2023年中国先进封装行业发展趋势,新材料和新工艺、系统级封装、先进测试技术、人工智能与大数据应用等将推动技术全面升级「图」

一、行业概述

先进封装技术(Advanced Packaging Technology)是指在集成电路制造过程中,将芯片和其他电子元件封装在一起,以提高其性能、可靠性和功能密度的一系列技术。随着摩尔定律逐渐放缓,先进封装技术成为提升电子器件性能和功能的重要手段。

1、分类

先进封装技术包括2.5D封装和3D封装,通过硅中介层和垂直堆叠实现高带宽和集成度;晶圆级封装(WLP),在晶圆级别进行封装工艺;系统级封装(SiP),将多个功能模块集成到一个封装中;扇出型封装(Fan-Out Packaging),通过扇出型重布线技术实现高I/O密度和小尺寸;以及混合信号封装,将模拟和数字电路集成在同一封装中,适用于需要混合信号处理的应用。

目前主要先进封装技术分类及描述

2、发展历程

中国先进封装行业从20世纪80年代的起步阶段开始,通过引进和学习国外技术,逐步建立起产业基础。90年代技术初步发展,2000年代在市场需求推动下快速成长,形成了一批本土封装企业。进入2010年代,中国在先进封装技术上实现了突破,逐渐参与国际竞争。2020年代以来,中国企业在技术创新和产业链整合方面取得了显著进展,提升了全球影响力,推动行业向高质量发展方向迈进。

中国先进封装行业发展历程

二、行业政策

自2014年设立以来,先后进行了多轮大规模投资,重点支持半导体制造、封装测试等环节,助力国内先进封装企业的快速发展。各地政府也设立了专项资金,支持本地先进封装企业的发展,包括技术研发、设备采购和市场开拓等方面。其中2024年河南省人民政府发布《关于印发河南省加快制造业“六新”突破实施方案的通知》中指出:加快布局发展氮化镓、碳化硅、磷化铟等半导体材料,开发Micro—LED(微米发光二极管)、OLED(有机发光二极管)用新型发光材料,薄膜电容、聚合物铝电解电容等新型电子元器件材料,电子级高纯试剂和靶材、封装用键合线、电子级保护及结构胶水等工艺辅助及封装材料。

中国先进封装行业相关政策梳理

相关报告:华经产业研究院发布的2024-2030年中国先进封装行业市场发展监测及投资潜力预测报告

三、行业产业链

1、产业链结构

中国先进封装行业的产业链包括上游的材料供应和设备制造、中游的封装测试服务以及下游的终端应用市场。上游环节提供半导体材料、封装材料、化学材料和封装设备,确保封装工艺的顺利进行;中游环节集中在芯片封装和测试,提升芯片性能和可靠性;下游环节涵盖消费电子、通信设备、高性能计算、汽车电子和物联网等应用领域,推动先进封装技术的广泛应用和市场需求。

先进封装行业产业链结构示意图

2、下游

市场需求的增加促使封装测试企业不断投入研发,提升先进封装技术水平,包括2.5D/3D封装、扇出型封装等。企业在技术方面的投入和创新有助于推动整个行业的技术进步,缩小与国际领先水平的差距。随着市场规模的扩大,封装测试企业有更多资源进行设备升级和工艺优化,推动产业向高附加值方向发展。通过引入自动化、智能化设备和先进工艺,提高生产效率和产品质量,推动产业升级。

2018-2023年中国封装测试行业市场规模变化

四、行业发展现状

1、全球

随着摩尔定律逐渐放缓,传统的芯片缩放已难以持续提升性能和降低成本,先进封装技术成为提升芯片性能和功能密度的重要手段。人工智能(AI)、5G通信、物联网(IoT)、高性能计算(HPC)和汽车电子等新兴应用领域对高性能、小型化和低功耗芯片的需求不断增长,推动了先进封装技术的应用,促使全球先进封装行业市场规模快速增长,预计至2026年全球先进封装行业市场规模将上涨至482亿美元。

2019-2026年全球先进封装行业市场规模变化

从市场结构来看,Flip-chip占据最大份额,是市场的主要部分。Flip-chip技术由于其高性能和高密度的特点,被广泛应用于各种高端电子设备中,如智能手机、平板电脑和高性能计算设备。3D stacked(3D堆叠封装)份额较小,但代表了未来发展趋势之一。3D堆叠封装技术能够显著提高集成度和性能,广泛应用于高性能计算、存储器和数据中心等领域。

全球先进封装行业市场结构占比情况

受到下游消费电子、高性能计算机、汽车电子等领域需求的增长,带动先进封装行业快速发展。传统芯片缩放难以继续快速提升性能和降低成本,先进封装技术成为提升芯片性能和功能密度的关键。同时2.5D和3D封装、扇出型封装、晶圆级封装等技术的成熟和推广,使得更多芯片采用先进封装工艺。预计到2024年全球先进封装行业渗透率约上涨至49%。

