20231213_中银国际_先进封装设备行业深度先进封装趋势起资本开支繁荣期助力设备_44页.pdf

电子 证 券 研 究 报告 行业深度 年 月 日 强 于 大 市 公 司名称 股 票代码 股价 评级 芯源微 688037.SH 人民币 145.00 增持 盛美上海 688082.SH 人民币 111.10 增持 赛腾股份 603283.SH 人民币 75.78 买入 资料来源：Wind，中银证券 以 2023 年 12 月 11 日 当地 货币收 市价为标 准 相 关 研 究报 告 存储行业 事件点 评 边缘 行业 点评 智能硬件 新品 发 布 前瞻 中 银 国 际证 券 股份 有 限公 司 具 备 证 券投 资 咨询 业 务资 格 证 券 分 析师：苏凌 瑶 证券投资咨询业务证书编号：S1300522080003 联 系 人：茅 珈 恺 一般证券业务证书编号：S1300123050016 联 系 人：李 圣 宣 一般证券业务证书编号：S1300123050020 先 进 封 装 设 备 行 业 深 度 先 进封装 趋势起，资本开 支繁荣期 助力设 备 后 摩 尔 时代，先进 封 装 重 要性 日 益 凸显。随着 半 导体 巨头 入 局 先进 封 装赛 道，行 业 资 本开 支 迎来 繁 荣期，这 也 为 设备 厂 商提 供 了良 好的 成 长 环境。支撑评级的要点 后 摩 尔 时代，Chiplet 先 进 封 测 大 势所 趋。随着先进制程 升级难 度持续 增加，设计 和投片 成本日 益高昂，先进 封装成 为后摩 尔时代 弥补芯 片性能 和成 本 的 重 要 解 决 方 案 之 一。先 进 封 装 将 芯 片 间 的 通 信 方 式 从 传 统 的 引线或 基板升 级为 Wafer，从 而实 现通信 速度的 提升。根 据集 微咨询 预估，未来 用于 5G、高性能 运算、智 能驾驶、AR/VR、物 联网等 场景的 高端芯 片需 求将持 续增加，其 大量依赖 于先进 封装。根据 Yole 的预 估，20222026年，全球 先进封 装市场 规模将 从 379 亿美元 增长至 482 亿 美元，CAGR 达到 6.2%。国 际 巨 头纷 纷 布局 先 进封 装赛 道，行 业资 本 开支 迎 来繁荣 期。随着业 内认识 到 先 进 封 装 对 于 对 抗 摩 尔 定 律 放 缓 的 重 要 性，全 球 半 导 体 主 要 厂 商 纷纷 提高对 先进封 装的资 本开支。根据 Yole 数 据，2021 年 全球包 括 Intel、TSMC、Samsung 等 在 内的主 要厂商 在先进 封装领 域资本 开支达 到 110 多亿 美元。2022 年全 球包括 Intel、TSMC、Samsung 等 在 内 的主要 厂商在 先进 封装领 域资本 开支达 到 150 多亿 美元。国 产 设 备商 在 先进 封 测领 域大 有 可 为。根据 SEMI 预估，2023 年 全球后道 封装设 备市场 规模将 达到 45.9 亿美 元，并 在 2024 年 增长 至 53.4 亿美元。国产设 备厂商 纷纷布 局先 进封装 设备赛 道。北方 华创 面向先 进封装 的UBM/RDL 金属沉积设备、TSV 金 属 沉 积 设 备、TSV 刻 蚀 设 备、全 新DESCUM 设 备 已经 正式投放 市场或 已经完 成研发。芯源 微 面向 先进封 装的 单片湿 法刻蚀 设备、单片湿 法去胶 机、单片清 洗机、涂 胶显影 设备已 经正 式 投 放 市 场。盛 美 上 海 在 先 进 封 装 电 镀 设 备 和 清 洗 设 备 领 域 亦 有 诸 多布 局，公司 已经成 功开发 先进 封装电 镀设备、3D TSV 电 镀设备，多款设备 也处于 研发和 量产前 期。投资建议 推荐 芯碁 微装。直写光 刻有望 成为解 决先进 封装产 能桎梏 的关键，PCB 产业 转移趋 势有望 为公司 传统业 务带来 增量需 求。推荐 芯源 微。公司 前道涂 胶显 影设备 有望实 现对东 京电子 的国产 替代，后道 涂胶显 影设备 持续突 破新兴 客户，清洗设 备竞争 力稳健 提升。推荐 盛美 上海。公司 清洗 设备 有望持 续受益 于国产 替代需 求，先进 封装湿法 设 备 在 行 业 资 本 开 支 繁 荣 期 内亦有 望 稳 健 增 长，先 进 电 镀 设 备 也 进 入量 产验证 阶段，放量在 即。推荐 赛腾 股份。