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2016年我國(guó)集成電路封裝測(cè)試行業(yè)發(fā)展概況分析
2016/12/7 10:24:17 來(lái)源:中國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究網(wǎng) 【字體:大 中 小】【收藏本頁(yè)】【打印】【關(guān)閉】
核心提示:封裝測(cè)試是集成電路產(chǎn)業(yè)鏈必不可少的環(huán)節(jié)。封裝是指對(duì)通過(guò)測(cè)試的晶圓進(jìn)行劃片、裝片、鍵合、封裝、電鍍、切筋成型等一系列加工工序而得到的具有一定功能的集成電路產(chǎn)品的過(guò)程。隨著技術(shù)進(jìn)步,由于圓片級(jí)(WLP)、倒裝焊(FC)以及3維封裝技術(shù)(3D)的封裝測(cè)試是集成電路產(chǎn)業(yè)鏈必不可少的環(huán)節(jié)。封裝是指對(duì)通過(guò)測(cè)試的晶圓進(jìn)行劃片、裝片、鍵合、封裝、電鍍、切筋成型等一系列加工工序而得到的具有一定功能的集成電路產(chǎn)品的過(guò)程。隨著技術(shù)進(jìn)步,由于圓片級(jí)(WLP)、倒裝焊(FC)以及3維封裝技術(shù)(3D)的出現(xiàn),顛覆了通常意義上封裝工藝流程。
封裝是保護(hù)芯片免受物理、化學(xué)等環(huán)境因素造成的損傷,增強(qiáng)芯片的散熱性能,以及將芯片的I/O端口聯(lián)接到部件級(jí)(系統(tǒng)級(jí))的印制電路板(PCB)、玻璃基板等,以實(shí)現(xiàn)電氣連接,確保電路正常工作。測(cè)試主要是對(duì)芯片、電路以及老化后的電路產(chǎn)品的功能、性能測(cè)試等,外觀檢測(cè)也歸屬于其中。其目的是將有結(jié)構(gòu)缺陷以及功能、性能不符合要求的產(chǎn)品篩選出來(lái)。目前,國(guó)內(nèi)測(cè)試業(yè)務(wù)主要集中在封裝企業(yè)中。
(1)集成電路封裝技術(shù)的發(fā)展
在集成電路產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)和技術(shù)的推動(dòng)下,集成電路封裝技術(shù)不斷發(fā)展,大體經(jīng)歷以下三個(gè)技術(shù)階段的發(fā)展過(guò)程:
第一階段是1980年之前以為代表的通孔插裝(THD)時(shí)代。這個(gè)階段技術(shù)特點(diǎn)是插孔安裝到PCB上,主要技術(shù)代表包括TO(三極管)和DIP(雙列直插封裝),其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)實(shí)、可靠、散熱好、功耗大,缺點(diǎn)是功能較少,封裝密度及引腳數(shù)難以提高,難以滿足高效自動(dòng)化生產(chǎn)的要求。
第二階段是1980年代開(kāi)始的表面貼裝(SMT)時(shí)代,該階段技術(shù)的主要特點(diǎn)是引線代替針腳,由于引線為翼形或丁形,從兩邊或四邊引出,較THD插裝形式可大大提高引腳數(shù)和組裝密度。最早出現(xiàn)的表面貼裝類(lèi)型以?xún)蛇吇蛩倪呉封裝為主,主要技術(shù)代表包括SOT(小外形晶體管)、SOP(小外形封裝)、QFP(翼型四方扁平封裝)等。采用該類(lèi)技術(shù)封裝后的電路產(chǎn)品輕、薄、小,提升了電路性能。性?xún)r(jià)比高,是當(dāng)前市場(chǎng)的主流封裝類(lèi)型。
在電子產(chǎn)品趨小型化、多功能化需求驅(qū)動(dòng)下,20世紀(jì)末期開(kāi)始出現(xiàn)以焊球代替引線、按面積陣列形式分布的表面貼裝技術(shù)。這種封裝的I/O是以置球技術(shù)以及其它工藝把金屬焊球(凸點(diǎn))矩陣式的分布在基板底部,以實(shí)現(xiàn)芯片與PCB板等的外部連接。該階段主要的封裝形式包括球狀柵格陣列封裝(BGA)、芯片尺寸封裝(CSP)、晶圓級(jí)芯片封裝(WLP)、多芯片封裝(MCP)等。BGA等技術(shù)的成功開(kāi)發(fā),解決了多功能、高集成度、高速低功耗、多引線集成電路電路芯片的封裝問(wèn)題。
第三階段是21世紀(jì)初開(kāi)始的高密度封裝時(shí)代。隨著電子產(chǎn)品進(jìn)一步向小型化和多功能化發(fā)展,依靠減小特征尺寸來(lái)不斷提高集成度的方式因?yàn)樘卣鞒叽缭絹?lái)越小而逐漸接近極限,以3D堆疊、TSV(硅穿孔)為代表的三維封裝技術(shù)成為繼續(xù)延續(xù)摩爾定律的最佳選擇。其中3D堆疊技術(shù)是把不同功能的芯片或結(jié)構(gòu),通過(guò)堆疊技術(shù),使其在Z軸方向上形成立體集成和信號(hào)連通以及圓片級(jí)、芯片級(jí)、硅帽封裝等封裝和可靠性技術(shù)為目標(biāo)的三維立體堆疊加工技術(shù),用于微系統(tǒng)集成。TSV是通過(guò)在芯片和芯片之間、晶圓和晶圓之間制作垂直導(dǎo)通,實(shí)現(xiàn)芯片之間互連的最新技術(shù)。與以往IC封裝鍵合和使用凸點(diǎn)的疊加技術(shù)不同,三維封裝技術(shù)能夠使芯片在三維方向堆疊的密度最大,外形尺寸最小,大大改善芯片速度和低功耗的性能。為了在允許的成本范圍內(nèi)跟上摩爾定律的步伐,在主流器件設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中采用三維互聯(lián)技術(shù)將會(huì)成為必然。