2019-2024年全球先进封装行业渗透率变化

2、中国

中国先进封装行业起步较晚,但受到下游行业需求的推动,中国在全球先进封装市场中的份额逐步提升,已成为全球先进封装技术的重要参与者和市场驱动力量。其中中国企业在2.5D和3D封装、扇出型封装(Fan-Out Packaging)、晶圆级封装(WLCSP)等先进封装技术领域取得了显著进展。大规模的研发投入和技术创新推动了先进封装技术的应用和普及,带动行业市场规模快速上涨,预计2025年中国先进封装行业市场规模将上涨至1137亿元。

2020-2025年中国先进封装行业市场规模

虽然中国先进封装行业渗透率稳步提高,但目前渗透率任然低于全球平均水平。受益于人工智能、服务器、数据中心等行业需求放量的影响,行业技术快速更新,预计2024年中国先进封装渗透率将提升至40%。

2029-2024年中国先进封装行业渗透率变化

五、市场竞争格局

1、竞争格局

中国先进封装行业技术壁垒较高,先进封装技术(如2.5D/3D封装、扇出型封装等)的研发和生产需要高水平的技术和设备,这使得市场竞争集中在少数技术领先的企业之间。同应用领域(如消费电子、汽车电子、高性能计算等)对先进封装技术的需求多元化,企业需要具备多领域的技术能力,市场竞争复杂且激烈。目前行业集中度较高,占据最大份额的为长电科技。

中国先进封装行业市场竞争格局

2、重点企业

长电科技是中国领先的半导体封装和测试企业之一,其先进封装业务在国内外市场上都具有重要影响力。长电科技在2.5D和3D封装技术领域有显著的技术积累和市场应用,能够提供高性能、高密度的封装解决方案,广泛应用于高性能计算和数据中心等领域。2023年公司先进封装产量约为17324百万颗,销量约为17355百万颗。

2020-2023年长电科技先进封测产销量变化

六、发展趋势

1、2.5D和3D封装技术

2.5D和3D封装技术将进一步提升芯片的集成度和性能,满足高性能计算、人工智能和数据中心对高密度和高带宽互连的需求。随着芯片功耗的增加,3D封装将更加关注散热管理技术,确保高性能芯片的稳定运行。

2、扇出型封装

扇出型封装技术将进一步提高I/O密度,满足移动设备、物联网和可穿戴设备对小型化和高性能的需求。扇出型封装将集成更多功能模块,如传感器、处理器和存储器,实现更高的系统集成度。

3、晶圆级封装

晶圆级封装技术将广泛应用于传感器和MEMS器件,推动物联网、智能家居和医疗电子的微型化发展。通过优化工艺流程和提高良率,降低晶圆级封装的成本,使其在更多应用场景中具备竞争力。

4、混合信号封装

混合信号封装技术将实现模拟和数字电路的高度集成,适用于通信设备、汽车电子和工业控制等领域。注重封装的可靠性和稳定性,满足汽车电子和工业应用对高可靠性的需求。

5、新材料和新工艺

引入新型封装材料,如高导热材料、低介电常数材料和环保材料,提高封装的热管理能力和电性能。采用更先进的封装工艺,如微细加工、激光加工和自动化生产线,提高生产效率和封装精度。

6、系统级封装

系统级封装将更多芯片集成到一个封装内,实现系统功能的集成,提高产品的性能和功能密度。广泛应用于5G通信、物联网设备、智能家居和可穿戴设备,推动更多终端产品的小型化和多功能化。

7、先进测试技术

引入更多自动化测试设备和技术,提高测试效率和准确性,满足大规模生产的需求。加强对高可靠性封装的测试,包括环境适应性测试、长期可靠性测试等,确保产品在复杂应用环境中的稳定性。

8、人工智能与大数据应用

结合人工智能和大数据技术,优化封装工艺和生产流程,实现智能制造,提高生产效率和产品质量。通过大数据分析,预测封装过程中的潜在故障,提前采取措施,提高生产线的稳定性和良率。

华经产业研究院通过对中国先进封装行业海量数据的搜集、整理、加工,全面剖析行业总体市场容量、竞争格局、市场供需现状及行业典型企业的产销运营分析,并根据行业发展轨迹及影响因素,对行业未来的发展趋势进行预测。帮助企业了解行业当前发展动向,把握市场机会,做出正确投资决策。更多详细内容,请关注华经产业研究院出版的2024-2030年中国先进封装行业市场发展监测及投资潜力预测报告

本文采编:CY1265

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