公司通 过收购 Optima 切 入 半导 体设备赛 道，客 户包括 三星、海力士 等国际 龙头存 储厂 商。公司 产品基于 性能 优势，有望打 开国内先 进封装 市场空 间并直 接受益 于全球 先进封 装扩产 趋势。同时建 议 关 注 大 族 激 光 的 键 合 设 备 和 光 力 科 技 的 切 片 设 备 在 国 产 供 应 链中 的突破 进展。评级面临的主要风险 下 游市场 需求不 及预期。行业 竞争格 局加剧。技术 研发和 验证进 度不及 预期。地缘 政治冲 突缓和，美国 放开科 技制裁。2023 年 12 月 13 日 先 进封装 设备行 业深度 2 目录 后摩尔 时代，先进封装重 要性日益凸显.摩 尔定律 逼近物 理极限，先进 封装重 要性提 升.5 先 进封装 能有效 提高芯 片内部 的互联 密度和 通信速 度.6 人 工智能 等新兴 应用对 先进封 装需求 快速增 长.7 国际巨 头押注先进封装赛 道，行业资本开支 旺.国 际巨头 纷纷布 局先进 封装赛 道，前 道晶圆 厂优势 明显.9 先 进封装 产能紧 缺，行 业资本 开支旺.11 先进封 装推动产业革新，国产供应链价值重 塑.先 进封装 是前道 工序的 衍生.14 半 导体设 备市场 复苏在 即，国 产供应 链持续 发力.16 投资建 议.风险提 示.芯 源微.20 盛 美上海.28 赛 腾股份.35 XVBYvMtOsRoPqOsRqNrOpOaQ9R7NnPoOmOpMkPqRmOkPnMtP8OnNxOvPoOoOvPtRmQ2023 年 12 月 13 日 先 进封装 设备行 业深度 3 图表目录 图表 先进工 艺设计成 本快 速增长.图表 全球主 要晶圆厂 先进 制程技 术节 点规划.图 表 全球封 装技术演 进趋 势.图表 台积电 先 进封 装的结 构.图表 各类型 先进封装 技术 在终端 的应 用情况.图表 全球封 测市场规 模预 估.图表 全球先 进封装市 场规 模预估.图表 台积电 的 技术 已经 迭代至 第五 代.图表 台积电 的 和 封装技 术.图表 英特尔 的 封装技术.图表 国际 巨头 相继布 局先 进封装 技术.图表 全球高 性能封装 技术 市场规 模.图表 台积电 营 业收入 预估.图表 年 全球 主要 厂商 先进封 装资 本开支.图表 年 全球 主要 厂商 先进封 装资 本开支.图表 晶圆制 造和封测 的工 序.图表 晶圆级 封装的常 见工 艺流程.图表 先通孔、中通孔、后 通孔 的 结构.图表 硅通孔 工 艺的 主要流 程.图表 全球半 导体设备 市场 规模预 估.图表 北方华 创适用于 先进 封装环 节的 设备.图表 芯源微 适用于先 进封 装环节 的设 备.图表 盛美上 海适用于 先进 封装环 节的 设备.图表 报告中 提及上市 公司 估值表.图表 芯源微 专注于半 导体 设备领 域多 年.图表 芯源微 主要股东 明细.图表 芯源微 主要产品 和客 户.图表 芯源微 营业收入 和净 利润明 细.图表 芯源微 毛利率和 净利 率明细.图表 芯源微 研发费用 和研 发费用 率.图表 芯源微 各半导体 设备 业务营 业收 入.图表 芯源微 盈利预测.图表 芯源微 和同行企 业估 值对比.图表 盛美上 海发展历 史.图表 盛美上 海前十大 股东 中的重 要股 东.图表 盛美上 海营业收 入和 增长率.2023 年 12 月 13 日 先 进封装 设备行 业深度 4 图表 盛美上 海净利润 和增 长率.图表 盛美上 海毛利率 和净 利率.图表 盛美上 海销售、管理、研发 费用 率.图表 主 要产品 演变 情况和市 场空 间.图表 盛美上 海各半导 体设 备业务 营业 收入.图表 盛美上 海盈利预 测.图表 盛美上 海和同行 企业 估值对 比.图 表 赛腾股 份发展历 程.图表 赛腾股 份股权结 构.图表 赛腾股 份主要产 品.图表 年 公司 营收 行业 构成.图表 公司营 收产品构 成.图表 公司营 收增长稳 定.图表 公司盈 利能力持 续提 升.图表 公司毛 利率净利 率稳 步提升.图表 公司费 用管控能 力较 好.图表 产 品 解 决方 案.图表 全球及 中国量测 设备 市场规 模.图表 年 全球 量测 设备 市场竞 争格 局.图表 赛腾股 份 盈利预 测.图表 赛腾股 份和同行 企业 估值对 比.2023 年 12 月 13 日 先 进封装 设备行 业深度 5 后 摩 尔 时 代，先进 封 装 重 要 性 日益 凸 显 摩 尔定 律逼近 物理 极限，先进 封装重 要性 提升 先进工艺设计成本日渐高昂，先进封装性价比凸显。