【先进封装】封装材料的一体化剖析

一． 封装的划分和类别。

电子封装技术与器件的硬件结构有关。这些硬件结构包括有源元件（如半导体）和无源元件（如电阻器和电容器）。因此，电子封装技术涵盖的范围较广，根据装载顺序，可分为0级封装到3级封装等四个不同等级。

下图展示了半导体封装工艺的整个流程：

首先是0级封装（裸芯片），负责将晶圆切割出来；裸芯片电极的制作、引线的连接等均在硅片之上完成，暂与基板无关。

其次是1级封装（芯片集成块），经0级封装的单芯片或多芯片在封装基板（普通基板、多层基板、HDI基板，通常为子级）上的封装，构成集成电路模块（或元件）本质上是芯片级封装。

接着是2级封装（板或卡），集成电路（IC元件或IC块）片在封装基板（通常为PCB母板）上的封装，构成板或卡（Ps. 这里的PCB母板和封装基板是有区别的参考上面HBM2.5D封装的标准图）。

最后是3级封装（整机/系统），将附带芯片和模块的电路卡安装到系统板上，即封装组建插载到同一块母板之上。

此外，还可根据封装材料/外形/尺寸/气密性等对于封装进行划分。

还可以根据封装材料/气密性/尺寸/大小对封装方式进行划分。

以封装技艺作为划分，将封装划分为传统封装和先进封装两种。

其中先进封装，作为提高连接密度、提高系统集成度与小型化的重要方法，主要包括先进封装是指前沿的倒装芯片封装(FC,Flip chip)、晶圆级封装(WLP,Wafer level packaging)、系统级封装(SiP,System In a Package)和2.5D、3D封装等。

摩尔定律逐渐放缓，后摩尔时代到来，先进封装因能同时提高产品功能和降低成本是后摩尔时代的主流发展方向。简言之，其相对于传统封装的显著优势是更高的集成度和小型化。

Tips:半导体封装技术的发展历史可划分为三个阶段。

第一阶段（20世纪70年代之前）

以通孔插装型封装为主；典型的封装形式包括最初的金属圆形(TO型)封装，以及后来的陶瓷双列直插封装(CDIP)、陶瓷-玻璃双列直插封装(Cer DIP)和塑料双列直插封装(PDIP)等；其中的PDIP,由于其性能优良、成本低廉，同时又适于大批量生产而成为这一阶段的主流产品。

第二阶段（20世纪80年代以后）

从通孔插装型封装向表面贴装型封装的转变，从平面两边引线型封装向平面四边引线型封装发展。表面贴装技术被称为电子封装领域的一场革命，得到迅猛发展。与之相适应，一些适应表面贴装技术的封装形式，如塑料有引线片式裁体（PLCC）、塑料四边引线扁平封装（PQFP）、塑料小外形封装（PSOP）以及无引线四边扁平封装（PQFN）等封装形式应运而生，迅速发展。其中的PQFP，由于密度高、引线节距小、成本低并适于表面安装，成为这一时期的主导产品。

第三阶段（20世纪90年代以后）

半导体发展进入超大规模半导体时代，特征尺寸达到0.18-0.25µm，要求半导体封装向更高密度和更高速度方向发展。因此，半导体封装的引线方式从平面四边引线型向平面球栅阵列型封装发展，引线技术从金属引线向微型焊球方向发展。

在此背景下，焊球阵装（BGA）获得迅猛发展，并成为主流产品。BGA按封装基板不同可分为塑料焊球阵列封装（PBGA），陶瓷焊球阵列封装（CBGA），载带焊球阵列封装（TBGA），带散热器焊球阵列封装(EBGA)，以及倒装芯片焊球阵列封装（FC-BGA）等。

为适应手机、笔记本电脑等便携式电子产品小、轻、薄、低成本等需求，在BGA的基础上又发展了芯片级封装（CSP）;CSP又包括引线框架型CSP、柔性插入板CSP、刚性插入板CSP、园片级CSP等各种形式，目前处于快速发展阶段。

同时，多芯片组件（MCM）和系统封装（SiP）也在蓬勃发展，这可能孕育着电子封装的下一场革命性变革。MCM按照基板材料的不同分为多层陶瓷基板MCM（MCM-C）、多层薄膜基板MCM（MCM-D）、多层印制板MCM（MCM-L）和厚薄膜混合基板MCM（MCM-C/D）等多种形式。SiP是为整机系统小型化的需要，提高半导体功能和密度而发展起来的。SiP使用成熟的组装和互连技术，把各种集成电路如CMOS电路、GaAs电路、SiGe电路或者光电子器件、MEMS器件以及各类无源元件如电阻、电容、电感等集成到一个封装体内，实现整机系统的功能。

目前，半导体封装处于第三阶段的成熟期与快速增长期，以BGA/CSP等主要封装形式开始进入规模化生产阶段。同时，以SiP和MCM为主要发展方向的第四次技术变革处于孕育阶段。

二． 封装材料。

根据封装材料大体上将封装分为：气密性封装（金属/陶瓷/玻璃）和树脂封装（塑料）两大类。

封接和封装的目的是与外部温度、湿度、气氛等环境隔绝，除了起保护和电气绝缘作用外，同时还起向外散热及应力缓和作用。一般来说，气密性封装可靠性高，但价格也高。目前由于封装技术及材料的改进，树脂封装已占绝对优势，但在有些特殊领域（军工、航空、航天、航海等），气密性封装是必不可少的。

