产业转移，中国集成电路前景前景(组图)

随着物联网时代的到来，下游电子产品对芯片尺寸的要求越来越严格，同时要求芯片的功耗越来越低，所有这些对集成电路封装技术提出了更高的要求。先进的封装技术可以节省PCB板空间，降低集成电路功耗，将带动下游电子产品需求的快速发展。中国优秀封装企业在BGA、WLCSP、、FC、TSV、SiP等先进封装领域布局完整，紧跟封装行业市场需求，有能力承接来自国外的订单转移。全球集成电路产业。

产业转移，中国集成电路大有可为

集成电路是现代电子计算机技术的基石。自 1946 年世界上第一台电子管计算机诞生以来，电子计算技术彻底改变了人类信息处理的方式。由分立器件组成的电子计算系统体积庞大，应用范围有限。集成电路是一种微型电子器件。将电路中的晶体管、电阻、电容等器件制作在一块芯片上，使体积小型化，发展意义深远。影响人类社会的发展。

半导体一般包括集成电路、分立元件、传感器、光电子等。其中，集成电路是半导体产业的核心，占半导体销售额的80%以上。全球集成电路产业具有周期性和成长性双重特征。集成电路产业一方面受宏观经济影响，另一方面受下游电子产品创新周期的影响，总体呈螺旋上升趋势。根据全球半导体贸易统计组织的数据，2015年全球集成电路市场规模达到2850亿美元，对应2004-2015年复合增长率为4.36%。

全球集成电路市场容量（百万美元）

近年来，由于亚太地区尤其是中国消费电子市场的崛起，以及劳动力成本优势，近五年来集成电路产业的重心不断向中国转移。根据美国半导体行业协会的数据，亚太地区（不包括日本）的半导体销售额从 2009 年 1 月的全球 47.52% 增长到 2015 年 5 月的 60.85%。可以看出，近年来，亚太地区半导体供销两旺，全球半导体产业向亚太地区转移的趋势明显。

亚太地区半导体销售份额

根据中国半导体行业协会的数据，2014年我国集成电路产业市场规模达到30.15.4亿元。受益于中国下游消费电子等行业的快速发展，中国市场集成电路规模在过去10年实现了18.65%的年复合增长率。其中，封装行业市场规模达到1255.9亿元，占集成电路市场规模的41.65%。 2015年集成电路产业实现销售收入3500亿元，年均增长18%，继续保持高速增长。

中国IC市场规模（亿元）

从全球来看，半导体产业的繁荣程度取决于下游需求。在过去十年左右的时间里，台式电脑、便携式电脑和智能手机推动了半导体行业的长期增长。纵观当前时间点，全球智能手机增速放缓。据IDC统计，2014年全球手机市场约18.9亿部，智能手机销量12.8亿部。渗透率70%。

2015年全球智能终端销量仍有望同比增长20%，但考虑到终端总规模，预计智能终端的更新换代即将结束，未来终端市场可能更具周期性。展望未来，物联网是支撑半导体产业发展的新引擎。

2005年11月，国际电信联盟（ITU）发布报告，正式提出物联网（IoT）的概念，引起了世界各国的广泛关注。物联网是指世界上所有的物体都可以通过网络主动交换信息，实现任何时间、任何地点、任何物体之间的互联互通。万物互联时代，信息链接不再局限于人与人之间的链接（H2H），人与物的互联（H2T），物与物的互联（T2T）将成为未来的发展方向方向，物联网被认为是继计算机和互联网之后世界信息产业的第三次浪潮。

随着IC集成电路成本的降低，嵌入式系统可广泛应用于飞机、汽车、家电、工业设备、医疗设备、监控设备、日用品等物理设备。这些物理联网设备系统（网络）是物联网的基础设施和表现形式。构建基于人、人、物连接能力的万物互联需要三种类型的物联网节点：被动、主动和互联网。无源节点是带有电子标签的物品，是物联网中数量最多的节点。

无源节点一般没有电源，可以移动，有感知能力和少量数据存储能力，不具备计算和联网能力，提供无源连接能力。主动节点是具有感知、组网和控制能力的嵌入式系统，是物联网的核心节点。这类设备目前是一个快速发展的领域，比如具备联网能力和数据采集能力的智能手环，具备远程控制能力的家用空调等。

一个具有互联网节点联网和控制能力的计算系统可以被认为是物联网的计算中心。互联网节点作为中心节点，需要不间断供电、运行可靠性高，并发挥网络调度、控制、信息存储、大规模计算等作用。