根 据 摩 尔 定 律，芯 片 内 部 的 晶 体 管 数 量 每 隔1824 个月 翻番，同 时性能提 升一倍。随着半 导体技 术逐 渐逼近 物理极 限，晶体 管尺 寸的微 缩也越 来越 困难。根据芯 东西数 据，芯 片制程 从 65nm 升级到 5nm，其 制 程 提升约 7 代，而芯 片设计 成本增长 了接 近 20 倍，从 0.24 亿美 元提升 至惊人 的 4.76 亿美 金。先 进制程 芯片的 开发成 本令芯 片设计 企业 越来越 难以承 受。图表 1.先 进 工艺 设 计成 本快 速 增 长 资料来源：芯东 西，中 银证券 先 进 工 艺进 步 速度 放 缓，摩尔 定 律 难以 为 继。二十一 世纪 以来，芯片在 2015 年 进入 14nm 时 代，在2017 年 进入 10nm 时 代，在 2018 年进 入 7nm 时 代，在 2020 年进 入 5nm 时 代，在 2022 年进 入 3nm时 代。根据 TrendForce 数据，台 积电预 计将于 2025 年推 出 2nm 工 艺 节点。全球 芯片 制程从 3nm 升级到 2nm 预 计 将耗时 三年，这 比正常 的摩尔 定律升 级时间 1824 个月 要多出 一年多的 时间，这 也反映 摩尔定 律越来 越逼近 物理极 限。图表 2.全 球 主要 晶 圆厂 先进 制 程 技术 节 点规 划 资料来源：Digitimes，超能 网，中 银证券 随 着先进 工艺成 本的上 升和技 术升级 难度的 增加，先进封 装被视 为延续 摩尔定 律的重 要途径。24.0 39.0 62.9 104.2 178.5 232.3 349.2 476.0 010020030040050065nm 45/40nm 28nm 20nm 16/14nm 10nm 7nm 5nm单位：百万美元2023 年 12 月 13 日 先 进封装 设备行 业深度 6 先 进封 装能有 效提 高芯片 内部 的互联 密度 和通信 速度 封 装 技 术迭 代，封 装 尺寸 与互 联 密 度不 断 提升。根据 Yole 对半 导体封 装技术 发展历 史的回 溯，1990年 代开始，以“Flip-Chip”和“WLCSP”为 代表的 封装技 术推 动半导 体封装 进入先 进封装 技术领 域。2010年 代开始，以“2.5D Si interposers”和“2D/3D packaging”为 代表的 封装技 术 实现 了更小 的 I/O 节点和 更大 的封装 尺寸。更大的 封装密 度成为 先进封 装的重 要发展 趋势之 一。图表 3.全 球 封装 技 术演 进趋 势 资料来源：Yole，OFweek，中银 证 券 Chiplet 是 提 升 芯 片 内 高速 互联的 关键。采用传 统封装的 芯片系 统中，芯片 和芯片间 的互联 依赖于 电路 板上的 互联技 术，如 PCIe、Rapid I/O 等。Chiplet 技 术将 多个 Die 集 成在同 一颗芯片 内部，实现 了片内 Die 间通 信（Serdes、AIB/MDIO 等）。随着 单颗芯片 可集成 的晶体 管数量 越来越 多，工 艺节点越 来 越 小，隧 穿效 应 逐渐 明显，漏 电问 题 愈发 凸 显，这导 致 频 率提 升 接近 瓶 颈。为进 一 步 提升 系统性 能，芯片 由单核 向多核 异构 系统发 展。Chiplet 技 术通过 在物理 层、接口 层、通信层、协议层 的多种 技术，提升了 Die 间通信的 速率。图表 4.台 积电 CoWoS-S 先 进 封 装 的结 构 资料来源：与非 网，Wikichip，中银证券 2023 年 12 月 13 日 先 进封装 设备行 业深度 7 根据 Wikichip 数 据，以台 积电 CoWoS（Chip on Wafer on Substrate）技 术为例，CoWoS 将有 源硅芯片、中介 层、基 板三层 堆叠为 立体封 装结构，芯片 间的通 信方式 从传统 的引线 或基板 升级为 Wafer，进 而实现 通信速 度的提 升。目 前几乎 所有的 人工智 能和加 速器芯 片都是 基于台 积电的 CoWoS 工艺平 台。根 据与非 网数据，目 前片外通 信绝大 多数依 赖于 PCIe 接口，PCIe 6.0 16 接 口理论上 可以实现 128GB/s的 通信速 度。