先进封装产业链专题报告.docx

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1、先进封装产业链专题报告：环氧塑封料产业链迎风起1. 2022年封装材料规模达261亿美元，封装材料随利润水平有望上移1.1. 先进封装带动封装材料更迭，引线框架逐步被封装基板取代封装材料向高标准演进。当前，集成电路芯片朝着大尺寸、高集成度、小特征尺寸和高I/O方向发展，对封装技术提出了更高要求，这与封装材料的性能提升及成本下降是离不开的。封装材料主要包含包封材料、芯片粘结材料、引线框架、键合金丝等。一般而言，先进封装与传统封装的主要区别在于是否主要采用打线封装。传统封装工艺采用单颗芯片通过焊线方式封装到基板或引线框架上。而先进封装形式更加多维：如用倒装焊代替引线焊接，提高了互联密度及电性；用焊

2、球阵列代替引线框架外引脚，提高了I/O数量、封装密度及电性能；晶圆级封装则用芯片工艺代替了传统封装工艺；芯片尺寸封装带来封装效率的持续提升；3D则使封装密度和性能进一步发展。以当前先进封装的主流倒装类封装作为代表，在材料结构上，引线框架被封装基板取代，键合丝用量降低，BGA倒装焊球取代键合丝以获得更多I/O数量，包封用树脂材料要求更高，向着高导热、高机械强度、高粘结性、低吸水率和低应力方向发展。1.2.中国封装材料市场规模达463亿元，核心材料向高端化转变2022年全球封装材料市场为261亿美元，除基板材料外，导线架、键合丝及树脂包封材料占据前列。根据SEMI最新统计，2022年全球封装材料市

3、场达到261亿美元，预计2027年全球封装材料市场有望达到298亿美元，CAGR为2.6%o其中，受到先进封装市场拉动，其核心材料封装基板占比最高，达到57.5%o除封装基板外，传统封装代表引线框架排名第二，占据17.5%,键合丝占据12%o包封材料作为目前主流封装均需用到的核心材料，占据5.8%市场份额。其次为底部填充胶、芯片粘结胶等其他材料。2022年国内半导体封装材料市场规模达到463亿元，由于国内市场中传统封装占比更高，封装基板占比仅27%,键合丝/引线框架/包封材料占比达到19%18%/17%。随着国内先进封装占比逐渐提升、封装材料不断升级,除封装基板外，预计包封材料、底部填充胶、芯

4、片粘结胶等材料利润水平将逐步提升。2 .先进封装带动环氧塑封料高端化转型，底部填充胶助力高成长2.1. 环氧塑封料高端化需求高增，国企加速布局环氧塑封料占包封材料90%市场，具备典型“一代封装，一代材料”特性。包封材料为芯片封装核心材料，占据封装材料成本的1020%,在传统及先进封装中均占据重要地位，用于保护半导体免受外部环境的影响(热、水、湿气、机械冲击等)，维持电路的绝缘性能，并起到应力缓和作用。环氧树脂模塑料(EpoxyMoldingCompound,EMC)是以环氧树脂为基体树脂，以高性能酚醛树脂为固化剂，加入硅微粉等填料，以及添加多种助剂混配而成的粉状模塑料。2022年，全球EMC市

5、场达到22亿美元，预计2030年有望达到34亿美元。按下游应用拆分，半导体用环氧塑封料占比约为64%o中国包封材料市场规模达到77.2亿元，近5年CAGR达到5.8%。其中，环氧模塑料是芯片主要的包封材料，占90%以上的份额。根据测算，2022年,中国环氧模塑料中，传统封装用EMC占比93%,先进封装用EMC占比7%o当前传统封装用EMC仍是国内EMC厂商主要品类，其更新迭代主要受制于研发周期、技术壁垒、客户验证周期等一系列要求。EMC具备典型的“一代封装，一代材料”特征，性能与封装形式高度相关，一般而言，下游厂商已有产品替换需求不大。但在半导体产业链国产化需求空前高涨的当下，利用类似产品替代

6、原进口产品的替换需求以及下游厂商新型芯片所需EMC的新增需求有望拉动EMC市场快速增长。例如，LMC（液态环氧塑封料）、GMC（颗粒状环氧塑封料）被应用于FOWLP,2.5D/3D等高端先进封装中，将成为环氧塑封料新增长点。图11:2022年全球EMC市场达到22亿美元40环氧塑封料壁垒高，客户黏性极强。环氧塑封料技术壁垒主要体现在配方及工艺上，封装技术的持续演进对其提出更苛刻的性能要求。例如，QFN/BGA.FOWLP/FOPLP等不对称的封装形式而增加了对翘曲的控制要求。环氧塑封料投资强度约为1-2亿/万吨。从价格端，也呈现出“一代封装，一代材料”特征，TO、DIP封装用环氧塑封料在153

