半导体周报(国科龙晖整理)-0326
1. 行业新闻及动态
（1）半导体设计
据路透社报道，主导人工智能芯片市场的Nvidia已将其旗舰产品修改为可以合法出口到中国的版本H800，将芯片到芯片的数据传输速率降低到旗舰H100速率的一半左右。
谷歌宣布正式公开发布其聊天机器人产品Bard，谷歌表示此举是为了广泛获得来自用户的反馈，以支持其在对话式生成模型赛道上与微软竞争，目前仅支持英语，且不具备编码能力。
在第70届IEEE国际固态电路会议，韩国存储器大厂SK海力士展示了最新300层堆叠第八代3D NAND Flash快闪存储器原型，SK海力士表示，新3D NAND Flash快闪存储器预定两年内上市，有望打破纪录。
（2）半导体制造及封测
据日经亚洲报道，台积电日前已开始建设全球最尖端半导体2nm芯片的新工厂。2022年夏季以来，半导体市场大幅下滑，但台积电并未放缓投资步伐。
据媒体报道，在晶圆代工领域走在行业前列的台积电，来自英伟达的A100和H100 GPU的代工订单在增加，为国内市场设计的A800系列GPU的代工订单也在增加，大概率与ChatGPT等近期大热的产品有关。
德州仪器近日推出了可扩展Arm®Cortex®-M0+微控制器产品系列，进一步扩大模拟和嵌入式处理半导体产品组合，该产品系列具有丰富的计算，引脚排列，存储器和集成模拟选项。
东京威力科创，将投资大约220亿日圆，在日本东北岩手县奥州市设立芯片设备制造厂，预期半导体产业将再有新需求。这座新厂将会是东京威力科创在奥州市的第七座工厂，至于2020年开始营运的第六厂现在已产能全满。
（3）半导体设备及材料
今年以来，SiC领域屡受资本青睐，融资不断。截至今日，已有20家SiC相关企业宣布获得融资，融资金额超23亿，融资企业包括天科合达，天域半导体，瞻芯电子，派恩杰等领先企业。
据外媒报道，对于日本最早将于今年3月底取消三种半导体材料，氟化氢，氟化聚酰亚胺，EUV光刻胶，对韩出口限制。
（4）其它
中国大陆和美国芯片战争升级促使更多公司将订单转移到中国台湾晶圆代工厂，然而据业内人士透露，台积电和其他中国台湾晶圆代工厂为中国大陆同行转移的订单提供的合同价格非常僵硬，许多要求长期合同，特定规模，甚至指定费。
美国商务部周四将14家中国企业列入，未经核实清单，其中包括至少2间香港公司，美国政府要求出口商向这 14 家中企发货前，必须加强进行尽职调查。
据日媒报道，日本知名半导体制造商东芝决定接受包括JIP在内的联盟提出的收购要约，东芝已在当天召开的董事会上作出决定，预计收购额约2万亿日元，JIP将实施公开要约收购，完成此次收购后，东芝将被私有化。
据美国商务部官员称，价值500亿美元的芯片和科学法案将禁止获得补贴的公司在中国将28纳米以上先进芯片的产能扩大5%，禁止将现有28纳米及以下较旧技术的工厂的产能扩大10%。
中国台湾数据显示，IC 芯片是电子设备，电脑和智能手机的关键部件，出口到中国大陆和香港的IC芯片同比下降31.3%，为2009年以来最严重跌幅。
2. 本周话题：半导体材料—封装基板
封装基板是一类用于承载芯片的线路板，属于PCB的一个技术分支，也是核心的半导体封测材料，具有高密度、高精度、高性能、小型化及轻薄化的特点，可为芯片提供支撑、散热和保护的作用，同时也可为芯片与PCB母板之间提供电气连接及物理支撑。封装基板的产品工艺不断地随着封装形式演进，而且在高阶封装领域替代原有的引线框架、环氧模塑料、键合金丝等传统材料。
封装基板技术用于承载芯片
资料来源：《中国集成电路》、开源证券研究所
当前封装基板可以简单的理解为是具有更高性能或特种功能的PCB，是可为芯片、电子元器件等提供电气连接、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、改善电气性能及散热性、超高密度或多芯片模块化以及高可靠性的电子基板。