物联网节点类型

物联网给包装行业带来了变革，也给中国带来了新机遇。

包装行业率先突围

如前所述，随着产业和技术的转移，中国包装企业迎来了新的机遇。事实上，我国的包装企业已经具备了一定的国际竞争力。在世界前20名的包装企业中，我国占有3席。包装行业集中度较高，前5名占据了50%以上的市场份额。随着长电科技收购星科金鹏，前5名的集中度将进一步提升。

2015年全球封测市场主要厂商收入及份额

以2015年收入计，三巨头合并后的市场份额

在集成电路行业，封装行业的资本支出要求远低于晶圆制造。 Wind数据显示，2015年全球半导体设备支出达到410亿美元，其中晶圆制造支出337亿美元，占比337亿美元。 82%，封测行业支出72亿元，占比18%。封装和测试的资本支出要求相对较小，因此更容易领导。

其实我们可以看到，过去10年中国封测领域已经占到IC市场的40%以上。从全球来看，在IC产业价值链中，芯片设计、晶圆制造、封装测试这一先发优势，决定了集成电路产业的国产替代必须从封装领域开始。从大陆产业链的优势来看，封装更贴近下游模组，也有利于优先更换。因此，未来芯片设计与封装产业集群的优势将带动重资产芯片制造赶超国际先进水平。

另一方面，对于设计公司而言，晶圆制造的转换需要重新掩膜、试产和调整良率。元厂的深度合作，也需要比较长的生产转换周期。包装厂转产相对简单，不需要客户做很多工作，更容易利用大陆产业链的成本优势。 《国家集成电路产业发展促进纲要》明确2020年封测技术达到国际领先水平，2030年集成电路产业链主要环节达到国际先进水平。带路很清楚。

IC 资本设备支出（百万美元）

因此，我们认为包装行业未来的增长存在三个逻辑支撑。一是万物互联时代对集成电路的巨大需求；三是中国政府在产业升级过程中对集成电路产业给予的巨大支持。这三点决定了我国包装行业未来可以相对较少受到周期性影响，保持长期景气。

在国家集成电路产业扶持政策的推动下，到2020年，国内集成电路产业将保持20%的复合年增长率。与此同时，本土IC封测企业的全球化并购活动愈演愈烈，不仅带来了大量先进的封测技术和知识产权，也让国际客户逐渐转向内地。除了近年来国际IC封装巨头安靠在大陆的大额投资外，我国IC先进封装产业有望保持不低于18%的复合年增长率。 2018年57亿。2020年国内先进封装产业将达到46亿美元。

因此，发展国内包装业势在必行。

先进封装技术工艺企业的全球竞争力

随着消费类电子产品的发展，手机、PAD、笔记本电脑越来越强调小型化，新兴的可穿戴设备对体积的要求也更加严格。另一方面，物联网时代对芯片功耗的要求较低，对集成电路封装技术提出了更高的要求。先进的封装技术可以节省PCB板上的空间，降低集成电路的功耗，将广泛应用于消费电子。在物联网和物联网两个方面的推动下，发展迅速。中国企业在先进封装领域的布局，能够有效支撑企业承接全球集成电路重心转移的趋势，助力企业长期成长。下面我们梳理了核心先进封装技术。

首先我们要了解封装技术的流程。

集成电路的制造过程包括芯片设计、晶圆制造、封测三个环节。在产业链中，封装位于晶圆制造的下游环节和模组制造的上游环节。封装可以认为是集成电路生产过程中的最后一道工序，是指在不同类型的框架或基板上进行芯片（Die）的布局、键合和固定，并通过塑料成型将接线端子引出并固定化合物 (EMC) 以形成不同的形状。一个打包的过程。

封装在集成电路制造产业链中的地位

封装有四个主要功能

首先，它起到保护芯片的作用。晶圆制造厂制造的裸片非常脆弱，需要在洁净室环境中生产，对温度、湿度、灰尘密度和静电有严格的要求。确保芯片不会失效。但是，芯片的使用环境要复杂得多，因此需要封装来保护芯片。

第二，封装可以支撑芯片，使器件整体强度提高，不易损坏。

三、封装过程负责芯片电路与外部引脚的连接。

第四，封装改善了芯片工作的可靠性环境，保证了芯片的使用寿命。

包的内部结构

封装可以根据所使用的封装材料分类，包括金属封装、陶瓷封装和塑料封装。超过 95% 的商业产品采用塑料包装。根据与PCB板的焊接关系，封装可分为PTH（通孔）封装和SMT（表面贴装）封装。目前，大多数产品都采用表面贴装封装。从封装类型可分为DIP、SOT、QFN、LCC、TSSOP、QFP、BGA等封装技术。不同封装类型之间的根本区别在于引脚数。包装效率的数量和水平。

