縱觀中國集成電路產(chǎn)業(yè)，封裝測試行業(yè)發(fā)展尤其迅速。隨著國內(nèi)高附加值芯片設(shè)計企業(yè)的快速發(fā)展，直接帶動了產(chǎn)業(yè)下游的集成電路封裝和測試。
國內(nèi)芯片封測企業(yè)現(xiàn)狀
2019年，中國大陸芯片封裝、測試的廠家超過了120個。芯片封裝、測試行業(yè)的營收總額超過了2349億元人民幣，相比上一年增幅為7.10%，遠超全球的平均增幅。可以說，芯片封裝、測試行業(yè)已經(jīng)成為大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中最具實力的環(huán)節(jié)。
雖然中國大陸的芯片封測企業(yè)正在快速崛起，但是外資企業(yè)占據(jù)國內(nèi)封測市場的份額依舊很大，封測市場國產(chǎn)化還有很大的提升空間。
雖然部分芯片封測企業(yè)的技術(shù)已經(jīng)達到國際領(lǐng)先水平，但整體的發(fā)展程度仍與國外存在一定的差距。在半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)中，隨著數(shù)?；旌闲酒?、特殊電路芯片和高速寬帶網(wǎng)絡(luò)芯片等高端封測產(chǎn)品需求的不斷提升，推動了芯片封測技術(shù)的不斷提高。
芯片封裝技術(shù)發(fā)展歷程
當下，全球范圍內(nèi)主流的芯片封裝形式主要集中在第三階段至第五階段。其中，第三階段主要是芯片級封裝（CSP）和球柵陣列封裝（BGA），第四、五階段主要是系統(tǒng)級封裝（SIP）、系統(tǒng)級單芯片封裝（SOC）和晶圓級系統(tǒng)封裝（TSV）。
最近幾年，國內(nèi)一部分芯片封裝、測試企業(yè)通過并購和研發(fā)的方式，已經(jīng)在主流的封測形式上達到了國際領(lǐng)先水平。但是，大部分國內(nèi)封測企業(yè)仍停留在第二和第三階段，在整體上與國外企業(yè)存在差距。
先進封裝的發(fā)展趨勢
芯片封裝可以分為先進封裝和傳統(tǒng)封裝。根據(jù)著名半導(dǎo)體分析機構(gòu)Yole Developpement的劃分，先進封裝包括Fan-in WLP、Embedded Die、Flip-Chip、3D stacking和Fan-out，劃分的依據(jù)為產(chǎn)品的封裝技術(shù)、封裝形式、封裝材料和工藝復(fù)雜程度。傳統(tǒng)封裝也有其優(yōu)點，包括使用成本低、性價比高、應(yīng)用領(lǐng)域廣和產(chǎn)品通用性強，因此傳統(tǒng)封裝和先進封裝各有優(yōu)勢，可以服務(wù)各自不同層面的客戶。
根據(jù)Yole的預(yù)計，從2019年到2025年，全球傳統(tǒng)封裝市場將以1.9%的年復(fù)合增長率增長。而在車規(guī)芯片、5G通信終端、數(shù)據(jù)中心和高性能計算等領(lǐng)域的刺激下，先進封裝更是前景一片大好。Yole預(yù)測，先進封裝在2019年-2025年將以6.6%的年復(fù)合增長率增長。
現(xiàn)階段，先進封裝的技術(shù)路徑主要分為SiP和WLP。從整體上來看，封裝技術(shù)正朝著集成化和小型化的趨勢邁進。根據(jù)摩爾定律，每隔18個月左右，集成電路可以容納的晶體管數(shù)量將翻一倍。芯片設(shè)計領(lǐng)域正好將要進入瓶頸期，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)越來越重視材料和封裝技術(shù)的革新。
封裝技術(shù)小型化，也可以統(tǒng)稱為WLP（晶圓芯片封裝），即以晶圓級作為芯片封裝的尺寸。另一種先進封裝技術(shù)SiP（系統(tǒng)級封裝），是將多個小型半導(dǎo)體材料（Die）封裝在一起，以提高整個電路的集成度。
從整體來看，芯片封裝技術(shù)經(jīng)過了從引線框架（DIP/SOP/QFP/QFN）到焊線正裝（WB-BGA），再到倒裝（FC-BGA），然后是晶圓級封裝（WLP）的歷程。在這個發(fā)展過程中，單位芯片面積可以搭載的I/O模塊越來越多，芯片封裝的尺寸越來越小，厚度越來越薄。
WLP的特點是，直接在晶圓上進行封裝和測試，然后再從晶圓上切割，這是其與傳統(tǒng)封裝的最大區(qū)別。WLP又可以分為扇入封裝（Fan-in）和扇出封裝（Fan-out）。相比于傳統(tǒng)封裝技術(shù)，WLP的體積更小、散熱更好，特別是在晶圓尺寸越大、芯片尺寸越小的情況下，封裝效率就越高，成本越低。在當今晶圓尺寸以8英寸和12英寸為主，芯片制程工藝朝著3nm、2nm方向發(fā)展的趨勢下，WLP已經(jīng)越來越受到重視了。