根 据谷歌 云服务 中心公 布的数 据，应 用在 AI 大模型 上的 TPU 内部通 行速度 已 经达 到1000PB/s，这是 PCIe 6.0 通信 速度的 8,192,000 倍。可以 说，Chiplet 是 提升 芯片内高 速互联 的关键。人 工智 能等新 兴应 用对 先 进封 装需求 快速 增长 一 方 面，消 费 电子 等 终端 产品 对 设 备需 求 越来 越 小型 化，对 应 的芯 片 封装 尺 寸要 求也 越 来 越高；另一 方面，5G、高性 能运算、智 能驾驶、AR/VR、物 联 网对 芯片的 性能提 出了更 高的要 求，对应 的芯片 封 装 密度 要 求也 越 来越 高。芯 片 只有 提 供更 小 的尺 寸和 更 好 的能 耗 才能 满 足下 游领 域 的 需求。先进 封装凭 借更高 的互联 密度和 更快的 通信速 度，得 到愈加 广泛的 应用。图表 5.各 类 型先 进 封装 技术 在 终 端的 应 用情 况 资料来源：集微 咨询，中银证 券 根 据集微 咨询预估，在 5G、汽 车电子、可 穿戴、人 工智能、数 据中心 等应用 需求的推 动下，20222026年 全球封测 市场 规模将 从 815 亿美 元增长至 961 亿美元，CAGR 达到 4.2%。图表 6.全球 封测 市 场规 模预 估 资料来源：集微 咨询，中银证 券 675 6777778158578999439610.3%14.8%4.9%5.2%4.9%4.9%1.9%0%2%4%6%8%10%12%14%16%02004006008001,0001,2002019 2020 2021 2022 2023E 2024E 2025E 2026E单位：亿美元全球封测产业规模（左）YoY（右）2023 年 12 月 13 日 先 进封装 设备行 业深度 8 全 球 先 进 封装 市 场 规模 增 速显 著 高 于 封测 市 场 规模 增 速。根 据集微 咨询 预估，20222026 年全 球先进 封装市 场规模 将从 379 亿美 元增长 至 482 亿美元，CAGR 达到 6.2%。其中 ED、3D-Stack、Fan-out的 平均年 复合增 长率最 大，分 别达到 24.8%、17.7%、12.0%。未 来部分 封装技 术在特 定领域 会有进一 步的渗 透和发 展，如 Fan-out 封 装在 手机、汽车、网络等 领域会 有较大 的增量 空间，如 3D-Stack 在AI、HPC、数 据 中心、CIS、MEMS 传 感器 等领域 会有较大 的增长 空间。根 据集微 咨询 数据，2022 年全 球先进 封装占 整体封 测市场 比例约 为 47.2%。因为 先进 封装的 成长性 好于传 统封装，预计 到 2026年 全球先 进封装 占整体 封测市 场比例 将超过 50%。图表 7.全 球 先进 封装 市 场规 模 预 估 资料来源：Yole，集微 咨询，中银 证券 01002003004005006002019 2020 2021 2022 2023E 2024E 2025E 2026E单位：亿美元Fan-out WLCSP Flip-chip 3D-Stack ED2023 年 12 月 13 日 先 进封装 设备行 业深度 9 国 际 巨 头 押 注 先进 封 装 赛 道，行业 资 本 开 支 旺 国 际巨 头纷纷 布局 先进封 装赛 道，前 道晶 圆厂优 势明 显 台 积电是 全球先 进封装 技术的 领军者 之一，旗下 3D Fabric 拥有 CoWoS、InFO、SoIC 三 种先 进封装工 艺。CoWoS 是台积 电最经 典的先 进封装 技术之 一。2011 年至 今，台积电 的 CoWoS 工艺 已经迭代至 第五代，期 间中介 层面 积、晶体 管数量、内存容 量不断 扩大。Nvidia、AMD、Broadcom、Marvell等 是台积 电 CoWoS 工艺的最 大客户。图表 8.台 积 电的 CoWoS-S 技术已经 迭 代 至第 五 代 资料来源：台积 电，半 导体行 业观 察，中银 证券 台 积电的 InFO 技术 是基于 CoWoS 的改 进工艺，其将硅 中介层 替换为 polyamide film 材 料，降低 了单 位成本 和封装 高度。苹果的 iPhone 7、iPhone 7 Plus 均 采用 InFO 封装 技术。