一个芯片的封装一般需要经过多道工序。首先需要对出厂的晶圆正面电路区域进行胶带保护，然后进行背面研磨，一般需要减薄到200-350uM；将晶圆切割成单个芯片（Die），并进行除尘；

第三步（die）用银浆等将芯片与边框粘合；然后用专用模具在一定的压力和温度条件下用塑料密封树脂保护粘合的半成品，并在成品上打印标记；

最后经过成品检验，剔除不良品，得到成品。随着包装技术的进步，包装的工艺流程也发生了一些变化，采用不同工艺的产品也会有不同的具体包装工艺。

包装过程

封装技术的演进方向

随着集成电路的复杂化、单位体积信息的提高以及单位时间处理速度的越来越高，封装产品的管脚数量随之增加。另一方面，电子产品小型化的发展趋势非常明显。这种市场需求对电路封装技术提出了相应的要求。它不再满足于包装原有的保护、支撑、连接等功能，而是越来越重视包装产品。单位体积或面积内可承载的芯片大小和数量。

一般来说，衡量一个芯片封装技术是否先进的一个重要指标是芯片面积与封装面积之比。这个比率越接近1越好。可以看到，采用了刀柄板的电路设计，最大程度的压缩了PCB板的尺寸，板上的空间非常紧凑。同时，苹果采用 3D 封装中的 POP 封装，将 DRAM 和 A8 处理器封装在一起。可见，如果DRAM单独封装的话，会极大地影响PCB板的设计。

因此，电子产品的小型化是强大的下游需求，必将带动先进封装技术的快速发展，拥有先进封装技术的企业也将拥有市场优势。

董事会

半导体技术的发展经历了分立器件、通孔贴装、表面贴装、BGA封装等几个发展阶段。未来，封装效率更高的3D封装等技术将不断演进。 《国家集成电路产业发展促进纲要》明确提出了封装领域的发展方向，包括芯片级封装（CSP）、晶圆级封装（WLP）、硅通孔（TSV）、三维封装和其他先进的封装和测试技术。发展和产业化。先进封装必将代表行业的发展方向。

封装技术概述

我们来看看几种先进的封装技术：

掌握WLCSP-TSV封测技术的下游厂商

(1)WLCSP 包

CSP（Scale）封装是一种比BGA封装更高效的封装形式。日本电子工业协会规定芯片面积与封装尺寸面积之比大于80%。

因此CSP的封装效率可以达到1:1.14。与BGA封装相比，其引脚中心距更小，BGA一般在1.0mm到1.27mm之间，CSP一般小于0.8mm。在相同引脚数的封装下，CSP 的尺寸可以是 BGA 封装的三分之一。

CSP封装不仅体积小，而且更薄。从金属基板到散热片最有效的散热路径只有0.2mm，大大提高了芯片长期工作后的可靠性，电路阻抗显着降低，芯片速度也有大大改进了。

与BGA和TSOP相比，CSP封装的电气性能和可靠性也有显着提高。 Wafer-Level Chip Scale是CSP的一种实现方式，也就是说它不同于传统的芯片切割再封装测试的制造工艺，而是直接在晶圆制造后的晶圆上进行封装测试。 ，最后进行划片分割，所以封装后的IC尺寸与IC裸片尺寸几乎相同，而传统封装方式封装后裸片尺寸增加20%。

WLCSP 包

晶圆级封装除了封装尺寸小外，缩短了信息传输路径，IC与PCB之间的电感小，提高了稳定性。由于晶圆级封装不需要传统的密封塑料或陶瓷封装，在IC运行过程中可以有效散热，有助于解决小型电子产品发热过大的问题。

包装工艺对比

(2)3D封装技术

3D封装技术是指在不改变封装尺寸的情况下，将两个以上芯片在同一个封装中垂直堆叠的封装技术。它起源于闪存（NOR/NAND）和SDRAM。堆叠包装。目前常用的3D封装有POP、TSV等多种形式。

PoP是on的缩写，是封装堆叠技术。在逻辑电路和存储器集成领域，PoP（封装上封装）已成为业界首选，主要用于制造用于高端便携式设备和智能手机的先进移动通信平台。

同时，PoP技术也在移动互联网设备、便携媒体播放器等领域找到了应用，这些应用对PoP技术产生了巨大的需求，而PoP也支持便携设备的复杂性和功能需求。应用处理器或基带/应用内存组合等核心组件的主要制造商已经或计划使用 PoP 解决方案。比如上面提到的苹果就使用了POP包装。