集成电路封装基板在电子封装工程中的作用
资料来源：半导体封装Cu线键合材料及其工艺特性的研究，川财证券研究所
封装基板是可为芯片、电子元器件等提供电气连接、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、改善电气性能及散热性、超高密度或多芯片模块化以及高可靠性的电子基板。封装基板可以简单的理解为是具有更高性能或特种功能的PCB或薄厚膜电路基板。封装基板起到了芯片与常规印制电路板（多为母板、副板，背板等）的不同线路之间的电气互联及过渡作用，同时也为芯片提供保护、支撑、散热、组装等功效。
在电子封装工程中，电子基板（PCB）可用于电子封装的不同层级（主要用于1～3级封装的第2～5层次），只是封装基板用于1、2级封装的2、3层次，普通PCB用于2、3级封装的3、4、5层次。但是它们都是为电子元器件等提供互联、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、改善电气性能及散热性、超高密度或多芯片模块化以及高可靠性为目的。主板（母板）、副板及载板（类载板）常规PCB（多为母板、副板，背板等）主要用于2、3级封装的3、4、5层次。其上搭载LSI、IC等封装的有源器件、无源分立器件及电子部件，通过互联构成单元电子回路发挥其电路功能。
集成电路封装基板产业在电子信息产业链中的地位
资料来源：封装基板互连结构电沉积铜机理与应用研究_向静，川财证券研究所
目前，在封装基板行业还没有形成统一的分类标准。通常根据适用基板制造的基板材料、制作技术等方面进行分类。根据基板材料的不同，可以将封装基板分为无机封装基板和有机封装基板。无机封装基板主要包括：陶瓷基封装基板和玻璃基封装基板。有机封装基板主要包括：酚醛类封装基板、聚酯类封装基板和环氧树脂类封装基板等。根据封装基板制作方法不同，可以将封装基板分为有核（Core）封装基板和新型无核（Coreless）封装基板。
有核封装基板在结构上主要分为两个部分，中间部分为芯板，上下部分为积层板。有核封装基板制作技术是基于高密度互连（HDI）印制电路板制作技术及其改良技术。无核基板，也叫无芯基板，是指去除了芯板的封装基板。新型无核封装基板制作主要通过自下而上的电沉积技术制作出层间导电结构—铜柱。它仅使用绝缘层（Build-upLayer）和铜层通过半加成（SemiAdditiveProcess，缩写为SAP）积层工艺实现高密度布线。
FCBGA封装基板的演变
资料来源：半导体封装无芯基板的发展与制造研究_侯朝昭，川财证券研究所
封装基板的主要功能是实现集成电路芯片外部电路、电子元器件之间的电气互连。有核封装基板可以分为芯板和外层线路，而有核封装基板的互连结构主要包括埋孔、盲孔、通孔和线路。无核封装基板的互连结构则主要包括铜柱和线路。无核封装基板制作的技术特征主要是通过自下而上铜电沉积技术制作封装基板中互连结构—铜柱、线路。相比于埋孔和盲孔，铜柱为实心铜金属圆柱体结构，在电气传输方面性能更加优良，铜柱的尺寸也远低于盲孔的尺寸，直接在40μm左右。
有核封装基板截面
资料来源：封装基板互连结构电沉积铜机理与应用研究，川财研究所
改良型加成法制作的无核封装基板截面
资料来源：封装基板互连结构电沉积铜机理与应用研究，川财证券研究所
封装基材和基板市场及技术发展
即使是最古老的封装技术仍然在使用今天。但是，通过从线键到倒装芯片外围设备再到阵列封装、缩小I/O间距、更小的封装体和多组件模块，以实现更高密度封装是明显的趋势。
封装技术应用的演进
资料来源：Prismark，川财证券研究所