这也 是台积 电后续 独占 苹果 A 系 列处理 器订单 的关 键因素。2018 年，台积电 首次对 外公布其 SoIC 封装技 术。该技术是 台积电 基于 CoWoS 和多晶 圆堆叠（WoW）开 发的新 一代封 装技术。根据 台积电 官方介 绍，SoIC 提 供创新 的前段 3D 芯片 堆叠 技术，用于重新集 成从片 上系统（SoC）划分 的小芯 片。SoIC 集成的芯 片在系 统性能 方面优 于原始 SoC，并 提供了集 成其他 功能的 灵活性。相较 于 2.5D 封装 方案，SoIC 的 凸块密 度更高，传 输速度更 快，功耗更 低。图表 9.台 积 电的 InFO 和 SoIC 封装技术 资料来源：台积 电，半 导体行 业观 察，中银 证券 2023 年 12 月 13 日 先 进封装 设备行 业深度 10 英 特尔也 在积极 布局 2.5D/3D 先 进封装 赛道，并已 经推出 EMIB、Foveros、Co-EMIB 等多种 先进封装 技术，力求通 过 2.5D/3D 等 多种异 构集成 的形式 实现互 联带宽 倍增和 功耗减 半的目 标。2018 年，英特尔 首次展示 Foveros 先 进封装 技术，引入 3D 堆叠，在逻 辑芯片 上堆叠 逻辑芯 片，实 现横 向和纵 向的互 联，且 凸点间 距进一 步降低 为 2550m。英特尔 表示 Foveros 可 以将 不同工 艺、结构、用 途的 芯 片整 合 到一 起，从 而 将更 多 的计 算 电路 组装 到 单 颗芯 片 上，以 实现 高性 能、高密 度和低 功耗。该技术 提供了 极大的 灵活性，设计 人员可 以再新 的产品 形态中“混搭”不 同的 技术专 利模块、各 种存储 芯片、I/O 配置，并 使得产 品能够 分解成 更小的“芯 片组 合”。图表 10.英特尔的 Foveros 封装技术 资料来源：英特 尔，半 导体行 业观 察，中银 证券 三星 在 2.5D/3D 先进 封装技 术领域 也有布 局，并 已经推出 I-Cube、X-Cube 等 先进 封装技 术。针 对2.5D 封装，三星推 出的 I-Cube 技术 可以和 台积电的 CoWoS 技术 相媲美。针对 3D 封 装，三 星在 2020年 推出 X-Cube 技 术，将 硅晶 圆或芯 片物理 堆叠，并 通过 硅通孔（TSV）连接，最大 程度上 缩短了互联 长度，在降低 功耗的 同时提 高传输 速率。图表 11.国 际 巨 头 相继 布 局先 进 封 装技 术 资料来源：Yole，半导 体行业 观察，中银证 券 2023 年 12 月 13 日 先 进封装 设备行 业深度 11 相 较 于 传统 封 装，先 进封 装涉 及 到 前道 工 序的 延 续，所以 先 进 封装 的 后道 工 艺路 线和 晶 圆 厂 的 前道制 造 工 艺界 限 逐渐 模 糊，晶圆 厂 在 技术 方 面更 占 有优 势。这 也 是台 积 电、英 特尔、三 星 等 晶圆 厂能主 导先进 封装技 术的重 要原因。先 进封 装产能 紧缺，行业 资本 开支旺 高 性 能 封装 需 求旺 盛，主要技 术 市 场规 模 迎来 快 速增 长。根据 Yole 数据，20212027 年国际 巨头布局 的高性 能封装 市场规 模将从 27.4 亿美元 增长至 78.7 亿 美元，CAGR 达到 19%。Yole 预 计到 2027年，UHD FO、HBM、3DS 和 有源 Si 中介层 将占高 性能 封装市 场规模 的 50%以上，是市场 增长 的最大 贡献者。嵌 入式 Si 桥、3D Nand 堆栈、3D SoC 和 HBM 是 增长最 快的四 个领域，每 个领域 的 CAGR都 超过 20%。随着消 费和移动 终端、电信和 基础设 施 中人 工智能 和高性 能应用 程序的 快速发 展，高性 能封装 的需求 也迎来 较快增 长，这 也是延 续摩尔 定律的 关键解 决方案 之一。图表 12.全 球 高 性 能封 装 技术 市 场 规模 资料来源：Yole，半导 体行业 观察，中银证 券 台积电 CoWoS 产 能 紧 缺，行 业 扩 产在 即。根据与非 网援 引台积 电的消 息，2023 年初 以来，全球 AI订 单需求 持续增 长，台 积电现 有的先 进封装 产能无 法满足 需求，台积电 被迫紧 急增加 CoWoS 产能。台 积电预 计 2023 年 CoWoS 产 能将较 2022 年实 现倍增，而 2024 年 CoWoS 产能将在 2023 年的 基础上 再次实 现倍增。