从“卡脖子”到自主创新,中国封装材料产业链深度解析

电子发烧友网
02 Apr

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电子发烧友网报道(文/黄山明)在国内的芯片制造行业中,封装产业可以说是发展最好的一个环节。并且中国封装产业通过技术引进、并购整合和持续研发,已成为全球半导体产业链的重要一环,长电科技通富微电等企业进入全球封测营收前十。

而封装材料作为封装过程中用于保护芯片、实现内部与外部电路连接的材料体系,也伴随着国内封装产业的进步而快速发展。

先进封装开始占据封装市场主流

近几年,全球集成电路市场仍然在高速增长,尤其是先进封装发展迅速,数据显示,2024年全球半导体封装和组装服务市场销售额为102.4亿美元,预计2031年将增至184.1亿美元,CAGR为10.2%。

其中,先进封装成为主要增长引擎。据Yole数据,预计2025年全球先进封装市场规模占比将首次超过传统封装,达到51%,并持续以10.6%的CAGR增长至2028年的786亿美元。

先进封装的发展源于AI与高性能计算的推动,例如AI芯片对Chiplet、CoWoS等先进封装的需求激增,导致台积电CoWoS产能连续两年翻倍仍供不应求。有消息显示,2025年台积电计划新建8座CoWoS工厂,重点服务英伟达(占其CoWoS需求63%)、博通等客户。

此外,5G、数据中心、汽车电子及物联网也推动高密度、小型化封装需求。同时2nm/3nm制程成本高昂,Chiplet通过异构集成降低成本,成为“后摩尔时代”的主流路径。而先进封装的普及,也让高精度封装基板、新型粘接材料及散热材料需求显著增长。

从市场来看,国外在先进封装技术的研发和应用方面处于领先地位,如3D封装、系统级封装(SiP)等。而北美是半导体和IC封装材料市场的重要地区,拥有英特尔、AMD、高通等大型半导体公司,这些公司对先进封装解决方案的需求旺盛,推动了当地市场的增长。

不过国内企业如长电科技、通富微电、华天科技已进入全球封测厂商Top10,2025年先进封装市场规模预计超1100亿元,年均复合增长率达17%。中国已成为全球主要封装材料市场之一,2022 年规模达463亿元,占全球比重显著提升,预计未来将持续受益于产业链转移和本土企业扩产。

技术上,部分企业已经掌握倒装芯片(FC)、晶圆级封装(WLP)、2.5D/3D封装等核心技术,部分企业实现TSV(硅通孔)和Fan-Out技术的量产。部分企业开始扩产,例如紫光国微无锡基地已启动2.5D/3D封装项目,通富微电投资35.2亿元建设先进封测产线。

并且一些国际大厂在中国市场进行封装厂的扩建,例如三星扩建苏州工厂及韩国HBM封装产能,强化高端存储封装竞争力。英特尔此前投资3亿美元扩容成都基地,新增服务器芯片封装测试能力,设立客户解决方案中心。

而在封装材料上,目前的情况是中低端材料已经实现替代,但总体材料国产化率仍较低,尤其在高端基板、键合丝等领域依赖进口,国产替代需求迫切。同时,环保要求和工艺升级(如无铅化、小型化)将促使材料技术迭代。

封装材料国产化持续提升

从目前的封装材料来看,例如塑封料(EMC),中端产品由华海诚科飞凯材料(维权)主导,国产化率约15%,但高端车规级产品仍依赖日本住友电木。

而引线框架的中低端铜合金框架由康强电子供应,市占率可达到30%,但高端汽车级框架国产化率不足10%。键合丝上,铜线基本实现国产替代,而金线/银合金线仍被日本田中贵金属垄断。

高端材料主要依赖于进口,例如ABF基板全球90%以上市场被日本味之素垄断,国内生益科技兴森科技处于研发阶段,预计2025年后逐步放量。而氮化铝基板由日本京瓷主导市场,国内中电科55所、三环集团仅实现小批量生产。

光刻胶、CMP抛光材料等高端产品,如ArF、EUV光刻胶等国产化率不足10%,12英寸硅片抛光液仍然短缺。

不过目前国内企业正在奋起直追,目前在相关的半导体封装材料的研发和生产商已经取得了显著进步,特别是在有机基板、封装树脂、导电胶等关键材料领域。一些国内企业已经能够生产出满足高端封装需求的材料,如江苏富乐德在封装用环氧塑封料方面具有较强的技术实力。

并且随着先进封住的普及,国内企业也开始针对封装材料进行升级。例如传统引线框架逐步被基板替代,尤其是在FC-BGA、SoIC等先进封装中,基板占比超50%,需求开始转向高精度BT、ABF基板,国内厂商如华正新材、生益科技、兴森科技等正加速突破。

键合丝材料开始更多元化,由于金线主导地位受成本压力影响,镀金银线、铜线渗透率提升。此外导电胶(ECA)在Flip Chip中替代部分焊料,如汉高的FC-BGA解决方案。

为了适应QFN、BGA等小型化封装,传统EMC向颗粒状(GMC)、液态(LMC)升级,国内的华海诚科等厂商在布局FC底填胶、LMC材料。

从技术发展的趋势来看,随着HBM和Chiplet的发展,也在推动封装材料的变革,例如HBM 需TSV、微型凸块技术,拉动临时键合胶、封装PI需求。而Chiplet依赖中介层互连,推动底填胶、粘接剂定制化开发。

因此RDL层、凸块制造推动光刻胶(如I-Line)、电镀液(铜/锡基)用量增长,而目前ArF/EUV光刻胶、临时键合胶等国产化率不足10%,仍需突破纳米级涂布工艺,雅克科技容大感光、科华微等企业加速国产光刻胶研发。

另一方面,随着环保要求的提高,无铅焊料、水溶性助焊剂,例如贺利氏AP520,成为主流,减少了环境污染。同时无卤材料、可降解封装材料研发加速,也满足了欧盟RoHS等法规。工艺上,细间距工艺(<90μm)对锡膏、焊球材料的球形度、均匀性提出更高要求。

小结

当前先进封装技术的快速发展重塑了封装材料市场格局,高精度基板、细间距凸块材料、高可靠性树脂及新型粘接剂成为核心需求。传统材料面临技术升级压力,而国产厂商通过技术创新逐步缩小与国际巨头的差距。未来,材料性能优化、工艺适配性及供应链本地化将是行业竞争的关键。

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