2024年先进封装之板级封装专题报告：产业扩张，重视设备机遇

板级封装：先进封装重要方向，有望迎 来快速发展

什么是板级封装

板级封装技术（Panel level package，PLP）：在大幅面内实现扇出布线的先进封装工艺。板级封装是 指包含大板芯片重构、环氧树脂塑封、高密重布线层（RDL）制作等精密工序的先进封装技术。是在晶圆级 封装技术的基础上，考虑到晶圆尺寸限制以及封装利用率低的问题，发展应用大尺寸面板作为芯片塑封前载 体，通过增大产能来降低单颗产品成本的技术。

板级封装能够将多个芯片、无源元件和互连集成在一个封装内，与传统封装方法相比，板级封装提供了更 大的灵活性、可扩展性和成本效益。

扇出型封装发展前景好，分为扇出型晶圆级封装和扇出型板级封装。 • 扇入与扇出（Fan in、Fan out）：区别在于凸点是否超出裸片（Die）的面积，扇入型的IO Bump一般 只在Die/Chip投影面积内部；扇出型则超出了裸片面积，从而提供了更多的IO Bump。 扇出型封装发展前景优异。随着半导体行业发展，28 nm及以下工艺节点逐渐成为主流，传统扇入型封 装已经不能完成在其芯片面积内的多层再布线和凸点阵列排布。扇出型封装突破了I/O引出端数目的限制， 通过圆片/晶圆重构增加单个封装体面积，之后应用晶圆级封装的先进制造工艺完成多层再布线和凸点制 备，切割分离后得到能够与外部电性能互连的封装体。 扇出型封装分为扇出型晶圆级封装（FOWLP）与扇出型板级封装（FOPLP）。二者区别在于载板，板级 封装重组载板由8寸/12寸wafer carrier转换为大尺寸方形面板。

目前板级封装适用于中低端应用，与WLP应用领域互补；随着技术发展，PLP逐步向10um线宽以下市 场发展。FOPLP与FOWLP各自有各自的细分方向，目前行业内扇出型晶圆级封装（FOWLP）应用于 I/O 密度高和细线宽/线距的高端应用，而扇出型板级封装（FOPLP）则关注于I/O密度低和粗线宽/线距的低 端或中端应用，这样扇出型板级封装（FOPLP）可以更好的发挥成本优势，基于扇出型板级封装 （FOPLP）技术，可以实现更高的封装组件密度和性能。目前FOPLP随着技术的发展也在逐渐向10um以 下的应用拓展，能够进一步在高密度布线、小间距封装市场发挥作用。

降本提效，板级封装前景广阔

面积利用率高，减少物料损耗：晶圆的圆形和芯片的矩形不一致，封装的过程中晶圆出现浪费，而面板 本身是矩形的，可以大幅减少浪费。将300mm晶圆级封装与515*510mm板级封装相比，板级封装芯片 占用面积比达到93%，而晶圆级封装只有64%。板级封装可大幅提高材料利用率； 封装效率提高，规模效应强：板级封装的面板尺寸有510mm*515mm、600mm*600mm等，远大于晶 圆面积，因此封装效率提高。 更大的有效曝光面积。当前，应用于HPC、IDC、AI等领域的GPU、FPGA等大尺寸超高密度芯片产品尺 寸达到60mm x 60mm以上，大尺寸产品需要采用拼接的方式进行图形曝光，产能受限、良率降低，而 板级封装能够轻松应对大尺寸产品，具备更高产能、提升良率。

板级封装面积利用率高减少浪费、一次封装芯片数量多，封装效率更高，规模效应强，具备极强成本优 势。根据Yole，随着基板面积提升，芯片制造成本下降，从200mm过渡到300mm大约节省25%的成本， 从300mm过渡到板级，节约66%的成本。

行业扩产，板级封装产业化进展有望加快

众多企业布局板级封装。板级封装市场参与者包括：半导体OSAT(外包半导体组装测试厂商)、IDM(集成器 件制造商)、晶圆代工厂(Foundry)等，且斥资巨大。目前，三星、日月光、力成科技、群创、华润微、奕斯 伟、Nepes等都已切入板级封装。 面板厂亦有望跨界板级封装。面板厂通过设备改造升级，以及RDL等新工艺段设备导入，可快速投入板级 封装，并且可以降低资本开支和生产成本。因此面板厂亦有望投入资本开支，跨界至板级封装市场，有望加 快板级封装产业化进程。

大陆首座高端板级封测项目投产，产业已发展至量产阶段。根据半导体国产化，2023年4月，成都奕成科 技有限公司（简称“奕成科技”）高端板级系统封测集成电路项目点亮投产仪式在成都高新西区举行。该项 目的投产标志着中国大陆首座板级高密系统封测工厂正式进入客户认证及批量试产阶段。奕成科技是国内先 进板级系统封测服务提供商，其技术平台可对应2D FO、2.xD、3D PoP及FCPLP等先进系统集成封装，奕成 科技以板级系统封测技术为核心，协同半导体前后端，为客户提供一站式定制化封测解决方案。 板级封装扩产，产业化进程有望加快。根据成都高新2024年2月新闻，奕成科技正为二期产线的扩产进行 着设备移机与调试，其洁净室（产线）总面积约20000㎡，无尘等级分别为百级、千级和万级，同时该工厂 也是中国大陆封测领域最高标准的洁净厂房。