未来3D封装的演进方向是通过硅通孔（TSV）技术，这是一种通过晶圆间垂直导通实现芯片间互连的技术。与以往使用凸块的 IC 封装键合和倒装芯片技术不同，TSV 实现了在三个维度上堆叠的最高芯片密度、最小的外形尺寸，并大大提高了芯片速度和低功耗性能。芯片堆叠是将不同类型的电路相互混合的最佳方式，例如将内存直接堆叠在逻辑器件之上。

由于TSV工艺的内部连接长度是几个工艺中最短的，因此可以减少信号传输过程中的寄生损耗和时延。同时，节能也是TSV的特点之一。经测试，TSV可以将硅锗芯片的功耗降低40%左右。

TSV 与传统工艺

(3)SiP封装

SiP(in)封装是未来的发展趋势，是指具有多种不同功能的有源电子元件，可以选择性地与无源元件或其他元件进行封装，以提供多种功能。

从概念上讲，SiP封装并不特指一种封装技术芯片粘结的三种方法?集成电路封装的基本工艺流程?，而是一种封装形式。它与原始设计中的 SOC 有着相同的出发点：在有限的空间内集成多种集成电路功能。

SOC是系统级芯片，将数字电路、模拟电路、RF、存储器和接口电路集成在一个芯片上，实现图像处理、语音处理、通信功能和数据处理等多种功能。从设计的角度来做这件事。

但是，SOC面临着芯片设计开发周期过长，不同工艺集成不易的问题。从封装的角度来看，SiP系统级封装还可以将多种集成电路功能集成在一个封装中。

SiP 可以使用市售的商用电子元件来降低产品制造成本；上市周期短，风险小；混合设计技术可用于为客户带来灵活性，因此 SiP 被认为是继 SMT 和 BGA 之后的第四次封装革命 DIP 的继任者。因此，我们认为SiP技术将是封装厂商未来重点关注的技术领域。 SiP技术内涵丰富，MCM、POP、PIP、TSV技术都用于SiP封装。

SiP封装分类

SiP 封装强调目的，不需要一定的形式。就芯片排列而言，可以是平面2D多芯片模组，也可以是3D封装；键合可以使用金属线键合。 ，也可以使用倒装芯片安装。其中，倒装芯片和3D封装是SiP封装的重要技术。

SiP 封装的显微照片

(4)倒装芯片技术

倒装芯片技术是一种新型封装技术。它是整个包装过程中的一个过程。与传统封装需要金属线键合不同芯片粘结的三种方法?集成电路封装的基本工艺流程?，凸点电极工艺（ ）用于直接与基板的布线层键合。在封装过程中，芯片（IC）被翻转，芯片上的键合点（Pad）通过金属导体与基板的键合点以面朝下的方式相互连接。

倒装芯片技术

与传统的引线键合技术（Wire）相比，倒装芯片键合技术的键合焊盘的凸块电极不仅沿芯片边缘分布，而且可以通过重新排列成面阵列分布。接线。

因此，倒装芯片键合技术的密度更高，采用倒装芯片键合技术可以增加单位面积的I/O数量；减小芯片封装尺寸是BGA、CSP等封装中常用的技术。

同时，由于倒装芯片没有金属线键合，减少了芯片与基板之间的信号传输距离，信号完整性和频率特性更好；另一方面，倒装芯片凸块的制备基本上是以晶圆和芯片为基础的。与单引线单元的引线键合互连相比，生产效率高，降低了大批量封装的成本。

金属线键合工艺

倒装芯片键合的关键技术包括两个步骤：凸块制造和倒装芯片键合。凸块制造工艺的关键是保证凸块的一致性。特别是随着芯片管脚数量的增加和芯片尺寸要求的提高，凸块尺寸及其间距越来越小，制作凸块时不能损坏脆弱的芯片。

倒装芯片焊接现在更常用于热压焊接和超声波焊接。将芯片放置在基板上时，热压键合工艺需要同时施加压力和加热。这种方法的优点是工艺简单，工艺温度低，无需使用助焊剂，可实现细间距连接；缺点是热压压力大，只适用于刚性基板（如氧化铝或硅），基板必须保证高平整度，热压头还应具有较高的平行对准精度。

为了避免对半导体材料造成不必要的损坏，需要对器件施加的压力进行精确的梯度控制。超声波热压焊是利用超声波进行热压，使焊接过程更快。超声波的引入使连接材料迅速软化，使其易于实现塑性变形。 的优点是可以降低接合温度并缩短加工时间。缺点是在硅片上可能会形成小坑，主要是由于超声波振动过大。这种方法主要适用于金凸点和镀金焊盘的组合。

倒装芯片BUMP工艺

总结：

对于高速发展的中国集成电路产业，封装企业是最后一道屏障。如果没有包装的保证，所谓的自控也是一个镜像。我希望中国的包装行业能够成为全球领先者。

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