目前树脂封装已占世界集成电路封装市场的98%，97%以上的半导体器件的封装都采用树脂封装，在消费类电路和器件领域基本上是树脂封装一统天下，而90%以上的塑封料是环氧树脂塑封料和环氧液体灌封料。

这里考虑到封装材料的多样性，我们将一些概念单独拿出来讲：

封装基板：Substrate（简称SUB）。基板可为芯片提供电连接、保护、支撑、散热、组装等功效，以实现多引脚化，缩小封装产品体积、改善电性能及散热性、超高密度或多芯片模块化的目的。

大致可以分为有机类和无机类，目前基板方面的发展方向在于ABF基板和玻璃基板。

ABF基板（Ajinomoto Build-up Film）：故事要从一家原本做味精的企业味之素说起，在味之素开始探索调味品副产品的过程中，利用氨基酸技术开发一种薄膜型绝缘体，具有优异的材料特性。

ABF易于使用，可实现高密度间距（从而实现高密度金属布线），具有足以满足现代芯片的绝缘性能、高刚性、高耐用性和低热膨胀等因素。

英特尔和AMD等厂商的大力投入，可以看做ABF的风向标。

以英特尔为例，在去年，因为ABF的短缺，给英特尔造成了困扰。为此，英特尔宣布其越南组装和测试(VNAT) 工厂现在将在内部将电容器连接到 ABF 基板的两侧。

据数据，2021年全球ABF基板市场销售额达到了43.68亿美元，预计2028年将达到65.29亿美元，年复合增长率（CAGR）为5.56%（2022-2028）。

玻璃基板（Ajinomoto Build-up Film）：

日本Dai Nippon Printing (DNP) 展示了半导体封装的一项新开发成果——玻璃芯载板 (GCS：Glass Core Substrate)——据说它可以解决ABF带来的许多问题。

根据 Dai Nippon 的说法，使用玻璃芯载板 (GCS) 可以实现更精细的间距，因此可以实现极其密集的布线，因为它更硬并且不易因高温而膨胀。

晶圆级封装材料—晶圆级UV膜：20年全球市场空间约为28亿元，23年约为 38亿元，25年在45亿元以上。

封装用电镀液：22年约在50亿元左右，到25年的80亿元，市场主要增长动力包括下一代逻辑器件中互连层的增加、先进封装中对RDL和铜柱结构的使用等，目前国内从事集成电路用电镀液及配套试剂研发生产的企业较少，主要有上海新阳和江苏艾森等，上海新阳和江苏艾森在国内集成电路封装市场（包括传统封装及先进封装）的市占率已超过50%，主要产品集中在传统封装领域

通用型封装材料——陶瓷封装材料、键合丝、包裹材料、芯片粘结材料等其他，长期被国外垄断，国产替代份额不足10%。

三． 对应标的。

实际上，A股有关封测材料的标的十分稀缺。

华正新材：ABF基板关键材料的ABF膜，与深圳先进电子材料研究院联合，预计25年放量，预期营收匹配市场约20亿，净利润3亿以上。

兴森科技：ABF（FC-BGA）载板布局初期，公司珠海ABF载板项目(产能200万颗/6000平每月)已于2022年12月建成试产，预计23Q2开启客户认证，23Q3小批量交付，当前仍在良率提升阶段。广州ABF项目(两期产能2000万颗/2万平每月)一期已于2022年9月封顶（投资约60亿元），预计23Q4完成产线建设开始试产。

按照50美金（350元）左右的平均价格估计，预计完全放量后可以贡献77亿左右的营收。

深南电子：公司现已具备FC-BGA封装基板中阶产品样品制造能力，目前相关产品尚处于客户验证阶段。高阶产品技术研发按期顺利推进。公司广州封装基板项目规划产品包括FC-BGA封装基板产品，项目预计于2023年第四季度连线投产。

沃格光电：国内稀缺的玻璃基板产能，TGV玻璃封装载板获大厂订单，用于3Dchiplet封装。主业 LED用基板，GCB（玻璃基板路线）也是下一代面板用PCB的发展发现。券商预期25年净利润2.9亿，对应现价不足20pe。

上海新阳：国内的半导体电镀液龙头，相关产品广泛用于先进封测，产品结构在先进封测方向持续放大，国产替代空间巨大。

德邦科技：国产封装复合材料龙头，相关材料广泛应用于先进封测，是国内少数可以量产晶圆UV膜，LID框粘结材料、板级封装用导热垫片等封装材料的企业，并有包括DAF膜在内的多款先进封测材料在验证，产品结构主要面向智能终端，主要客户包括立讯精密、歌尔股份、小米科技等知名消费电子厂商。券商预测25年，3.22亿净利润。

华海诚科：半导体环氧塑封材料龙头（EMC），相关GMC材料可用于HBM芯片，布局电子胶粘剂业务，券商预期25年归母1.2亿左右。

联瑞新材：FC-BGA用UF球形硅粉末量产，用于存储芯片封装的Low alpha微米级球形硅微粉和亚微米级球形硅微粉等高端芯片封装材料，预期25年净利润4.3亿元，对应现价不足20pe。15000吨高端芯片用球形粉体产线已于去年4季度顺利调试，产能正在爬坡。

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