板级封装工艺与设备

板级封装制造工艺

板级封装工艺分为先芯片（Chip First）和后芯片（Chip Last）两种 。先芯片（Chip First）： 是指先制备好芯粒将其放于不同形式的Carrier 上，然后制备RDL层最后贴焊锡 球。后芯片（Chip Last）：是指先将RDL制备好，然后贴装芯粒，塑封最后再贴焊锡球。 Chip First 工艺又可以进一步细分为Face up和Face down工艺。 Face up工艺：面朝上是让芯片的线路面朝上，采用RDL工艺的方式构建凸块，让I/O接触点连接，最后 切割单元芯片。 Face down工艺：面朝下与面朝上的区别主要在于芯片带有焊盘一侧的放置方向不同。

重视设备投资机遇

板级封装推动封测设备市场空间增长

半导体封装设备市场空间： 根据SEMI数据，2022年全球半导体设备市场规模为1076亿美元，同比增长5%。2022年中国大陆半 导体设备销售额为282.7亿美元，同比下降5%。 根据SEMI数据，2021年全球半导体封装设备市场规模为71.7亿美元，占同期全球半导体设备市场规 模的比例约为7%。

先进封装推动封装设备市场空间增大。先进封装推动传统封装设备“量价齐升”。先进封装工艺复杂 度提升，且封装对象更小、更多、更轻薄，对半导体封测设备的精度提出更高要求，且推动其需求量 的增加，封测设备需求量价齐升；

板级封装对设备提出更高要求。（1）设备需支持大尺寸板级加工能力； （2）翘曲：在塑封和移除载板时基板会产生不规律翘曲现象，且翘曲值伴随基板尺寸增大而呈平方式 增大，因此对设备、材料、制造工艺提出更高要求。

以部分环节设备为例：固晶机：基板尺寸更大，对应机台尺寸更大，Pick & Place动作的路径更长，对机台的效率、运动机构 的一致稳定、视觉系统的软硬能力、信息综合处理的能力和有效性都提出更高要求。 曝光设备：曝光面积增大，同时基板翘曲对曝光设备纠偏提出更高要求。 塑封设备：塑封面积增大，对设备压力控制、温度控制提出更高要求。

板级封装带来新设备需求

板级封装带来RDL、Bump工艺需求增长，同时板级封装也可兼容2.XD/3D工艺。 RDL（ReDistribution Layer，重布线层）：是实现芯片水平方向互连的关键技术，可将芯片上原来 设计的I/O焊盘位置通过晶圆级金属布线工艺变换位置和排列，形成新的互连结构。 RDL的工艺流程：（1）形成钝化绝缘层并开口；（2）沉积粘附层和种子层；（3）光刻显影形成线 路图案并电镀填充；（4）去除光刻胶并刻蚀粘附层和种子层；（5）重复上述步骤进行下一层的RDL 布线。RDL需要的设备包括曝光设备、PVD设备、电镀设备等。

金/铜凸块工艺：（1）采用溅射或其他物理气相沉积的方式再晶圆表面沉积一层Ti/Cu等金属作为电 镀的种子层；（2）在晶圆表面涂一定厚度的光刻胶，并运用光刻曝光工艺形成所需要图形；（3）对 晶圆进行电镀，通过控制电镀电流大小、电镀时间等，从光刻胶开窗图形底部生长并得到一定厚度的 金属层；（4）去除多余光刻胶。 锡凸块工艺：与铜柱凸块流程相似，凸块结构主要由铜焊盘和锡帽构成（一般配合再钝化和RDL 层） ，差别主要在于焊盘的高度较低，同时锡帽合金是成品锡球通过钢板印刷，在助焊剂以及氮气环境下 高温熔融回流与铜焊盘形成的整体产物。锡凸块一般是铜柱凸块尺寸的3~5 倍，球体较大，可焊性更 强（也可以通过电镀形成锡球）。 铜镍金凸块工艺：采用晶圆凸块的基本制造流程，电镀厚度超过10μm 以上的铜镍金凸块。新凸块替 代了芯片的部分线路结构，优化了I/O 设计，大幅降低了导通电阻。

设备国产化推进，板级封装降本诉求强加快进程

半导体设备国产化率持续提升。随着海外政策限制、国内产业持续投入发展，半导体设备国产化率持 续提升。根据SEMI（国际半导体产业协会）数据显示，中国大陆半导体设备市场在2013年之前占全 球比重小于10%，2021年中国大陆在全球市场占比实现28.86%，中国大陆半导体设备市场份额保持 上升趋势。

半导体封测设备国产化空间大。根据MIR数据，2021年大陆封测设备总和国产化率仅10%，其中贴片 机、划片机等环节的国产化率仅3%，半导体封测设备国产化空间大。先进封装是后摩尔时代发展方向 ，也是国内半导体产业实现突围的重要方式，突破封锁限制诉求下，先进封装设备国产化需求和进展 有望加快。