7、0元kg,SOT/SOP类封装用则在30-80元kg,至先进封装用环氧塑封料则呈现出几倍价格差距，例如HBM用GMC材料价格高达200-300元/kg。环氧塑封料的壁垒也在于该行业极强的客户黏性，主要体现在：1）高端半导体封装材料由外资厂商垄断，国内企业研发出的环氧塑封料需要得到芯片设计公司及封装厂商的广泛认可，设计端及封装端的切换意愿、对外资产品成功替代的示范效应、客户试错成本等直接影响到企业放量速度；2）环氧塑封料验证周期长，第二阶段封装产品需要至少6个月，车用电子类产品则需要1-4年验证周期。从产品研发到终端放量呈现典型“J”型增长，成熟稳定供应可能需要35年。环氧塑封料行业一旦进入，也

8、难以退出，盈利水平将随下游需求维持稳定。环氧塑封料目前仍被日、韩企业垄断，台湾企业以其低成本优势占据基础型环氧塑封料主要市场。住友电木市占率高达40%,Resonac紧随其后，国内企业主要为衡所华威、华海诚科等。目前国内主要占据中低端市场，在先进封装等高端市场已取得进展，随着半导体产业链国产化转移，预计验证、放量时间将大幅缩短，迎来盈利双增。例如，华海诚科的高端产品LMC已在通富微电、华进半导体等开展工艺验证，GMC已通过佛智芯的验证，自主研发的专用设备已经具备量产能力。2.2. 液体底填胶为先进封装核心材料，国企加速布局液体底填胶可有效释放机械应力，为先进封装核心基础材料。在早期IBM公司的

9、C4技术应用中，倒装芯片安装在陶瓷基板中，由于硅和陶瓷材料热膨胀系数（CET）类似（Si：5ppmoCVS陶瓷：4.5-7ppmoC）,热机械应力能够匹配。但随着有机基板的引入，例如FR-4环氧树脂的热膨胀系数高达15.8ppmoC,由于CET失配导致焊点热应力而发生疲劳失效。因此，需要引入底部填充胶(UnderfiiI),以缓解倒装芯片焊料及基板见的热应力失配。从使用场景上来看，底部填充胶主要分为两种，一种是属于板级封装的(焊)球栅阵列底部填充胶(BGAUnde制)，用于封装基板与PCB印制电路板之间互连的焊球之间的填充，精度为毫米级；另一种是属于芯片级封装的倒装芯片底部填充胶(FliP-C

10、hiPUnderfill),用于芯片与封装基板互连凸点之间间隙的填充，精度一般为微米级。由于底填胶具有黏度低、流动快、可靠性高、固化时间短、耐热和机械冲击等优点，通过毛细作用形成牢固的填充层后，可以起到保护焊点、减轻封装应力损伤的作用。底部填充胶同环氧塑封料的基本组成类似，包含填充剂(5070%)、电子级环氧树脂(15-30%)硬化剂(515%,环氧树脂、苯酚、胺、多元醇等)、稀释剂(515%)及其他增韧剂、促进剂等添加剂组成。底填胶难度高于一般环氧塑封料。半导体集成电路技术已实现了从ID到2.5D/3D,并伴随着局部功率密度达到IOoW/cm2以上，高效散热是保证芯片可靠性和性能的关键，对底

11、部填充胶提出了高要求，需要同时具有高导热系数(1.0Wm-1K-1)、高电阻率(1012cm).低黏度(298K时v20Pas)、适当的CTE(25-30ppmK)、高Tg(398K)、低介电常数(298K和IkHZ时v4.0)和低的介电损耗因子(298K和IkHZ时v0.005)。因此，如何控制导热无机填料及底部填充胶黏度的平衡、构建高效导热界面导热等难点，是胶黏剂厂商核心竞争力。又由于高端底部填充胶直接与芯片正表面接触，直接影响芯片传输效率，对性能、可靠性要求远高于一般环氧塑封料，进入壁垒极高。2022年全球底填胶市场规模约为2.92亿美元。底部填充胶主要应用于倒装芯片及BGA中，分别占比

