前道門檻太高，半導體設備商瞄向后工序，中日企業加速發力
被稱為半導體后工序的制造環節負責切割已形成電路的芯片，連接供電裝置，以樹脂包裹后進行檢測等。與在半導體的基板上形成微細電路、提高性能的“前工序”相比，此前后工序是附加值相對較低的領域，但目前半導體大型企業相繼推進研發和相關投資。這是因為智能手機和AI等邁向高功能化，僅憑前工序的技術改良日趨難以應對。
布線邁向高密度
佳能的優勢是面向前工序的光刻設備，把相關技術充分應用于后工序。計劃2023年1月上旬推出面向后工序的光刻設備的新產品。新產品能使連接芯片的布線形成高密度，使之細密地相互連接，即使是小型半導體，也能具備較高的功率效率和計算能力。
設備廠商ULVAC（愛發科）提高了清除產生量隨著以樹脂包裹的工序變得復雜而增加的小型垃圾的設備的性能。在芯片周圍增加微細布線的作業的過程中，雜質容易產生。ULVAC將以自主技術清除，防止半導體性能下降。
日本的測試設備企業愛德萬測試（ADVANTEST）的優勢是，高效檢測高密度芯片的設備。愛德萬測試參加了臺積電10月發布的技術合作框架。能高速檢測復雜的芯片，發現殘次品。在原材料廠商中，住友電木將開發支持后工序的新制造方法的樹脂材料，向客戶企業推銷。
“與日本的材料和設備企業的合作是不可或缺的”，臺積電建立的“3DIC研發中心（茨城縣筑波市）”的主管江本裕在12月的半導體展會上如此強調。自12月啟動試制的該中心將研發后工序技術。
此前拉動半導體性能提高的是前工序的技術，但半導體的運算能力和功率效率等的提高日趨跟不上需求。競爭焦點不再是每顆芯片的性能，而是將多顆芯片連起來的“封裝”單位的性能。成為關鍵的是后工序技術。
要高密度地集成多顆芯片，需要較高的技術實力。需要用于將芯片連接起來的材料、電氣接線的機制和布線層等的制造。驗證復雜芯片運行的設備也成為必須。
美國英特爾的首席執行官（CEO）帕特·基辛格今年夏季表示，“每個封裝的晶體管（元件）數將從現在的約1000億個增至10年后的1萬億個”，因此“封裝的先進技術不可或缺”。
前道與后道，趨于模糊
然而，隨著先進封裝技術的聲名鵲起，引來一眾行業廠商群雄競逐。隨著封裝技術升級至晶圓級別，具有工藝積累的Foundry廠商切入封裝業務為客戶提供更完整的解決方案，如臺積電為鎖定大客戶訂單，滿足客戶對于產品性能升級需求以及快速交付產品等，也提供先進封裝服務。三星、英特爾等IDM廠商亦有布局。Foundry廠商業務的下移造成了先進封裝行業多種模式并存的局面，或將給OSTA廠商帶來沖擊。
對此，鄭力表示，與其說“沖擊”，也許可以用“良性的刺激”這個說法能更好地表現我們實際的感受。“到了異構集成階段，已經不僅僅是由封測這個環節可以完全承擔下來的，也不僅僅是由晶圓制造這個前道工序可以完全承擔下來的。它包括了設計、前道的晶圓制造和后道制造，共同形成一個組合拳來形成異構集成。2.5D/3D封裝以及Chiplet都是這樣的方向，正在要求芯片設計、制造、封測企業從以往的“單打獨斗”，轉向資源整合與協作。
近年來，前道制造和后道制造，包括設計環節都在積極地參與到異構集成、2.5D/3D封裝的聯合陣線上來。將來可以看到在前道制造里面會有后道制造的元素在，后道制造中也會有更多的前道技術元素。這非常貼切地表述了現在前道、后道之間的緊密結合的過程，反映出了產業協同向前發展的必然趨勢，前道制造在向后走，后道制造也在向前走的時候，難免中間會出現共通的領域（比如TSV打孔）。但大的方向毫無疑問是前道制造和后道制造做各自擅長的事情，最后把它形成芯片成品。”
可以看到，如今的封裝技術已經進入到了一個新時代，隨著技術與應用需求的演進，芯片產業鏈上的各個環節已不再像過去那樣涇渭分明。如果封測廠商希望能在先進封裝領域擁有一席之地，需要順應時代發展，充分發揮自身技術積累，同時拓展技術能力。
對后道制造來講，對晶圓級封裝技術的投入越來越多。鄭力介紹道，長電科技在將近20年前已經開展了晶圓的封裝技術，進行了大量的專利和技術開發的工作。后道制造一方面是更加專注于把不同的晶圓或者不同的die進行高密度的集合，把做好的晶圓更高密度的疊加在一起；另一方面是對不同的晶圓或chip之間高密度互聯做進一步的工作。
據悉，長電科技在去年推出的XDFOI系列扇出型封裝解決方案，就是在晶圓級封裝技術上的布局和演進，XDFOI是一種以2.5D TSV-less為基本技術平臺的封裝技術，在線寬/線距可達到2μm/2μm 的同時，還可以實現多層布線層，以及2D/2.5D和3D多種異構封裝，能夠提供Chiplet及異構封裝的系統封裝解決方案。
此外，在后道制造的環節，設計的元素也將會越來越深入。可以看到，國際頭部的封測企業，當前在設計人員方面的引入，包括在設計方面的工作越來越激進，來配合設計公司在后道制造的過程中如何把復雜的制造流程和設計流程更好地協同，這也是未來在后道制造當中一個重要的技術突破，就是和軟件和設計工具充分地結合。