板级封装的核心优势在于成本，国产设备有望快速导入。一方面，美国对中国半导体产业的限制不断 升级，设备国产化需求紧迫；另外，板级封装的核心优势是成本，降本诉求强烈，有利于国产设备导 入。

重点公司分析

新益昌：国产固晶机龙头，半导体固晶机快速发展

公司是国内固晶机龙头。公司成立于2006年，目前公司已经成为国内LED固晶机、电容器老化测试智能制造 装备领域的领先企业，同时凭借深厚的研发实力和持续的技术创新能力，成功进入了半导体固晶机和MiniLED 固晶机市场。此外，公司部分智能制造装备产品核心零部件如驱动器、高精度读数头及直线电机、音圈电机等 已经实现自研自产，是国内少有的具备核心零部件自主研发与生产能力的智能制造装备企业。

公司业绩持续增长。2023年前三季度公司营业收入为8.30亿元；归母净利润为0.56亿元。2023年前三季度公 司销售毛利率和销售净利率分别为34.56%、6.40%。

半导体固晶机市场规模大，进口依赖度较高。根据Yole development，预计2024年全球半导体固晶机市场 规模为10.83亿美元。国内企业主要向ASMPT和BESI采购半导体固晶机，进口依赖度较高。

公司半导体固晶机快速发展，行业认可度高。公司在半导体设备领域已具有较强的市场竞争力及较高的品牌 知名度，封测业务涵盖 MEMS、模拟、数模混合、分立器件等领域，客户包括晶导微、灿瑞科技、扬杰科技、 通富微、固锝电子、华天科技等知名公司。公司半导体固晶设备近年来客户导入顺利，受到业内认可，业务收 入得到快速增长。

芯碁微装：直写光刻设备龙头，先进封装打开成长空间

公司是直写光刻设备龙头。公司成立于2015年，以直写光刻底层技术为核心，发展PCB、泛半导体、光伏铜 电镀三大领域。直写光刻是应用广泛的图形化工艺，公司技术在该领域处于领先水平，是以微纳直写光刻技术 为核心的平台型企业。

公司业绩快速增长，盈利能力稳定。2023年前三季度公司营业收入为5.24亿元；归母净利润为1.20亿元。 2023年前三季度公司销售毛利率和销售净利率分别为42.83%、22.61%。

直写光刻在先进封装光刻领域具备优势，公司有望受益于先进封装发展。先进封装形式更为灵活，例如芯片 重构后存在位置偏移等情况，而掩膜光刻的图案难以直接改变。直写光刻采用数字化掩膜版，更加灵活，因此 在先进封装领域更具优势。公司WLP2000光刻机，可用于先进封装的 BUMP、RDL、WLP等工艺，有望受益 于先进封装行业发展。

光力科技：国内半导体划片机设备龙头

公司已成为半导体封测设备以及关键零部件领域龙头企业。公司通过持续收购LP、LPB、ADT等公司迅速进入 了半导体划片机及核心零部件空气主轴领域，根据公司2022年4月12日发布的投资者调研纪要，公司的半导体 划片设备最关键的精密控制系统可以对步进电机实现低至0.1微米的控制精度，处于业内领先水平。公司有望充 分受益于行业国产替代。 2023年前三季度公司营业收入为4.83亿元；归母净利润为0.75亿元。2023年前三季度公司销售毛利率和销售 净利率分别为52.13%、15.67%。 公司半导体划片机竞争力强。公司是全球排名前三的半导体切割划片装备企业，并同时拥有切割划片量产设 备、核心零部件——空气主轴和刀片等耗材的企业，可以为客户提供个性化的划切整体解决方案。公司高端切 割划片设备与耗材可以用于先进封装中的切割工艺。公司与日月光、嘉盛半导体、长电科技、通富微电、华天 科技等国内外封测头部企业建立了稳定的合作关系。

耐科装备：国内塑封设备知名企业

公司是国内半导体封装及塑料挤出成型智能制造装备领域知名企业。在半导体封装装备领域，作为国内为数 不多的半导体封装设备及模具国产品牌供应商之一，公司已成为通富微电、华天科技、长电科技等头部半导体 封装企业的供应商。通过差异化的自主创新和研发，经过多年的发展，掌握了成熟的核心关键技术和工艺，公 司半导体封装设备与国际一流品牌如日本 TOWA、YAMADA 等同类产品的差距正逐渐缩小。在挤出成型装备 领域，公司产品远销全球 40 多个国家和地区，服务于德国 Profine GmbH、美国Eastern Wholesale Fence LLC、比利时 Deceuninck NV 等众多全球著名品牌，出口规模连续多年位居我国同类产品首位。

公司业绩持续增长。2023年前三季度公司营业收为1.36入亿元；归母净利润为0.32亿元。2018-2020年， 公司毛利率下降，近年随着成本和费用管控，公司盈利能力企稳回升。

报告节选：

编辑：火腿肠