目前,全球集成電路封裝技術(shù)的主流正處在第二階段,3D疊裝、TSV等三維封裝技術(shù)還處于研發(fā)中,僅少數(shù)業(yè)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)如三星、長(zhǎng)電科技等在某些特殊領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)少量應(yīng)用。
封裝技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域及代表性封裝型式
資料來(lái)源:中經(jīng)先略數(shù)據(jù)中心整理
(2)多種技術(shù)并存發(fā)展格局將長(zhǎng)期存在
經(jīng)過(guò)60多年的發(fā)展,集成電路產(chǎn)業(yè)隨著電子產(chǎn)品小型化、智能化、多功能化的發(fā)展趨勢(shì),技術(shù)水平、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)規(guī)模等都取得舉世矚目的成就。就集成電路封裝類(lèi)型而言,在它的三個(gè)階段發(fā)展過(guò)程中,已出現(xiàn)了幾十種不同外型尺寸、不同引線結(jié)構(gòu)、不同引線間距、不同連接方式的電路。由于它們對(duì)應(yīng)不同的應(yīng)用需求,如,在功能上有大功率、多引線、高頻、光電轉(zhuǎn)換等,在中國(guó)及全球多元化的市場(chǎng)上,目前及未來(lái)較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都將呈現(xiàn)并存發(fā)展的格局:(1)直插封裝工藝成熟、操作簡(jiǎn)單、功能較單一,雖然市場(chǎng)需求呈緩慢下降的趨勢(shì),但今后幾年內(nèi)仍有巨大的市場(chǎng)空間;(2)表面貼裝工藝中,兩邊或四邊引線封裝技術(shù)如SOP、PLCC、QFP、QFN、DFN等已發(fā)展成熟,由于其引腳密度大大增加且可實(shí)現(xiàn)較多功能,應(yīng)用非常普遍,目前擁有三類(lèi)中最大的市場(chǎng)容量,未來(lái)幾年總體規(guī)模將保持穩(wěn)定;面積陣列封裝技術(shù)如WLCSP、BGA、LGA、CSP等技術(shù)含量較高、集成度更高,現(xiàn)階段產(chǎn)品利潤(rùn)高,產(chǎn)品市場(chǎng)處于快速增長(zhǎng)階段,但基數(shù)仍然相對(duì)較小;(3)高密度封裝工藝如3D堆疊、TSV等仍處于研發(fā)階段,鑒于該類(lèi)技術(shù)在提高封裝密度方面的優(yōu)異表現(xiàn),待實(shí)用化后將迎來(lái)巨大的市場(chǎng)空間。
我國(guó)目前集成電路封裝市場(chǎng)中,DIP、SOP、QFP、QFN/DFN等傳統(tǒng)封裝仍占據(jù)我國(guó)市場(chǎng)的主體,約占70%以上的封裝市場(chǎng)份額;BGA、CSP、WLCSP、FC、TSV、3D堆疊等先進(jìn)封裝技術(shù)只占到總產(chǎn)量的約20%。主要市場(chǎng)參與者包括大量的中小企業(yè)、部分技術(shù)領(lǐng)先的國(guó)內(nèi)企業(yè)和合資企業(yè),市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)最為激烈。華潤(rùn)安盛科技等中等規(guī)模國(guó)內(nèi)企業(yè)由于工藝成熟、在直插封裝和表面貼裝中的兩邊或四邊引線封裝方面有技術(shù)創(chuàng)新,質(zhì)量管理和成本控制領(lǐng)先。近幾年來(lái),經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益好,企業(yè)發(fā)展快。在表面貼裝的面積陣列封裝領(lǐng)域,除了有技術(shù)、市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)的跨國(guó)企業(yè)外,我國(guó)長(zhǎng)電科技、通富微電、華天科技等企業(yè)憑借其自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和國(guó)家重大科技專(zhuān)項(xiàng)的支持,逐步接近甚至部分超越了國(guó)際先進(jìn)水平。高密度封裝工藝目前仍處于研發(fā)階段,尚未實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
國(guó)內(nèi)集成電路封裝測(cè)試行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)特征
資料來(lái)源:中經(jīng)先略數(shù)據(jù)中心整理