在高密度封装中，为了降低反射噪声、串音噪声以及接地噪声，同时保证各层次间连接用插接端子及电缆的特性阻抗相匹配，需要开发高层数、高密度的多层布线基板。按基板的基体材料，基板可分为有机系（树脂系）、无机系（陶瓷系、金属系）及复合系三大类。一般来说，无机系基板材料具有较低的热膨胀系数，以及较高的热导率，但是具有相对较高的介电常数，因此具有较高的可靠性，但是不适于高频率电路中使用；有机系基板材料热膨胀率稍高，散热较差，但是具有更低的介电常数，且质轻，便于加工，便于薄型化。同时由于近几十年内聚合物材料的不断发展，有机系基板材料的可靠性有极大提升，因此己经被广泛应用。
行业壁垒
投资门槛:从项目投资看，封装基板相较于传统PCB产品投资门槛高且回报周期长。（1）投资规模大：封装基板每万平米年产能对应投资额约为3000万元，高于多层硬板PCB单位月产能所需投资额1500万元，亦高于柔性线路板单位年产能所需投资额2000万元；（2）投入产出比低（年营业收入/固定资产投资额）：根据公司广州兴森集成电路板封装基板项目测算，投入产出比为0.86，低于多层板PCB项目的1.2；（3）内部收益率较低且投资回报周期长：由于封装基板是芯片的载体，影响设备运行功能，终端客户在选择供应厂商时相对谨慎，需要2-3年的客户导入期，加上封装基板产线工艺复杂、投产时间亦有拉长，封装基板投资项目通常需要2年建设期、2年投产期，前期投资时间长于传统PCB的2年，内部收益率低于传统多层PCB产品。
加工难度：加工难度方面，封装基板的制程工艺复杂程度高于传统PCB产品。随着封装基板的线宽与线距持续演进至15/15um以下，原来普通多层PCB所采用的减成法工艺（线宽/线距对应30/30um范围）已不再适用，而半加成法工艺可实现10/10um线宽/线距的超细线路工艺制造，因此在制造工艺上也更多采用半加成法等先进生产制造手段代替减成法。此外，随着IC封装基板精细线路向10μm/10μm的超细线“超连接技术”发展，精细线路工艺制造技术难度成倍增加。
半加成法工艺比减成法及加成法工艺复杂
资料来源：《中国集成电路》、开源证券研究所
封装基板加工难度高于一般电路板，一方面是线宽、线距精度高，部分制程需要用激光钻孔替代机械钻孔；另一方面，生产流程比一般电路板的内层线路环节更为复杂，而且需要进行表面粗化、绝缘层贴膜。由于FC-BGA产品层数通常为高堆叠的8-14层，而FC-CSP为2-4层板，因此FC-BGA内建层（Build-upLayer）需要多道积层工序处理，包括在双面核心板上进行ABF压膜，对特定孔位进行镭射钻孔、曝光显影，再进行电镀及蚀刻工序。内建层的层数越高、工序处理次数越多，良率也会相应受到影响。此外，FC-BGA通常以颗状形式出货，需要面临基板面积固定、单颗大小受到客户指定，材料裁切率受到影响。
行业现状
先进工艺持续迭代，推动封装基板成为PCB领域增长最快的细分产品。电子产品有两大发展趋势，其一是电子设备的尺寸向轻薄短小化发展，其二是向多功能、省电、低成本的方向演进，要求产品高度集成化，芯片的加工工艺及封装形式随之改变。与之相应的，以BGA（球栅阵列封装）、CSP（芯片基板封装）、FC（倒装芯片）等为主的封装基板应用领域扩大，封装基板向更细更小的线宽/线距发展，对应封装基板的附加值提升。根据Primark预测，2021-2026年PCB行业市场整体增长4.8%，而封装基板预计有望从2021年的142亿美元增长至2026年的214亿美元，复合增速8.6%，超过PCB行业整体的成长水平。
预计封装基板是PCB领域增长最快的细分产品
数据来源：Prismark、开源证券研究所
封装基板细分工艺对应不同的产品，主要可分为三个等级。参照《印制电路信息》，入门级产品包括CSP、PBGA，用于芯片组、DRAM、Flash产品；一般类包括一般FCCSP和FCBGA（非CPU类），可用于通信芯片组、SiP封装模组；高端类包括复杂FCBGA（CPU类）产品，可用于CPU、GPU等产品。全球范围内，中国台湾的欣兴、景硕、南亚，日本揖斐电、奥地利AT&S均有涉及高端类产品。