2022 年 台积 电 CoWoS 营业收 入已经占 总营业 收入 5%以 上，并且 将以 20%的年 增速 保持增 长，高 于台积 电预估 的总营 业收入 年增速 10%。2023 年 12 月 13 日 先 进封装 设备行 业深度 12 图表 13.台积电 CoWoS 营 业 收 入 预估 资料来源：Information Network，中银证券 全 球 主 要半 导 体厂 商 提高 先进 封 装 资本 开 支。根据 Yole 数据，2021 年包括 英特尔、台 积电、三星 等在 内的主 要厂商 在先进 封装领 域的资 本开支 达到 110 多亿 美元。其中，英 特尔 是先进 封 装领 域资本 开支最 大的厂 商，其主导 的先进封 装技术为 EMIB和 Foveros，而 EMIB 和 Foveros 结 合 又诞 生 了 Co-EMIB 技 术，该 技术主 要被应 用于 英特尔 旗下的Ponte Vecchio GPU。英特 尔 计 划为其 Foveros Direct 采用 混合键 合技术，并提 高了资 本开支。台积电紧随 英特 尔 之后，2021 年 在先 进封装 领域的 资本开 支达到 30.5 亿 美元。台积电 的 CoWoS 工艺平 台提 供硅中 介层或 RDL 的 解决 方案，衍生的 LSI 解 决方案 则对标 EMIB 的 解决 方案。此外，台 积电在通过 InFO 解 决方 案为 UHD FO 争 取更 多 业务 的同时，也 在为 3D SoC 定 义新的 系统 级路线 和技术。台 积 电 在积 极 主导 下 一代 系统 级 封 装技 术 路线，并为 此维 持 了 较高 的 资本 开 支水 平。三 星 拥有 类似于 台积电 CoWoS-S 的 I-Cube 技 术。三 星同时 也是 3D 堆 栈内存 解决方 案的领 导者之 一，提 供 HBM和 3DS 的解 决方案，其 X-Cube 预 计也 将使用 混合 键合 技术。英特尔、台积 电、三 星凭借 晶圆厂 在前 道领域 的优势，主 导了先进 封装领 域的技 术路线。2021 年日月 光在先 进封装 领域的 资本开 支约 20亿 美元，仅 次于英 特尔、台积 电和三 星。日月 光也是 唯一 一个试 图和晶 圆厂/IDM 厂 竞争先 进封装 技术的 OSAT 厂 商。日月 光凭借 其 FoCoS 产 品，也是 目前唯 一具有 UHD FO 解决 方案的 OSAT 厂商。但 是就前 端制造 能力和 财务能 力而言，其他 OSAT 厂商在 先进封 装领域 并不具 备和 英 特尔、台 积电、三 星等晶 圆大厂 并驾齐 驱的 实力。根据 Yole 数据，2022 年包括 英特尔、台 积电、三 星等在 内的主 要厂商 在先进 封装领 域的资 本开支 进一 步上升 至 150 多亿美 元。其 中，英特 尔的先 进封 装资本 开支进 一步上 升至 47.5 亿美 元，依然 位居第 一；台 积电的 先进封 装资本 开支上 升至 40 亿 美元，位 居第二；三星 的先进 封装资 本开支 维持在 20亿 美元的 水平，位居第 三；其 他 OSAT 厂 商也都 纷纷上调 其在先 进封装 领域的 资本开 支。759.8730899.41012.553.2 54.773.891.102004006008001,0001,2002022 2023E 2024E 2025E单位：亿美元总营业收入 CoWoS营业收入2023 年 12 月 13 日 先 进封装 设备行 业深度 13 图表 14.2021 年 全 球 主要 厂商 先 进 封装 资 本开 支 图表 15.2022 年 全 球 主要 厂商 先 进 封装 资 本开 支 资料来源：Yole，半导 体行业 观察，中银证 券 资料来源：Yole，半导 体行业 观察，中银证 券 随 着 业 内认 识 到先 进 封装 对于 抵 抗 摩尔 定 律放 缓 的重 要性，全 球主 要 半导 体 厂商 纷纷 提 高 其在 先进封 装 领 域的 资 本开 支。我 们预 计 随 着先 进 封装 在 后摩 尔时 代 扮 演越 来 越重 要 的角 色，先 进 封装 领域的 资本开 支也将 维持在 一个较 高的水 平。