最初的集成電路封測(cè)業(yè),在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中,相對(duì)技術(shù)和資金門(mén)檻較低,屬于產(chǎn)業(yè)鏈中的“勞動(dòng)密集型”。由于我國(guó)發(fā)展集成電路封裝業(yè)具有成本和市場(chǎng)地緣優(yōu)勢(shì),封測(cè)業(yè)相對(duì)發(fā)展較早。在國(guó)發(fā)[2000]18號(hào)《鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》頒布以后,在優(yōu)惠政策鼓勵(lì)和政府資金支持下,外資(包括臺(tái)資、港資)企業(yè)在中國(guó)設(shè)廠、海外歸國(guó)留學(xué)人員紛紛回國(guó)創(chuàng)辦企業(yè),中資、民資大量投資集成電路企業(yè),我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)業(yè)、晶圓制造業(yè)也取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。目前我國(guó)已形成集成電路設(shè)計(jì)、晶圓制造和封裝測(cè)試三業(yè)并舉的發(fā)展格局,封測(cè)業(yè)的技術(shù)含量越來(lái)越高,在集成電路產(chǎn)品的成本中占比也日益增加。
過(guò)去,國(guó)內(nèi)企業(yè)的技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)規(guī)模落后于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的外資、合資企業(yè),但隨著時(shí)間的推移,國(guó)內(nèi)企業(yè)的技術(shù)水平發(fā)展迅速,產(chǎn)業(yè)規(guī)模得到進(jìn)一步提升。業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的企業(yè),長(zhǎng)電科技、通富微電、華天科技等三大國(guó)內(nèi)企業(yè)的技術(shù)水平和海外基本同步,如銅制程技術(shù)(用銅絲替代金絲,節(jié)約成本)、晶圓級(jí)封裝,3D堆疊封裝等。在量產(chǎn)規(guī)模上,BGA封裝在三大國(guó)內(nèi)封測(cè)企業(yè)都已經(jīng)批量出貨,WLP封裝也有億元級(jí)別的訂單,SiP系統(tǒng)級(jí)封裝的訂單量也在億元級(jí)別。長(zhǎng)電科技已躋身全球第六大封測(cè)企業(yè)。其它企業(yè)也取得了很大發(fā)展。
目前,國(guó)內(nèi)三大封測(cè)企業(yè)憑借資金、客戶(hù)服務(wù)和技術(shù)創(chuàng)新能力,已與業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的外資、合資企業(yè)一并位列我國(guó)封測(cè)業(yè)第一梯隊(duì);第二梯隊(duì)則是具備一定技術(shù)創(chuàng)新能力、高速成長(zhǎng)的中等規(guī)模國(guó)內(nèi)企業(yè),該類(lèi)企業(yè)專(zhuān)注于技術(shù)應(yīng)用和工藝創(chuàng)新,主要優(yōu)勢(shì)在低成本和高性?xún)r(jià)比;第三梯隊(duì)是技術(shù)和市場(chǎng)規(guī)模均較弱的小型企業(yè),缺乏穩(wěn)定的銷(xiāo)售收入,但企業(yè)數(shù)量卻最多。
國(guó)內(nèi)集成電路封裝測(cè)試企業(yè)類(lèi)別
資料來(lái)源:中經(jīng)先略數(shù)據(jù)中心整理
目前我國(guó)封測(cè)業(yè)正迎來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇。首先,國(guó)內(nèi)封測(cè)業(yè)已有了一定的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),封裝技術(shù)已接近國(guó)際先進(jìn)水平,我國(guó)集成電路封測(cè)業(yè)收入排名前10企業(yè)中,已有3家是國(guó)內(nèi)企業(yè)。近年來(lái)國(guó)家出臺(tái)的《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)進(jìn)一步鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》(國(guó)發(fā)〔2011〕4號(hào)),2014年6月國(guó)務(wù)院印發(fā)的《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》等有關(guān)政策文件,進(jìn)一步加大了對(duì)集成電路產(chǎn)業(yè)的支持,國(guó)內(nèi)新興產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)的拉動(dòng),也促進(jìn)了集成電路產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展。
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