不同封装形式对应不同产品及用途
FC-BGA能够实现芯片高速化与多功能化的高密度半导体封装基板，可应用于CPU、GPU、高端服务器、网络路由器/转换器用ASIC、高性能游戏机用MPU、高性能ASSP、FPGA以及车载设备中的ADAS等。相较于FCCSP产品，FC-BGA层数多、面积大、线路密度高、线宽线距小，可以承载高性能运算。2019年之前，BGA封装基板主要用于显卡类应用，行业受到挖矿需求的扰动，市场规模呈现波动，2019年之后，高性能计算需求带动服务器CPU市场、AI应用带动GPU市场需求，加上头部消费电子厂商自研芯片从FCCSP转向FCBGA封装基板，市场呈现快速扩容。根据行业咨询机构Prismark测算，2021-2026年封装基板行业复合增长率达到8.6%，其中FC-BGA类产品复合增速超过10%，而FC-CSP类产品复合增速约为5%。
预计FC-BGA类封装基板具有更好的成长性
数据来源：Prismark、开源证券研究所
封装基板行业具有明显的先发优势，形成集中且稳定的供给格局。从全球市占率看，封装基板产品前五大供应商集中度远高于PCB行业整体的集中度，2020年前十大封装基板厂商集中度高达83%，远高于PCB厂商整体集中度48%，而且封装基板厂商排名更为稳定，前十大厂商已经基本锁定，PCB厂商整体仍在不断洗牌迭代的进程中，2020年东山精密、深南电路、华新电路板集团跻身全球前十大厂商。由此可见，虽然封装基板行业在产能投放初期因客户导入时间长、产品生产良率爬坡等因素导致前期回报率低，但是一旦能够在业内立足，会具有明显的先发优势。
IC载板市场集中度高且竞争格局相对稳定
数据来源：NTI、Prismark、开源证券研究所
大陆企业
深南电路、兴森科技、珠海越亚等内资厂商第一梯队已初具雏形。从营收规模看，深南电路在产能规模及营收体量上位居第一，兴森科技收入规模仅次于深南电路与珠海越亚，产品制程能力可达到一般类封装基板的水平（即包括一般类FCCSP、CSP等）。深南电路以MEMS模组类产品向存储类延伸，产能规模处于国内第一；珠海越亚产品以射频类为主，产品均价相对较高而产能规模与兴森科技相当。产品类型来看，深南电路与兴森科技均是国内可量产存储类封装基板的厂商。
深南电路、珠海越亚、兴森科技国内封装基板厂商第一梯队
资料来源：CPCA、各公司官网、开源证券研究所
内资厂商原有产能良率抬升，盈利释放。国内封装基板厂商在CSP、FC-CSP等中端封装基板制程领域产能已经跑通，深南电路无锡工厂于2019年6月连线试生产，2021年封装基板业务实现营业收入24.2亿元，毛利率达到29.1%，兴森科技2021年封装基板业务收入达到6.7亿元，毛利率为26.4%，基于国内的水电等基础产业配套优势及人力成本优势，内资厂商在一般类产品已超越台资厂商2012-2019年的毛利率水平。
深南电路封装基板营业收入位居国内首位（亿元）
数据来源：Wind、开源证券研究所
深南电路、兴森科技扩张FC-CSP产能，扩大存储类市场的竞争优势。存储类市场在CSP及FC-CSP市场中相对于手机处理器AP等高端应用盈利较薄，日系厂商与韩系厂商转向高阶产品，由国内厂商填补空缺。国内长江存储、合肥长鑫产能释放后带来强劲的需求，深南电路与兴森科技加大产能布局。
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参考资料：
川财证券：机械设备行业中国制造之高端制造：封装基板行业深度报告，先进封装推动基板需求快速增长，国内IC发展加速基板国产化；
开源证券：印制电路板行业深度报告：封装基板，产业配套与技术迭代共振，内资厂商志存高远