35.00 30.49 20.00 15.00 7.80 5.93 4.87 010203040单位：亿美元系列247.50 40.00 20.00 16.50 9.50 6.50 6.12 4.40 01020304050单位：亿美元系列22023 年 12 月 13 日 先 进封装 设备行 业深度 14 先进封装 推 动 产业 革 新，国产 供应 链 价 值 重 塑 先 进封 装 是前 道工序 的衍 生 先 进 封 装从 产 业链 环 节来 看属 于 封 装测 试 环节。先进 封装 厂 为 客户 的 晶圆 裸 片提 供定 制 化 的技 术解决 方案。先 进 封 装是 前 道工 序 的衍 生。传统的 晶圆制 造流 程包括氧 化、涂胶、光刻、刻蚀、离 子注入、物理/化 学 气 相 沉 积、抛 光、晶 圆 检 测、清 洗 等 环 节。传 统 的 封 测 流 程 包 括 磨 片/背面减薄、切割、贴片、银 浆固化、引线焊 接、塑封、切 筋成型、FT 测试等 环节。传统封 装侧重 于 板级 互联，先进封 装侧重于 晶圆级 互联。先进封 装在晶 圆 上通 过 TSV 和 RDL 分 别 实现纵 向和横 向的互 联，而 TSV 和 RDL则 更类似 于前道 的晶圆 制造工 序，所 以说先 进封装 是前道 工序的 衍生。图表 16.晶 圆 制 造 和封 测 的工 序 资料来源：艾瑞 咨询，中银证 券 晶 圆级封 装的常 见工艺 流程包 括：PI 光 刻、溅 射、PR 光 刻、电 镀、植 球、磨 片等。PI 光 刻是在 Wafer 表 面涂覆 PSPI 光刻 胶（Positive Photoresist），进行 紫外线 曝光，再通 过显影 和固化 工艺，获得所 需的 CD 开口 位置。溅 射 是 通过 物 理气 相 沉积 原理，将 高纯 度 的金 属 材料 置于 真 空 室，通 过离 子 束、电子 束 或 高能 粒子束 来 撞 击金 属 材料 表 面，使其 发 生 溅射，从而 产 生大 量微 小 的 金属 颗 粒，这 些颗 粒会 沉 积 在晶 圆表面 上并形 成金属 薄膜。PR 光刻 和 PI 光刻 类似，区别 在于曝 光后无 需固化，而是 在电镀 后进行 去胶操 作。电 镀是在 种子层 UBM（Under Bump Metal）上 方涂 覆一层 导电漆，用于芯 片与外 部电 路板之 间的连接。然 后，将 晶圆 浸 入含 有铜 离 子 的电 解 液中，并将 钎料 作 为 阴极，使铜 离 子在 钎料 表 面 还原，形成 一 层 均匀 的 铜层。电镀 完成 后，显影 所 预留 的 用于 结构 成 型 的光 刻 胶仍 然 处在 晶圆 表 面，故 需要使 用药液 喷淋的 方式进 行除胶。电镀 后可能 会出现 的多余 UBM，通常需 要使用 腐蚀 工艺去 除。植 球是在 焊盘位 置涂覆 助焊剂，在其 对应位 置放置 锡球，利用 Reflow 将 锡 球焊 接至 焊盘位 置。磨 片 是 按照 具 体产 品 的工 艺要 求，将晶 圆 磨划 至 需求 厚度，然 后将 处 理完 成 的晶 圆经 过 切 割，分离成 单独的 成品芯 片。图表 17.晶 圆 级 封 装的 常 见工 艺 流 程 资料来源：屹立 芯创，中银证 券 2023 年 12 月 13 日 先 进封装 设备行 业深度 15 硅通孔 TSV 是一种能让 2.5D/3D 封 装 遵 循 摩尔 定 律演进 的 互 连技 术。TSV 能实现芯 片与芯 片之间、芯 片 与 晶圆 之 间、晶 圆与 晶圆 之 间 完全 穿 孔的 垂 直电 气连 接。这些 垂 直连 接 可用 于互 连 多 个芯 片、存 储器、传感器 和其他 模块。硅通孔 互连赋 予了各 种 2.5D/3D 封装 应用和 架构芯 片 纵 向维度 的集成能 力，以 最低的 能耗/性能指标 提供极 高的性 能和功 能，以 打造更 小更快 更节能 的设备。图表 18.先 通 孔、中通 孔、后 通 孔 TSV 的结构 资料来源：Jknechtel，屹立芯 创，中银证券 TSV 技术是 2.5D/3D 封 装的 关 键 技术。TSV 技 术的工艺 流程包 括晶圆 的表面 清洗、光刻胶 图案化、干法/湿 法蚀刻 沟槽、气 相沉积、通孔 填充、化 学机械 抛光 等多道 关键工 艺。TSV 工艺 涉及的 设备包括 晶圆减 薄机、掩膜设 备、涂 胶机、激光打 孔机、电镀设 备、溅 射台、光刻机、刻蚀 机等。TSV 工艺 可以分 为先通 孔（Via-first）、中通孔（Via-middle）和 后通孔（Via-last），中通孔 目前是 高级 3D IC 以 及中 介层堆 栈的热 门选择。