请务必阅读正文之后的重要声明部分 AI 系 列之先进 封装：后摩尔时代利器，AI+国 产化紧 缺赛道 电子行业 证券研究报 告/行业深度报告 2024 年 2 月 21 日 评级：增持（维持）分析师：王芳 执业证书编号：S0740521120002 Email：分析师：杨旭 执业证书编号：S0740521120001 Email：分析师：游凡 执业证书编号：S0740522120002 Email：基本状况 上市公司数 460 行业总市值(百万元)5,601,212 行业流通市值(百万元)2,702,501 行业-市场走势对比 相关报告 重点公司基本状况 简称 股价(元)EPS PE PEG(23E)评级 2022 2023E 2024E 2025E 2022 2023E 2024E 2025E 通富微电 21.37 0.33 0.57 0.79 0.92 65 38 27 23 1.4 买入 长电科技 24.32 1.81 0.80 1.37 1.95 13 30 18 13 0.5 买入 新益昌 67.61 2.00 0.59 2.58 3.34 34 115 26 20 0.8 未评级 华海清科 184.69 3.16 4.40 6.23 8.49 59 42 30 22 1.1 买入 兴森科技 11.26 0.31 0.15 0.26 0.43 36 73 43 26 1.1 买入 华海诚科 65.40 0.51 0.46 0.62 0.79 128 143 106 82 4.5 买入 强力新材 8.55-0.18 0.04 0.29 0.39-48 220 29 22 1.0 未评级 彤程新材 26.30 0.50 0.72 0.87 1.04 53 37 30 25 1.8 买入 备注：以 2024 年 2月 21 日收盘价计算，未评级股票采用 WIND 一致预期 投资要点 先进封装为后摩尔时代利器，2022-2026 年全球市场规模 CAGR 达 9.2%。“后摩尔时代”先进制程升级速度逐渐放缓，同时往前推进边际成本愈发高昂，先进封装成为超越摩尔定律的重要路径。受益于物联网、5G 通信、人工智能、大数据等新技术的不断成熟，先进封装市场有望快速成长。据 yole 数据，2022 年全球先进封装市场规模为 367 亿美元，预测 2026 年将达到 522 亿美元，4 年 CAGR 为 9.2%，占整体封装市场比重由 22年的 45%提高至 54%，其中 2.5D/3D 增速最高，2022-2026 年 CAGR 达 13.4%，增量主要由 AI、HPC、HBM 等应用驱动。从竞争格局看，封装市场大部分由封装厂占据，2022 年前十大份额加总近 60%，top5 分别为日月光 15%、安靠 9%、英特尔 7%、台积电 7%、长电科技 6%。在 2.5D/3D 领域，台积电处于全球领先地位，有 INFO（2D）、CoWoS（2.5D）、SoIC（3D）三种封装形式，借助制造全球领先的工艺技术叠加全球领先的先进封装技术，台积电优势显著。先进制造+AI 芯片进口被禁，大陆先进封装产业亟待发展。2020 年，美国将中芯国际列入“实体清单”，限制其 14nm及以下制程的扩产。在此背景下，大陆 14nm 制程产能处于存量无法扩张的状态，先进封装如 chiplet 作为部分替代方案战略意义凸显。AI 作为全球第四大工业革命将带来人类文明史重大变革，全球各个国家和地区将 AI 列为发展重点，作为 AI 核心的算力芯片如 GPU、CPU 等被美国英伟达、intel、AMD 完全垄断，2022 年 10 月美国开始禁止大陆进口部分高端算力芯片，大陆发展 AI 必须自研算力芯片，而大陆先进制造受限，因此先进封装重要性更加凸显。