12、60%40%o根据Yole统计，2021年先进封装374亿市场中，倒装封装由于成熟、完善的技术工艺平台，良好的电性能、热性能，有竞争力的成本优势，占比70%,达到262亿美元市场规模。根据SDKI统计，受下游消费电子、电动汽车及5G网络拉动，2022年全球底部填充胶市场规模约为2.92亿美元，预计到2035年增长至4.66亿美元，CAGR达到7%。图20：底填胶按应用主要在倒装封装和BGA国内厂商开始进军芯片级底填胶。在芯片级电子胶黏剂领域，由于FC液体底填胶可靠性、稳定性直接影响到芯片质量，进入壁垒极高，FC液体底填胶主要由日商Namics垄断，呈现出“一家独大局面。板级电子胶黏剂则较为分散

13、，主要集中在德国汉高、德国Delo等外资头部厂商。目前，国内具备底填胶生产能力的厂商以生产板级底填胶为主，芯片级底填胶仍处于实验室阶段，只有少数内资厂商取得一定突破。其中，德邦科技的板级相关技术已达到国际先进水平，产品在小米、华为、三星、舜宇等量产使用。同时还配合华为公司开发芯片级底填，部分型号获得关键客户验证通过，逐步突破国外垄断。华海诚科成功开发的低CTE快速固化板级底填在重要客户端完成进口替代，正在量产爬坡阶段。已经完成验证的芯片级底填正在做前期量产准备，和终端客户协同开发的高导热底部填充胶正在认证考核。回天新材用于CSP或BGA的底填胶已在标杆客户华为、欧菲光等测试通过并批量使用，目前

14、在消费电子、芯片封装、汽车电子等领域标杆客户处快速上量。3 .环氧塑封料产业链孕育机遇，无机填料补齐最后一块短板环氧塑封料上游主要为电子环氧树脂、硅微粉及酚醛树脂。环氧塑封料上游核心材料主要为硅微粉等填充剂、电子环氧树脂、电子酚醛树脂及添加剂组成。根据华海诚科招股书，电子环氧树脂、硅微粉和电子酚醛树脂成本占比分别达到36%、27%和11%,成本占比随添加量及原料价格上下波动。电子环氧树脂除了要求高纯度之外，需要达到低应力、耐热冲击和低吸水性，添加量Vl8%。硅微粉作为环氧塑封料中关键原材料，添加量可高达60-90%,理论添加量可达92%o酚醛树脂作为固化剂，影响环氧塑封料的熔融黏度，通常添加量

15、V9%。3.1. 硅微粉有望迎来高速增长，2025年硅微粉市场空间达185亿元硅微粉可广泛用于环氧塑封料、覆铜板、电工绝缘材料等领域。硅微粉具有高耐热、高绝缘、低线性膨胀系数和导热性好等优良性能，可广泛作为芯片封装用环氧塑封料、电子电路用覆铜板及电工绝缘材料、胶黏剂、陶瓷、涂料等领域。硅微粉按照颗粒形态可以分为角形硅微粉和球形硅微粉，角形硅微粉按照原材料可分为结晶硅微粉及熔融硅微粉。结晶硅微粉原料为结晶类材料，包括石英块和石英砂，经过干法或湿法工艺形成，主要应用于覆铜板、胶粘剂、电工绝缘材料、涂料等领域，价格约在1000-2000元/吨；熔融硅微粉原料为经结晶石英煨烧熔融形成的熔融类材料，包括

16、熔融石英块、熔融石英砂和玻璃类材料，经过干法或湿法工艺形成，其具有低介电、低损耗的特征，是5G通信用高频高速覆铜板关键功能填料，也可用于空调、洗衣机、充电桩、光伏组件等芯片封装所使用的环氧塑封料中，价格约在4000-6000元/吨。球形硅微粉则是以精选的角形硅微粉作为原料，通过火焰法加工成球形的粉体材料，具有流动性好、应力低、比表面积小、堆积密度高等优良特性，可被用于航空航天、雷达、超级计算机、5G通信高端覆铜板及智能手机、数码相机、超级计算机等集成电路芯片用环氧塑封料中，价格水平显著高于二者，约在1.5万1.6万/吨。2025年硅微粉总需求近600万吨，市场规模达185亿元。我们以硅微粉核心应用领域环氧塑封料、覆铜板、蜂窝陶瓷、涂料及高端建材测算硅微粉市场需求：1）环氧塑封料行业：硅微粉在环氧塑封料填充比例80%,按照当前国内先进封装占总封装比例14.7%,先进封装中均用球形硅微粉，传统封装中角形硅微粉/球形硅微粉占