芯片封裝在X-Ray下的景象
由于摩爾定律的存在，單個芯片的性能受到局限。因此，出現(xiàn)了一種將不同功能的芯片和無源元件封裝在一個模塊中，各芯片之間的信號傳輸不通過印制電路板（ Printed Circuit Board，簡稱PCB），這樣就繞開了摩爾定律，實現(xiàn)了集成電路整體性能的提升。這種封裝方式就是SiP。
SiP主要應(yīng)用與智能手機市場。由于智能手機的輕薄化，必須保證內(nèi)部的電子元器件小型化。SiP的集成化封裝，不僅可以減小電子元器件的尺寸，還能降低智能手機的組裝難度，節(jié)約BOM成本，因此在智能手機市場，特別是高端旗艦機上得到了廣泛的應(yīng)用。除了智能手機，SiP還被應(yīng)用到軍工、通信、車規(guī)芯片等。
先進封裝的最大應(yīng)用領(lǐng)域是消費電子。根據(jù)Yole的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2019年，先進封裝占據(jù)了消費電子市場的86%，并且將以6%的年復(fù)合增長率一直持續(xù)增長到2025年。不過，通信設(shè)施正在以非常快的速度追趕消費電子。據(jù)統(tǒng)計，通信設(shè)施將以12.8%的年復(fù)合增長率，迅速先進封裝化。到2025年，先進封裝將占據(jù)通信設(shè)施的14%。
國內(nèi)芯片封測企業(yè)盈利狀況
芯片封測行業(yè)是一個重資本、重技術(shù)的行業(yè)，因此，對資金和人才儲備有較高的要求。購置設(shè)備占據(jù)了資本投入的大部分，導(dǎo)致固定成本占比較高。由于半導(dǎo)體行業(yè)對封測技術(shù)的要求越來越高，技術(shù)研發(fā)和人才引進也占據(jù)了很大一部分的資本支出。因此，芯片封測是一個資本和人才密集型行業(yè)，企業(yè)面臨相對較高的人工成本和固定資產(chǎn)折舊。例如，2019年，長電科技的在職員工達到了2.3萬多人，固定資產(chǎn)規(guī)模為178億元，占總資產(chǎn)的一半多。
為了追趕國際先進封測企業(yè)，近年來國內(nèi)企業(yè)紛紛加大了資本支出。并且，集成電路行業(yè)具有技術(shù)更新?lián)Q代快的特點，這也要求封測企業(yè)不斷革新自己的技術(shù)。以中國大陸封測企業(yè)的領(lǐng)軍者為例，2019年，通富微電、華天科技和長電科技的資本支出占營收的比例分別為25.51%、24.13和11.92%。
通富微電的封測車間
在固定資產(chǎn)折舊和人工成本方面，2019年，華天科技、通富微電和長電科技的固定資產(chǎn)折舊占營收的比例分別為14.69%、14.49%和12.78%；人工成本占營收的比例分別是21.20%、14.68%和16.57%。從總體來看，國內(nèi)主要封測企業(yè)的固定資產(chǎn)折舊和人工成本占營收的平均比例為31.47%。
重資產(chǎn)和勞動密集的特性，嚴重制約國內(nèi)封測企業(yè)的盈利能力。還是以華天科技、通富微電和長電科技為例，2019年，他們的毛利率分別為16.33%、13.67%和11.18%，實現(xiàn)歸屬母公司凈利潤率分別為3.54%、0.23%和0.38%。整體的盈利能力普遍較弱。
另外，國內(nèi)封測企業(yè)在客戶結(jié)構(gòu)上仍需要改善。國內(nèi)封測企業(yè)的客戶主要是國內(nèi)的IC設(shè)計企業(yè)和半導(dǎo)體制造企業(yè)，但是國內(nèi)的IC設(shè)計企業(yè)和半導(dǎo)體制造企業(yè)與相應(yīng)的國際龍頭企業(yè)還是有一定的差距，這直接影響封測企業(yè)的業(yè)務(wù)量。例如，中國臺灣地區(qū)的封測企業(yè)日月光，憑借與臺積電的合作關(guān)系，發(fā)展成了全球最大的芯片封裝測試廠商。中國大陸最先進的半導(dǎo)體制造商中芯國際與臺積電還有不小的差距。國內(nèi)封測企業(yè)在不斷革新技術(shù)的同時，還需要加強海外超級客戶的拓展。
雖然在先天上不具備優(yōu)勢，但還是要從全局來看國內(nèi)封測企業(yè)的發(fā)展。在2019年，大陸IC設(shè)計企業(yè)的總營收達到了3063.5億元，相比上一年同期增幅為21.6%；半導(dǎo)體制造企業(yè)的總營收達到了2149.1億元，相比上一年同期增幅18.2%。中國大陸半導(dǎo)體行業(yè)整體發(fā)展迅速，在上游IC設(shè)計和半導(dǎo)體制造企業(yè)的帶動下，國內(nèi)封測企業(yè)的發(fā)展也將長期獲益。
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