從“卡脖子”到自主創新,中國封裝材料產業鏈深度解析

電子發燒友網
04-02

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電子發燒友網報道(文/黃山明)在國內的芯片製造行業中,封裝產業可以說是發展最好的一個環節。並且中國封裝產業通過技術引進、併購整合和持續研發,已成爲全球半導體產業鏈的重要一環,長電科技通富微電等企業進入全球封測營收前十。

而封裝材料作爲封裝過程中用於保護芯片、實現內部與外部電路連接的材料體系,也伴隨着國內封裝產業的進步而快速發展。

先進封裝開始佔據封裝市場主流

近幾年,全球集成電路市場仍然在高速增長,尤其是先進封裝發展迅速,數據顯示,2024年全球半導體封裝和組裝服務市場銷售額爲102.4億美元,預計2031年將增至184.1億美元,CAGR爲10.2%。

其中,先進封裝成爲主要增長引擎。據Yole數據,預計2025年全球先進封裝市場規模佔比將首次超過傳統封裝,達到51%,並持續以10.6%的CAGR增長至2028年的786億美元。

先進封裝的發展源於AI與高性能計算的推動,例如AI芯片對Chiplet、CoWoS等先進封裝的需求激增,導致臺積電CoWoS產能連續兩年翻倍仍供不應求。有消息顯示,2025年臺積電計劃新建8座CoWoS工廠,重點服務英偉達(佔其CoWoS需求63%)、博通等客戶。

此外,5G、數據中心、汽車電子及物聯網也推動高密度、小型化封裝需求。同時2nm/3nm製程成本高昂,Chiplet通過異構集成降低成本,成爲“後摩爾時代”的主流路徑。而先進封裝的普及,也讓高精度封裝基板、新型粘接材料及散熱材料需求顯著增長。

從市場來看,國外在先進封裝技術的研發和應用方面處於領先地位,如3D封裝、系統級封裝(SiP)等。而北美是半導體和IC封裝材料市場的重要地區,擁有英特爾、AMD、高通等大型半導體公司,這些公司對先進封裝解決方案的需求旺盛,推動了當地市場的增長。

不過國內企業如長電科技、通富微電、華天科技已進入全球封測廠商Top10,2025年先進封裝市場規模預計超1100億元,年均複合增長率達17%。中國已成爲全球主要封裝材料市場之一,2022 年規模達463億元,佔全球比重顯著提升,預計未來將持續受益於產業鏈轉移和本土企業擴產。

技術上,部分企業已經掌握倒裝芯片(FC)、晶圓級封裝(WLP)、2.5D/3D封裝等核心技術,部分企業實現TSV(硅通孔)和Fan-Out技術的量產。部分企業開始擴產,例如紫光國微無錫基地已啓動2.5D/3D封裝項目,通富微電投資35.2億元建設先進封測產線。

並且一些國際大廠在中國市場進行封裝廠的擴建,例如三星擴建蘇州工廠及韓國HBM封裝產能,強化高端存儲封裝競爭力。英特爾此前投資3億美元擴容成都基地,新增服務器芯片封裝測試能力,設立客戶解決方案中心。

而在封裝材料上,目前的情況是中低端材料已經實現替代,但總體材料國產化率仍較低,尤其在高端基板、鍵合絲等領域依賴進口,國產替代需求迫切。同時,環保要求和工藝升級(如無鉛化、小型化)將促使材料技術迭代。

封裝材料國產化持續提升

從目前的封裝材料來看,例如塑封料(EMC),中端產品由華海誠科飛凱材料(維權)主導,國產化率約15%,但高端車規級產品仍依賴日本住友電木。

而引線框架的中低端銅合金框架由康強電子供應,市佔率可達到30%,但高端汽車級框架國產化率不足10%。鍵合絲上,銅線基本實現國產替代,而金線/銀合金線仍被日本田中貴金屬壟斷。

高端材料主要依賴於進口,例如ABF基板全球90%以上市場被日本味之素壟斷,國內生益科技興森科技處於研發階段,預計2025年後逐步放量。而氮化鋁基板由日本京瓷主導市場,國內中電科55所、三環集團僅實現小批量生產。

光刻膠、CMP拋光材料等高端產品,如ArF、EUV光刻膠等國產化率不足10%,12英寸硅片拋光液仍然短缺。

不過目前國內企業正在奮起直追,目前在相關的半導體封裝材料的研發和生產商已經取得了顯著進步,特別是在有機基板、封裝樹脂、導電膠等關鍵材料領域。一些國內企業已經能夠生產出滿足高端封裝需求的材料,如江蘇富樂德在封裝用環氧塑封料方面具有較強的技術實力。

並且隨着先進封住的普及,國內企業也開始針對封裝材料進行升級。例如傳統引線框架逐步被基板替代,尤其是在FC-BGA、SoIC等先進封裝中,基板佔比超50%,需求開始轉向高精度BT、ABF基板,國內廠商如華正新材、生益科技、興森科技等正加速突破。

鍵合絲材料開始更多元化,由於金線主導地位受成本壓力影響,鍍金銀線、銅線滲透率提升。此外導電膠(ECA)在Flip Chip中替代部分焊料,如漢高的FC-BGA解決方案。

爲了適應QFN、BGA等小型化封裝,傳統EMC向顆粒狀(GMC)、液態(LMC)升級,國內的華海誠科等廠商在佈局FC底填膠、LMC材料。

從技術發展的趨勢來看,隨着HBM和Chiplet的發展,也在推動封裝材料的變革,例如HBM 需TSV、微型凸塊技術,拉動臨時鍵合膠、封裝PI需求。而Chiplet依賴中介層互連,推動底填膠、粘接劑定製化開發。

因此RDL層、凸塊製造推動光刻膠(如I-Line)、電鍍液(銅/錫基)用量增長,而目前ArF/EUV光刻膠、臨時鍵合膠等國產化率不足10%,仍需突破納米級塗布工藝,雅克科技容大感光、科華微等企業加速國產光刻膠研發。

另一方面,隨着環保要求的提高,無鉛焊料、水溶性助焊劑,例如賀利氏AP520,成爲主流,減少了環境污染。同時無滷材料、可降解封裝材料研發加速,也滿足了歐盟RoHS等法規。工藝上,細間距工藝(<90μm)對錫膏、焊球材料的球形度、均勻性提出更高要求。

小結

當前先進封裝技術的快速發展重塑了封裝材料市場格局,高精度基板、細間距凸塊材料、高可靠性樹脂及新型粘接劑成爲核心需求。傳統材料面臨技術升級壓力,而國產廠商通過技術創新逐步縮小與國際巨頭的差距。未來,材料性能優化、工藝適配性及供應鏈本地化將是行業競爭的關鍵。

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