級的帶寬。 可通過SiP將MAC、基帶處理芯片、收發器、天線等模塊封裝在一顆UWB芯片組上。 UWB精準的定位、跟蹤、導航技術以及近距離數據傳輸優勢,可以滿足用戶在室內 定位和家庭無線消費市場需求,具有廣闊前景。

 可穿戴設備

SiP可充分滿足智能手錶、TWS耳機、眼鏡等可穿戴設備小型化和高度集成化 的需求,此封裝技術逐漸被各大廠商採用。例如,從第一代 Apple Watch 發佈以來, 每一款都採用 SiP 封裝集成應用處理器、電源管理芯片等零組件;2019 年 10 月, 蘋果推出新款耳機 AirPods Pro,首次搭載採用 SiP 封裝的新 H1 芯片,擁有多達 10 個音頻核心,內部集成 SoC、音頻編碼器、數據轉換器。

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 汽車電子

汽車電子中不同類型、工藝的芯片之間較多采用 SiP 整合方式,形成一個完整 的控制系統。目前,SiP方案可微處理器、存儲器、輸入輸出接口、模數轉換器等大 規模集成電路及合成發動機控制單元。另外,汽車防抱死系統、燃油噴射控制系統、安全氣囊電子系統、方向盤控制系統、輪胎低氣壓報警系統等採用 SiP 的形式也在 不斷增多。

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(二)SiP 技術壁壘較高,競爭格局相對良好

從市場格局來看,全球 SiP 市場中,呈現中國大陸和臺灣、日本、美國三足鼎 立格局,全球 SiP 廠商主要是日月光(環旭電子)、索尼、安靠、長電科技等,前 五大廠商市場份額超過 50%,行業集中度較高,其中日月光以絕對領先優勢居行業 第一。

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 日月光

日月光是全球第一大半導體封測廠商(含環旭電子、矽品)。2010 年購併環旭 電子,將本身封裝技術與華旭電子的模組設計與系統整合能力結合,佈局發展 SiP 技術。日月光在 SiP 技術領域始終保持領先地位,陸續獲得手機大廠蘋果的訂單, 如 Wi-Fi、處理器、指紋辨識、壓力觸控、MEMS 等模組,帶來後續成長動力。

 安靠

安靠是全球第二大封測廠商,將韓國廠區作為發展 SiP 的主要基地,2013 年 加碼投資韓國,興建先進廠房與全球研發中心。目前,安靠 SiP 技術主要應用於影 像感測器與動作感測器等產品。

 臺積電

臺積電是全球最大的晶元代工半導體制造廠,現佈局先進封裝技術。目前以量 產的CoWoS及InFO為主,預計2021年推出系統整合晶片製程,鎖定極高階、需要 強大算力的頂級客戶。

隨著 SiP 技術逐漸成為電子技術發展的前沿熱點,各領域逐漸出現SiP市場潛 在競爭者,如傳統封裝廠商、EMS 製造商、MCM 設計者、傳統 PCB 設計商等市 場參與者,SiP 封裝產業鏈參與者向上下游延伸。如下游組裝廠商立訊精密,以自 身 SMT 技術為基礎,積極佈局 SiP 封裝,試圖切入系統級封裝環節。

三、國內廠商在 SiP 等先進封裝的佈局和進展

 環旭電子

環旭電子是全球領先的 SiP 模組與電子製造服務提供商,深耕 SiP 領域多年, 技術經驗積累豐厚。由於環旭電子原母公司成立時曾推出的 SiP 前身厚膜混合集成 電路,在此產品上的技術積累使得公司擁有一定技術積累,快速切入 SiP 領域。環 旭的 SiP 技術結合 SMT 封裝,使得模塊進一步縮小。2018 年環旭電子全資孫公 司與高通全資子公司簽訂合資協議,合資公司主營應用於智能手機、物聯網等設備 的 SiP 模塊產品。

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公司營收保持穩定增長,歸母淨利潤呈略微下調趨勢。公司營收從2014年的 158.73億增長到2018年的335.5億,歸母淨利潤從2014年的7.01億,增長到2018年 11.8億。公司2018年下半年進入行業旺季,消費電子類產品受益主要客戶新產品發 布,產品銷售向好帶動公司營業收入增長,同時工業類產品獲得新訂單、計算機類 產品銷售增加,使得公司整體營業收入保持穩健增長。

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長電科技

長電科技是全球知名的集成電路封裝測試企業。公司面向全球提供封裝設計、 產品開發及認證,以及從芯片中測、封裝到成品測試及出貨的全套專業生產服務。 公司擁有自主知識產權的Fan-out eWLB、WLCSP、Bump、PoP、fcBGA、SiP、 PA等先進封裝技術。2015年收購封測大廠星科金朋,投入4.75 億美金擴充 SiP 項 目,目前星科金朋韓國廠已經正式量產,產能利用率 95% 以上,主要為蘋果公司 供貨。

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公司營收保持增長,由於2018年資產減值損失較大,歸母淨利潤虧損。公司營 收從2014年的64.28億增長到2018年的238.56億。公司重點客戶拓展取得顯著成效, 前10大客戶佔比已接近營收總額的50%。子公司長電先進的Fan-in 和 Fan-out ECP 進入批量生產,Bumping 智能化製造實現業內首個無人化量產應用的突破。

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四、投資建議

我們看好消費電子及IoT終端小型化帶來的對SiP封裝的需求,後續在相應消費 終端上的應用將逐步打開。國內企業在SiP上積極佈局,部分企業已經具備量產能力 和經驗。建議重點關注SiP領先企業環旭電子、長電科技,同時建議關注華天科技、 立訊精密等公司的切入機會。

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