北京超弦存儲器研究院執行副院長趙超也曾表示：“封測廠如果希望進入先進封裝領域，需要學習代工企業的經營模式，建立強大的技術服務隊伍，充分了解全行業對先進封裝技術的要求，同時在芯片設計階段即開始介入，更好的進行協同優化布局”。
后道工序市場將迅速擴大
相關市場已開始迅速擴大。半導體業界團體SEMI的數據顯示，后工序使用的組裝和封裝用設備2021年比上年增長87％，測試用設備增長30％。2022～2023年由于半導體市場的停滯，預計低于上一年，但到2024年有望再次增加。
在日本，力爭實現尖端半導體量產的新企業Rapidus的專務執行董事折井靖光強調，“前工序正受到關注，但后工序也將如此。將推進前工序和后工序的一條龍生產，建立生產線”。
后工序相關的市場擴大也存在阻礙。在后工序領域，很多設備和材料廠商的規模不像前工序那樣大。技術處于黎明期，今后將維持展開先行投資的局面。設備和材料廠商能否跟上半導體廠商的開發速度將成為焦點。
設備國產化替代明顯
根據 VLSI 數據，2020 年全球營收規模前 15 大半導體設備商中測試設備和封裝設備 廠商占據三分之一，其營收規模也較為可觀，包括前道過程檢測龍頭科天和日立高新，后 道測試雙寡頭愛德萬和泰瑞達，封裝設備龍頭 ASMPT。
測試設備廠商毛利率高，盈利能力也較強。毛利率來看，科天 2020 年以 57.81%的毛 利率位列第一，要高于排名前四的半導體設備商；后道測試的泰瑞達、愛德萬緊隨其后， 毛利率分別為 57.21%、56.72%；封測設備廠商 ASMPT 和前道設備接近；日立高新主要 因包含其他業務不做比較。凈利率方面，泰瑞達、愛德萬、科天則位于中游，泰瑞達 2020 年以 25.12%的凈利率居前，科天、愛德萬則比較接近，分別為 20.96%、19.4%。
封測行業投資呈現一定程度周期性。封測行業營收呈現一定程度周期性，2019 以來隨 半導體景氣度提升而復蘇，作為半導體加工的最后一個重要環節，其封測出片量與半導體 晶圓的出貨量變化趨勢保持一致，因此受半導體整體周期性的影響，封測行業也存在著較 為明顯的周期特性。2018 年后期受半導體整體周期下行影響，封測行業增速放緩。2019 年二季度起，隨著半導體景氣度回升，封測行業也明顯回暖。后疫情時期，中國內地半導 體封測行業的景氣度回升高于全球平均水平，這一趨勢預計將在未來兩年持續。
半導體產業景氣周期仍處于上行通道，封測行業迎來資本開支大年，設備商將明顯受 益。截止 3Q21，國內多家封測大廠已計劃募集資金進行擴產，其中長電科技 2020 年擴產 項目募資 50 億元；通富微電 2020 年已定增募資 32.71 億元，擴產項目規劃總投資 44 億 元，21 年再次擬定增募資 55 億元，華天科技已定增募資 51 億元，用于天水、西安、昆山、 南京四地工廠產能擴張；晶方科技定增募資 10.29 億元（擬定增 14 億），用于擴產 12 英 寸 TSV 產能。封裝測試已成為我國半導體產業鏈中最具國際競爭力的環節，行業景氣度持 續帶來封裝測試設備強勁市場需求。
中國大陸的集成電路封測環節發展成熟度好于晶圓制造環節，但封裝設備與測試設備 國產化率均遠低于晶圓制程設備的國產化率。國內缺乏知名的封裝設備制造廠商，也缺乏 中高端測試設備供應商，從前文可看出尤其是封裝設備的國產突破還需產業鏈及政策重點 培育。我們認為一方面是產業政策支持（02 專項）主要集中在晶圓廠、封測廠、前道設備， 而封測設備覆蓋較少，缺少來自下游客戶的驗證機會；另一方面因貿易限制，先進的前道 設備是重災區，而對于封裝測試進口限制較少。我們從中國大陸的 2021 年半導體設備進口 來看，其中封測設備和前中道設備相似，依然保持較大需求。
短期來看，封測廠擴產浪潮帶來國產化提速機遇。2020 年以來，我國封測廠產能持續 擴張，國產替代需求不斷提升，本土半導體設備廠商直接受益。據上文測算，長電科技、 通富微電、華天科技、晶方科技募投項目國產化率分別為 12.3%、4.5%、18.6%、34.8%， 擴產浪潮帶動上游封測設備產值不斷擴張，同時，也帶來了高速增長的國產化設備需求，為國產化設備帶來了結構性替代的機會。在設備廠積極研發創新的環境下，國產設備實力 有望進一步提升，從而更好地匹配上游封測廠要求。
長期而言，封測廠對于供應鏈安全、協同的要求推動國產化長足發展。目前，中芯國 際等大廠已渡過良率爬坡階段，后續將以成熟制程為主，具備封測設備替代的能力。如模 擬/混合測試機領域已實現了國產替代，華峰測控與長川科技的市占率合計超過 80%。同時， 出于對國產供應鏈安全、協同的考慮，國產設備低成本、認證周期短、本土服務便利、不 受貿易摩擦影響等因素的重要性將進一步提升，國產化設備未來發展前景廣闊。
