專注於膠粘劑的研發製造
根據(jù)中國(guó)科(kē)學院上海微係統(tǒng)與信息技術研究所SIMIT戰略研究室公布的(de)《我(wǒ)國集成電路材料專題(tí)係列報告》,90%以上的(de)集(jí)成電路均采用環氧塑封料作為包封材料,因(yīn)此,環氧塑封料已成為半導體產業發(fā)展(zhǎn)的關鍵支撐產業。
封裝材料產品品質主要由(yóu)理化性能、工藝性能以及應用性決定,而下遊客戶則主要對環氧塑封料產品的工藝性能與(yǔ)應用性能進行考核驗證。其中,產品(pǐn)配(pèi)方直接決定了理化性能(néng),進而(ér)影響到工藝性能與應用性能。因此,環氧塑封料廠商的研發重點主要係產品(pǐn)配方的完善、優化(huà)與開發,且大量與配方(fāng)相關的核心知識產權(quán)主要通過專有(yǒu)技術(Know-how)的形式予以保護。

(1)半導體封裝材料深刻影響封裝技術創新,需要根據(jù)封(fēng)裝形式的演進而進行定(dìng)製化(huà)開發:由於封裝材料深刻地(dì)影響著半導(dǎo)體封裝(zhuāng)所實現的主要功能,並與封裝廠商的生產效率及(jí)生(shēng)產成本息息相關,因此,半導體封裝與環氧塑封料(liào)呈現出互相依存、互相促進的特點。
隨著半導體芯片進一步朝向高集成度與多功能化(huà)的方向發展,環氧塑封料廠商需要針對性地開發(fā)新產品以匹配下遊(yóu)客戶日(rì)益複雜的性能需求,因而應用於曆代封裝形式的各類產品的(de)配方開發(主要涉及(jí)原(yuán)材料(liào)選擇與配比)、生產中的加料順序、混煉溫度、混煉(liàn)時間、攪拌速度(dù)等工藝參(cān)數均存有(yǒu)所不同,即各類產品在理化性能、工藝性能以及應用(yòng)性能(néng)等方麵均存在差異(yì),故業界稱為“一代封裝、一代材料”。曆代封裝技術(shù)對環氧塑封料的主要性(xìng)能及產品配方要求(qiú)如下(xià)表(biǎo)所示:

綜上,環氧(yǎng)塑封料等封裝材料在半導體(tǐ)封裝中扮演(yǎn)著舉足輕重(chóng)的(de)地位,塑封料廠商需根據下(xià)遊(yóu)客戶定製化的需求針對性地開發與(yǔ)優化配方(fāng)與生產工藝,從而靈活、有(yǒu)效地應對(duì)曆代封裝技術。因此(cǐ),具備前瞻性與完整性的(de)產品布局、持續創新能力的環氧塑封料廠商將有望在未來的競爭中脫穎而出。
(2)半導(dǎo)體封裝材料需(xū)通過客戶嚴格的考核驗證後方(fāng)能獲得使用:半導(dǎo)體封(fēng)裝材料產品需要通過(guò)下遊(yóu)客戶的樣品考核驗證及批量(liàng)驗證後(hòu)才能獲得客戶的使用,其中,樣品考核情況是環氧塑封料產品性能與技術(shù)水平(píng)的重要體現,主要包括下遊客戶對塑封料產品的工藝性能(如固化時間(jiān)、流動性、衝(chōng)絲、連續成模性、氣孔率等)與應用性能(如可(kě)靠性、熱性能(néng)、電性能等)的考核驗證。
目前下遊(yóu)封裝廠(chǎng)商主要參考JEDEC(固態技術(shù)協會(huì))標準進行封裝體的評估和測試,JEDEC標準對封裝和測試服務製定了詳細的考(kǎo)核(hé)項目和(hé)量化指標(biāo),包括潮敏等級試驗(yàn)(MSL)、高低溫循(xún)環試(shì)驗(TCT)、高壓蒸煮試驗(yàn)(PCT)等。其中,MSL試驗是針對環氧塑封(fēng)料可靠性(xìng)的主要考核(hé)項目(mù)。
環氧(yǎng)塑封料產品(pǐn)所需通過的主要(yào)考核項(xiàng)目及(jí)具體考核要求的(de)情況如下表所(suǒ)示(shì):