晶 圆厂、封测厂 均对 TSV 技 术有深 度研究。台 积电、三星、英特 尔等 晶圆厂 在前道 制造环 节经验 丰富，对前道 TSV 技术熟 能生巧，因而 在 2.5D/3D 封 装技术 上 独占 鳌头。图表 19.硅通孔 TSV 工 艺 的 主 要 流程 资料来源：Lumenci，屹立芯 创，中银证券 2023 年 12 月 13 日 先 进封装 设备行 业深度 16 半 导体 设备市 场复 苏在即，国 产供应 链持 续发力 全 球 半 导体 设 备市 场 有望在 2024 年复苏。根据 SEMI 发 布的 2023 年 年中半 导体设 备预测 报告，2023 年全 球前道 半导体 设备市 场规模 将达到 764.3 亿美元，并在 2024 年 增长 至 877.6 亿美元；2023年 全球后 道测试 设备市 场规模 将达到 63.9 亿 美元，并在 2024 年增长 至 69.0 亿美元；2023 年 全球后道 封装设 备市场 规模将 达到 45.9 亿美 元，并 在 2024 年增长 至 53.4 亿美 元。我 们 预 计随 着 半导 体 周期 逐步 从 周 期底 部 复苏，各大 厂商 对 封 装和 测 试的 资 本开 支意 愿 有 望回 升。考 虑 到 先进 封 装在 封 装和 测试 行 业 中的 重 要性 日 益凸 显，先 进 封装 设 备在 封 装和 测试 设 备 中的 占比也 有望进 一步提 升。图表 20.全 球 半 导 体设 备 市场 规 模 预估 资料来源：SEMI，中银证券 国 产 先 进封 装 设备 厂 商 持 续迭 代 新 产品。北 方华创 作为中 国半导 体设备 龙头厂 商之一，在先进 封装 领域亦 有诸多 布局。目 前公 司的 UBM/RDL金 属沉积 设备、TSV 金属沉积 设备、TSV 刻蚀设 备、全新 DESCUM 设备 已经正 式投 放市场 或已经完 成研发。图表 21.北 方 华 创 适用 于 先进 封 装 环节 的 设备 分类 型号 用 途介绍 蚀刻设备 PSE V300 适用于 2.5D/3D TSV 刻蚀，兼容 8/12 英寸，兼容Bosch/Non-Bosch 工艺 去胶机 BMDP230 适用于 2.5D/3D 封装中的等离子工艺，兼容 8/12 英寸，适用于 多种材料 物理气象沉积设备 Polaris Series TSV PVD System 适用于 2.5D/3D TSV 封装中的 沉积工艺，兼容 8/12英寸，适用铜、钛、钽等多种靶材 清洗设备 SC3080 适用于 12 英寸晶圆刻蚀后清洗 资料来源：北方 华创官 网，中 银证 券 芯 源 微 作为 中 国半 导 体涂 胶显 影 设 备龙 头 厂商 之 一，在先 进 封 装领 域 亦有 诸 多布 局。目 前 公司 的单片 湿法刻 蚀设备、单片 湿法去 胶机、单片清 洗机、涂胶显 影设备 已经正 式投放 市场。2021 2022 2023E 2024EAssembly&Packaging Equipment 71.7 57.8 45.9 53.4Test Equipment 78.3 75.2 63.9 69.0Wafer Fab Equipment 875.0 941.0 764.3 877.601002003004005006007008009001,000单位：亿美元2023 年 12 月 13 日 先 进封装 设备行 业深度 17 图表 22.芯 源 微 适 用于 先 进封 装 环 节的 设 备 分类 型号 用 途介绍 蚀刻设备 KS-S300-E 单片湿法刻蚀 适用于高端封装领域中金属层刻蚀，满足 UBM 和RDL 工 艺要求 去胶机 KS-S300-ST 单片湿法去胶 适用于高端封装领域中的光阻去除工艺，掩膜版清洗 清洗设备 KS-S300-SR 单片清洗 适用于高端封装领域中的表面颗粒污染物去除 涂胶显影设备 KS-C300 涂胶显影 适用于高端封装领域的涂胶显影制程，兼容不同材质的晶片如硅、玻璃片、键合片、化合物等 资料来源：北方 华创官 网，中 银证 券 盛 美 上 海作 为 中国 半 导体 清洗 设 备 龙头 厂 商之 一，在 先进 封 装 电镀 设 备和 清 洗设 备领 域 亦 有诸 多布局。目前公 司已经 成功开 发先 进封装 电镀设 备、3D TSV 电 镀设备。多款设 备也处 于研 发和量 产前期。图表 23.盛 美 上 海 适用 于 先进 封 装 环节 的 设