从市场规模看，2025 年中国大陆封测市场规模将达到 3551.9 亿元，2020-25 年 CAGR 达 7.2%，增速高于全球 21-26 年的 CAGR4.3%。但大陆先进封装占比明显低于全球先进封装占比，2022 年大陆封装市场中先进封装的比例仅 22%，而全球封装市场中先进封装比例为 45%，大陆先进封装发展前景广阔且形势迫切。先进封装工艺复杂，有望带来设备/材料量价齐升。相比于传统封装“引线键合”的电气连接，先进封装引入 Bumping、TSV、RDL关键技术，并在此基础上衍生出 FI（扇入）、FO（扇出）、SiP（系统级封装）、FCBGA（倒装球阵列）、FCCSP（倒装大规模封装）、2.5D/3D 等多种封装形式。在大数据、AI 等海量数据吞吐需求的催化下，先进封装朝着更小 I/O 间距和 RDL线间距方向发展，以实现更密集的 I/O 接口和更精密的电气连接，目前台积电可在硅转接板上实现亚微米的 RDL。在此浪潮下，AI 芯片数量高增带来封装需求高增叠加芯片封装工艺难度加大、工艺成本提升，带来单颗芯片封装价值量的提升，两者共同促成先进封装上游设备/材料量价齐升。先进封装带来的新增设备主要有固晶机、混合键合机、电镀设备等，对材料需求的提升主要体现在 IC 载板、底填胶、TIM材料、塑封料等领域。从竞争格局上看，当前先进封装涉及的核心设备和核心材料，均由海外厂商垄断，国产替代弹性大。CoWoS封装技术优势突出，引领 AI 芯片封装新浪潮。CoWoS 作为 AI 应用领域英伟达GPU 和 HBM 的封装技术备受产业关注，该技术于 2012 年由台积电与赛灵思合作开发。COWOS 2.5D 封装通过硅中介层进行互联，实现多芯片封装、高密度互连和功耗优化，诞生 10 余年来，在中介层面积、异构互联、内存带宽上不断升级。台积电 CoWoS-R 的RDL 线宽/间距可达 2/2 微米，CoWoS-S可实现亚微米的铜 RDL 互连。CoWoS 的重要应用场景就是 HPC、AI 领域，英伟达 P100、V100 和 A100 等数据中心 GPU 均使用 CoWoS 技术，2020年 TOP 500 超算中有超过一半的算力来自基于台积电 CoWoS-S封-40%-20%0%20%23-2 23-5 23-8 23-11 24-沪深300 电子 请务必阅读正文之后的重要声明部分-2-行业深度报告 装技术的芯片。据 Verified Market Research 数据，2021 年全球 GPU 市场规模为 334.7 亿美元，预计 2030 年将达到 4773.7 亿美元，未来台积电 CoWoS 将持续受益于 GPU 市场的蓬勃增长。目前，大陆厂商已在积极布局 2.5D/3D 封装平台，长电推出了 XDFOI、通富推出了 VISionS、华天推出了 3D Matrix、盛合晶微具备 Bump、RDL 等技术，公司三维多芯片集成封装项目正在建设、甬矽电子具备 Bump、RDL能力且正在布局 2.5D/3D 封装。相关标的：封测公司：通富微电、长电科技、甬矽电子、华天科技、晶方科技。设备公司：1）价值占比高+成长空间大+国产化率低：固晶机：新益昌、华封科技（未上市）、凯格精机、深科达、快克智能；2）先进封装核心设备：引线键合机：奥特维；半导体点胶机：卓兆点胶、安达智能、凯格精机、大族激光；晶圆级真空回流焊机：劲拓股份、中科同志（未上市）；划片机：光力科技、大族激光、迈为股份、博杰股份（控股子公司博捷芯）；3）对厂商潜在业绩弹性大：CMP 设备：华海清科、奥特维。材料公司：1）需求大+国产化率极低：载板：兴森科技、深南电路；底填胶：德邦科技、鼎龙股份、华海诚科；塑封料：华海诚科、飞凯材料；电镀液：强力新材、上海新阳；光刻胶：彤程新材、上海新阳、艾森股份；2）其他需求量较大+国产化率偏低：TIM 胶：德邦科技；临时键合胶：化讯半导体（未上市）；聚酰亚胺：波米科技（未上市）、强力新材。