根據下遊封裝形式、應用場(chǎng)景的不同,下遊封裝(zhuāng)廠商對(duì)環氧塑封料所需通過的考核測驗項目及考核標準均存(cún)在差異;同時,應用於傳統封裝(zhuāng)與先進封裝的中高端環氧塑封料通常需通過(guò)上述所有的考(kǎo)核驗證項目,且先進封裝通常要求環(huán)氧塑封料在上述所有的考核後仍實(shí)現零分層、並保(bǎo)持良好的電性能,因此對封裝材料廠商(shāng)的技術水平(píng)要(yào)求較高。
(3)高端半導體封裝材料的國產化迫在眉(méi)睫:近(jìn)年來,我國半導體封裝材料產(chǎn)業發展有了(le)較大突破(pò),以江蘇華海誠科新材料股份有限(xiàn)公司為代表的內資廠商(shāng)持續加(jiā)大在中高端(duān)半導(dǎo)體封裝材料的布局,且在客戶的考核驗(yàn)證過(guò)程中已取得了一係列的突破,但整體與外資廠商仍存在一(yī)定的差距。其中,日本、美國廠商(shāng)在中高端(duān)產品占有較大份額(é);國內(nèi)廠商主要以滿足內需為主,出口量較小,大部分仍集中在分立器件和中小(xiǎo)規模集成電路封裝用(yòng)的環氧塑封料領域(yù)。
在(zài)芯片級電子膠黏劑領域(yù),目(mù)前國內與國外(wài)仍存在較大的技術差距,開發方(fāng)麵處於(yú)弱(ruò)勢,我國芯片級(jí)底部填充材料目前仍被外資壟斷;在(zài)環氧塑封料領域,目前國產(chǎn)環氧塑封料(包含台(tái)資廠商)市場占比約為30%左右,而高端環氧塑封料產品基本被(bèi)國外品牌產品壟斷,故具有較大的替代空間。國內外環氧塑封料在我國市場上的(de)競爭對比(bǐ)情況如(rú)下表所示:

隨著國內半導體封裝廠商在全球的綜合競爭力持續(xù)增強,中(zhōng)高端半導(dǎo)體(tǐ)封裝(zhuāng)材(cái)料仍主要依靠外資廠商(shāng)的狀況已嚴重滯後於市場(chǎng)發展需要。因此,加快中高端(duān)半導體封裝材料國產化已迫在眉睫。
(4)先進封裝用材料性能要求極高(gāo),具備創新實力與技術儲備優勢的內(nèi)資廠商(shāng)將有(yǒu)望脫穎而(ér)出:隨著先進封裝(zhuāng)市場規模的持續擴大,應用於先進封裝的高端塑封(fēng)料與芯片級電(diàn)子膠黏劑(jì)的增長潛力將得到(dào)進(jìn)一步釋(shì)放。鑒於上述材料的研發(fā)門檻(kǎn)較高(gāo),目前主(zhǔ)要由外資廠商壟斷,在半(bàn)導體產業整體國產化趨勢的背景下,具備前瞻性的技術布局的內資廠商將有望在未來的競爭中脫穎而出。
①應用於(yú)先進(jìn)封裝的塑封料:隨著封裝行業從傳統封裝向先進封裝(zhuāng)邁進,先進封裝所呈現出高集成度、多功能、複雜度高等特點對塑封料提出了更高(gāo)的性能要(yào)求。以先進封裝中最具成長性的(de)扇出型晶圓級封裝(FOWLP)為例,FOWLP是以BGA技(jì)術為(wéi)基礎,基(jī)於晶圓重構技術,將芯片布置到一塊人工晶圓(yuán)上(shàng),然後(hòu)按照標準的WLP工藝類似的(de)步驟進行封裝,得到(dào)的封裝麵積要大於(yú)芯(xīn)片。
FOWLP封(fēng)裝因其不對稱的封裝形式而提出了對環氧塑封料的翹曲控製等新要求,同時要求(qiú)環氧塑封料在經過一係列更嚴苛的可靠(kào)性考核後仍不出現任何分層且保持芯片的電性能良好。因(yīn)此,塑封料廠商在應用於FOWLP產品的(de)配方開發中需(xū)要在各性能指標間進行更為複雜(zá)的平衡,產品配方的複(fù)雜性與開發難度尤其高。
目前,用於FOWLP的塑封(fēng)料主要由液(yè)態塑封料(LMC,Liquid Molding Compound)與顆粒狀環氧塑封料(GMC,Granular Molding Compound)兩類組成(chéng),GMC與LMC的產品主(zhǔ)要情況如下表所(suǒ)示:

