作者| 研究中心
9月初,半导体市场消息称,已连续三年严重短缺的ABF基板的市场缺口正在缩小;但也有机构对于ABF市场的预测显示,由于PC需求低迷和英特尔新服务器处理器延迟到2023年发布,使得2022的ABF供需状况面临巨大压力。
IC载板,芯片封装中不可或缺的部分
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图1:
IC载板属于比较高端的PCB板,它是在HDI板的基础上发展而来的,具有高密度、高精度、小型化及薄型化等特点。IC载板产品大致分为存储芯片IC载板、微机电系统IC载板、射频模块IC载板、处理器芯片IC载板和高速通信IC载板等五类,主要应用于移动智能终端、服务/存储等。
随着高端GPU、CPU和高性能计算应用ASIC的先进FCBGA基板需求增加,封装基板市场规模不断上升。据Prismark数据显示,2016年全球市场规模达到64.27亿美元,2021年达到141.98亿美元,预计2026年市场规模达到214.35亿美元,2021-2026年CAGR为8.59%。
图2:全球封装基板市场规模(亿美元)
在封测产业激烈的竞争背后,随着半导体行业步入后摩尔时代,封测产业也从传统封装技术进入到先进封装技术之争。
得益于对更高集成度的广泛需求,摩尔定律放缓,交通、5G、消费电子、存储和计算、物联网、人工智能及高性能计算的大趋势推动下,先进封装已经入快速发展时期,先进的半导体封装可以通过增加功能和提高性能,提高半导体产品的价值,同时降低成本。
BGA、CSP、FC等新的封装技术对于封装基板的线宽、线距、通孔等方面提出了更高的要求,为了顺应技术发展趋势,IC载板应运而生。封装形式不同,IC载板的成本占比也就不同。属于中低端的引线键合类载板在其封装总成本中占比40%-50%,远低于高端倒装芯片类基板成本的70%-80%。相较于其他材料来说,IC载板已经成为封装工艺中价值量最高的材料。
图3:IC载板在不同封装形式成本占比
日韩台三足鼎立,IC载板国产化率不足4%
与PCB一样,全球集成电路封装基板行业也沿着从日本到韩国、中国台湾,再到中国大陆的产业趋势转移。
IC载板起源日本,早期BT载板引领市场,诞生了诸如揖斐电、新光和京瓷等领先企业,与日本半导体产业形成配套。随着半导体产业链向中国台湾、韩国等地区转移,IC载板产业也随之迁移,欣兴、景硕、南亚、三星电机等一系列领先厂商应运而生。
由于台韩企业产业链配套优势及成本优势,对日本厂商中低端产品市场份额形成侵占,日厂退居高端FC载板领域,但先发优势导致了其产业链配套完善,在IC载板上游的材料、设备等领域具有一定垄断优势。三星电机产品线主要提供FC及射频模组载板,与本土三星电子等厂商形成配套。中国台湾占据全球一半晶圆代工产能,南亚、景硕和欣兴作为主要载板厂支持着中国台湾芯片封装产业。中国大陆集成电路产业起步较晚,因此产业链配套尚不完善,IC载板厂商尚处于起步阶段。
目前,日本、韩国和中国台湾的企业从收入、利润、产能规模和技术层面均占据绝对的领先地位。据Prismark数据显示,全球IC载板行业CR5为55%,CR10为83%,行业高度集中,前三大企业为欣兴电子(15%)、日本Ibiden(11%)和韩国SEMCO(10%)。
图4:2020年全球IC载板竞争格局
中国大陆的IC载板企业起步较晚,目前处于追赶阶段,据兴森科技披露的数据,目前中国国内芯片封测代工在全球占比已经超过20%,但中国大陆的IC载板营业收入占全球市场的比例不到4%,从长远来看,中国封装基板行业仍然有较大的国产替代空间。
IC载板的核心材料,国产化刚刚开始
从产业链上下游看,IC载板上游主要为树脂基板、铜箔等结构材料及干膜、金盐等化学品/耗材,中游为芯片封装,下游领域主要为存储IC、MEMS芯片、射频模组及处理器IC等应用。
图5:封装基板产业链
在载板种类上,根据材料可以分为刚性封装基板、柔性封装基板和陶瓷封装基板,其中刚性封装基板应用范围最广。
图6:IC载板分类
载板板材决定了载板的性能好坏,是该环节最核心的上游原材料。而刚性封装基板主要材料包括BT树脂、ABF树脂、MIS预包封材料,其中以BT树脂和ABF树脂为基材的载板应用最为广泛。
BT树脂,日本三菱一家独大
BT载板即基材为BT树脂的载板,具有高玻璃化温度、高耐热性、高抗湿性和低介电常数等优势,主要应用于存储芯片、MEMS芯片、射频芯片与LED芯片。
作为核心材料的BT树脂是日本三菱瓦斯化学公司于1982年经拜耳化学公司技术指导所开发出来,拥有专利也可以商业化量产,因此是目前全球做大的BT树脂制造商,出货量占全球90%以上,日历化成与韩国斗山均有小批量供货,而国内厂商在此领域已经有所突破,实现量产供货给下游终端,填补了市场上的空白。
ABF载板,味之素占比99%
ABF载板即基材为ABF(味之素堆积膜)的载板,ABF载板能够做到更小线宽线距、更细线路,主要应用在CPU、GPU、FPGA、ASIC等高性能运算芯片。MIS载板包含一层或多层通过电镀铜互连的预包封结构,可以做到更新的布线和吸潮性,因为其特征,用于替代传统QFN以及引线框架封装,主要用于模拟芯片、功率IC、数字货币芯片等。
ABF的主要供应商为日商味之素(Ajinomoto),市占率≧99%,积水化学市占率第二,占比<1%,此外,供应商还有台湾晶化科技(TBF增层材料厂商)。随着PC市场回暖,云计算、AI等对高性能芯片的需求高涨,新处理器芯片尺寸更大,新封装技术所需载板层数增加,ABF载板从2020年开始进入供不应求的状态。为应对ABF载板供不应求局面,全球主要载板厂商积极扩产,平均资本开支在50亿元以上量级。
图7:中国台湾IC载板厂商扩产情况
ABF领域味之素基本处于垄断地位,但是日系厂扩产相对谨慎,供给难以跟上下游应用需求和ABF载板扩产节奏。2021年6月,味之素公司宣布未来4年ABF产量CAGR仅为14%,远低于市场需求,核心材料ABF产量不足将严重制约ABF载板产能的扩张。