〈分析〉後摩爾定律時代 先進封測設備前景怎麼看?

後摩爾定律時代 先進封測設備前景怎麼看?  (圖片:AFP)
後摩爾定律時代 先進封測設備前景怎麼看? (圖片:AFP)

進入到後摩爾定律時代後,封裝技術已漸漸從傳統封裝邁向先進封裝。過去封裝技術是對晶圓進行切割後再進行加工,主要利用打線接合和引腳等形式使晶片與外部電路連接,相關技術有 DIP、QFP、PGA 等等封裝形式。

隨著半導體工藝逐漸走進極限,晶圓製程節點的推進已經難以滿足摩爾定律的要求,業界開始轉向系統級、晶圓級等先進封裝製程前進,以進一步達成下游消費性電子產品功能化、輕型化、小型化、低功耗和異質整合等特點。

當中具有代表性的先進封裝技術為系統級封裝 (SiP)、晶片尺寸封裝 (CSP) 等,而這些先進封裝技術正越來越廣泛地應用在各類電子產品中。

資料來源: Yole
資料來源: Yole

先進封裝目前主要有兩種發展方向,一是減少封裝面積,使其接近晶片大小,並降低成本,主要有 FOWLP 封裝,另一種則是將多個晶片整合在同一封裝內,增加封裝內部整合程度,主要封裝模式有 SiP、2.5D/3D 封裝。

隨著封裝技術持續演進,朝向更細微尺寸發展,使得先進封裝設備在更小線寬、晶粒控制、工藝精度控制、 自動化等方面有更高的要求。

先進封裝技術需要全新的晶片連接技術和工藝,其是利用凸塊 (bumping)、覆晶 (flip)、矽晶穿孔 (TSV) 和 重分佈 (RDL) 等新的連接形式去代替傳統打線接合形式連接晶片和外部電路。而新連接的製造流程包含新的工藝技術,則需要更新式的設備,如微影、CVD、PVD、蝕刻、清洗等等。

近幾年全球半導體設備銷售成長率在 2017 年達到最高峰,達 37%,而中國對於半導體設備銷售成長率則是在 2018 年達到 59.3% 的高點。在國家級政策支援之下,中國半導體設備銷售額成長率明顯超出全球。

(資料來源: wind) 全球半導體設備市場規模
(資料來源: wind) 全球半導體設備市場規模

而全球封測設備市場銷售額成長率的變化基本上符合整體半導體設備的變化。不過受到 2019 年半導體產業去庫存的影響下,2019 年封裝設備市場銷售額衰退 27%,測試設備則衰退 11%。

(資料來源: wind) 封裝及測試設備市場規模
(資料來源: wind) 封裝及測試設備市場規模

即便 2019 年封測設備市場呈現回檔,但在 5G、AI、數據中心等領域帶動記憶體、HPC、基頻等半導體晶片的需求下,先進封裝產業仍將有不錯的前景。

根據 Allied Market Research 的資料統計,2019 年先進封裝市場規模為 294.2 億美元,預計 2027 年可達到 641.9 億美元,年複合成長率為 10.2%。而 Yole 的資料則顯示,先進封裝產值占整體封裝的比重正在逐年增加。2018 年的先進封裝營收比重為 42.1%,到 2024 年可提升至 49.7%。

Yole 數據也顯示各類先進封裝技術中產值比重最大的是 FC Bumping 技術,比重逾 70%,至於成長幅度最大的則是 2.5D/3D TSV 和 Fan-out by wafer 技術,2016 年至 2022 年年複合成長率分別達 27% 和 31%。

預估到 2022 年,FC Bumping 比重會跌至 66%,而 FO 比重將從 4.8% 上升到 16%,2.5D/3D TSV 比重將從 0.76% 上升到 2%。 

資料來源: yole
資料來源: yole

半導體先進設備競爭者

半導體先進設備中主要有微影設備 (Lithography)、化學氣相沉積設備 (CVD)、物理氣相沉積設備 (PVD)、原子層沉積 (ALD)、深反應式離子刻蝕設備 (DRIE)、蝕刻設備 (Etching)、暫時性接合和剝離設備 (Temporary bonding & debonding) 及永久性接合設備 (Permanent bonding) 等。 

而各設備領域重要大廠整理如下:

資料來源: 鉅亨網彙整製表
資料來源: 鉅亨網彙整製表

雖然在半導體設備仍是以美、日系廠為主,但中國在部份半導體節點的設備供應也有不錯的性價比供廠商選擇,某些設備在技術上與美、日大廠差距縮小,如中微半導體、上海微電子、北方華創、盛美半導體、上海微電子和芯源微等,在自身相關領域均有不錯的進展。


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