由上述可知,與傳統封裝中采用(yòng)固態餅狀(zhuàng)環氧塑封料不同的是,應用於(yú)FOWLP封裝的GMC與LMC的產品形態(tài)以顆粒狀與液態為(wéi)主,因而也對塑封料廠商的生產工藝技術水平提出了更高的(de)要求,要求塑封料廠商能(néng)夠更有效(xiào)地結合配方與生產工藝(yì)技術。以GMC為例,目前製備顆粒(lì)狀環氧塑封料(liào)的主流技術為離心法和熱切割法,對塑(sù)封料廠商的配方技術、生產工(gōng)藝技術(shù)、生產(chǎn)設備(bèi)、產品測試方法等綜合技術要求較高,故(gù)該市場基本由外資廠(chǎng)商壟斷;而傳統工藝所製備的顆粒狀產品則存在顆粒大小無法細化、顆粒(lì)表麵粉塵太多、顆粒大小不均一容易造成封裝後的(de)氣孔等問題,在內資(zī)廠商的技術水平(píng)與研發儲備情況整體處於相對弱勢的背景下,江蘇華海誠科新材料股份有限公司已成功形成了可滿足(zú)特殊壓縮模塑成(chéng)型工藝的全套工藝方案,可應用於離心法和熱切割法,有望在該領域脫穎(yǐng)而出。
②應(yīng)用(yòng)於先進封裝的芯片級底部填充膠:芯(xīn)片級底部填充膠(jiāo)主要應用於FC(Flip Chip)領域(yù),根(gēn)據研究資料,FC在先進封裝的市場占比約為80%左右,是目前最具代表性的先進封裝(zhuāng)技術之一,具體類型包括FC-BGA、FC-SiP等先進封裝技術,目前該市場仍主要為日本納美仕、日立化成等外資廠商壟斷,國內芯片級底部填(tián)充膠目前主要尚處(chù)於實驗室(shì)階段。FC底(dǐ)填膠的使用流程如(rú)下圖所示:

目前,內資廠商正積極配合業內(nèi)主要封裝(zhuāng)廠商研發芯片級(jí)底部填充材料,並已取得一係列(liè)成效,有望推動該領域的國產化進程。其中,公司FC底填膠已通過星科金朋的考核驗證,在內資(zī)廠商中處於領先水平。
綜上,在半導體產業整體國產化的背景下,麵對技術、資金要求高的先進封裝領域,內資半導體封裝材料廠商已積極開展相關(guān)布局(jú),具備(bèi)創新實力與技術儲備優勢的內資廠商將有望在先進封裝領域脫穎而出。
(5)環(huán)氧塑封料與電子膠粘劑行業的國內市場規模情況:
①環(huán)氧塑封料國內市場規模情況:2021年(nián)中(zhōng)國包封(fēng)材料市場規模為73.60億元,同比增速達到16.83%;環氧塑封料在包封材(cái)料的市場占比約為90%。環氧塑封料2021年國(guó)內市場規模為66.24億元。
鑒於環(huán)氧塑封料市場(chǎng)是半導體封裝材料的一個細(xì)分市場,目前(qián)並無按照傳統(tǒng)封(fēng)裝(zhuāng)和先進封裝材料作為劃分標準的市場公開數(shù)據。根據中金企(qǐ)信(xìn)統計數據,2020年國內封裝市(shì)場規模為2,509.50億元,其中傳統封裝市場規模為2,158.20億元,先進封裝市場規(guī)模為351.30億元。2019年與2020年相關數據的(de)平均值對環(huán)氧塑封料市場占比情況進(jìn)行測算。
單位:億元

據此測(cè)算,我國(guó)2020年傳統封裝用環氧塑封料市場(chǎng)規模為53.11億元、先進封裝用環氧塑封料市場規模為3.59億元。具體數據如下(xià):
單位:億元

2021年中國包(bāo)封材料市場規模(mó)為73.60億元,同比增速達到16.83%,結(jié)合上述測算結果與先進封裝發展趨勢,預計2021年國內先(xiān)進封裝用環氧塑封料已超過4.2億元。
②電子(zǐ)膠黏劑國內市場規模情況:由(yóu)於電子膠黏劑的下遊應用領(lǐng)域眾多,對於不同領域、不同(tóng)客戶,各類電子膠黏劑在終端下遊產品(pǐn)中的應用比例和成本(běn)結構較(jiào)難獲取,終端市(shì)場需求與電子(zǐ)膠黏劑的配比關係難以獲取(qǔ)或推(tuī)算,加之目前市場上尚欠缺對各(gè)類電子膠黏劑具(jù)體(tǐ)市場規模的公開資料,因此較難獲取電子膠黏劑(jì)的細分市(shì)場規模。
根據中(zhōng)國(guó)膠粘劑和膠粘(zhān)帶工業協會楊栩秘書長於“2022年中國(大灣區)電子膠粘劑技(jì)術發展高峰論壇”的發言,近年來,在5G建設、消(xiāo)費電子、新能源汽車、家(jiā)用電器及裝配製造業等新興消費市場的驅(qū)動下,我國電子膠粘(zhān)劑(jì)市場迅(xùn)猛發展,市場(chǎng)已超100億元規模(mó),成為增長速度最快、發展潛力巨大的膠粘劑細分市場之一。因此,預計電(diàn)子膠黏劑市場規模在100億(yì)元以上。
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