3）对厂商潜在业绩弹性大：华海诚科、德邦科技、飞凯材料。风险提示：行业需求不及预期的风险、大陆厂商技术进步不及预期、先进封装技术路线发生分歧、研报使用的信息更新不及时的风险，计算结果存在与实际情况偏差的风险。0YEVwPmRtQnMoQoNmRtMnMbR8Q9PmOnNmOnRfQoOmOkPmOnObRqQuMMYmPrRMYnRmQ 请务必阅读正文之后的重要声明部分-3-行业深度报告 内容目录 一、迈向超越摩尔时代，先进封装大势所趋.-7-1.1 先进封装突破摩尔限制，市场规模快速提升.-7-1.2 全球先进封装向东亚转移，2025年大陆市场规模将达千亿元.-12-1.3 大陆先进制程+AI芯片进口受限，先进封装亟待发展.-15-二、先进封装核心工艺复杂，带来设备/材料新需求.-18-2.1 单位面积 I/O数量增加是升级方向，2.5D/3D 代表未来趋势.-18-2.2 Bump、TSV、RDL等核心技术工艺复杂，带来产业发展新机遇.-30-三、CoWoS 技术：台积电 2.5D封装利器，乘 AI东风而起.-52-3.1 CoWoS技术优势凸出：实现多芯片封装、高密度互连.-52-3.2 CoWoS技术 10年 5次迭代，受益 AI迎来新机遇.-55-四、相关标的.-58-五、风险提示.-59-图表目录 图表 1：前沿节点投资成本高.-7-图表 2：量子隧穿效应.-7-图表 3：单位数量的晶体管成本对比.-7-图表 4：先进制程和先进封装的发展.-8-图表 5：芯片制造流程.-8-图表 6：封装技术发展历程.-9-图表 7：先进封装发展趋势.-9-图表 8：2017年-2026E全球封测市场规模（亿美元）.-10-图表 9：2.5D/3D 领域代表性技术方案.-11-图表 10：台积电先进封装布局.-11-图表 11：先进封装厂商 Bump pitch size.-11-图表 12：2022 年全球头部厂商先进封装开支份额（估算）.-12-图表 13：主流先进封装技术方案及代表性公司.-12-图表 14：2016 年-2025E 中国大陆封测市场规模（亿人民币）.-13-图表 15：大陆先进封装占比较全球水平仍有较大提升空间.-14-图表 16：大陆厂商封装技术布局及先进封装业务占比.-14-图表 17：2021 年全球先进封装厂商 TOP30 收入及份额（单位：百万美元）-14-图表 18：美国科技制裁时间线.-15-图表 19：数据峰值吞吐量增速快于峰值带宽增速.-16-请务必阅读正文之后的重要声明部分-4-行业深度报告 图表 20：先进封装提升 I/O仍有很大发展空间.-17-图表 21：NVIDIA A100 GPU在 AI训练和推理工作中的加速能力.-17-图表 22：英伟达 P100芯片供应链情况.-17-图表 23：全球 GPU 市场规模及增速.-18-图表 24：受美国制裁限制的数据中心芯片.-18-图表 25：传统封装使用引线键合.-19-图表 26：先进封装使用键合互联.-19-图表 27：先进封装发展技术路线图.-19-图表 28：IC 封装分类（按衬底形式）.-21-图表 29：先进封装分类（按衬底形式）.-21-图表 30：先进封装技术分类.-22-图表 31：先进封装技术应用领域.-22-图表 32：主流先进封装技术诞生背景及典型产品.-23-图表 33：2021-2027E全球先进封装市场规模（按技术分类，单位：亿美元）-23-图表 34：2021-2027E全球先进封装市场规模及出货量（按技术分类）.-24-图表 35：传统封转 VS 晶圆级封装.-25-图表 36：面板级封装可以节约更多成本.-25-图表 37：立体封装包含 2.5D IC和 3D IC.-26-图表 38：先进封装技术路线图.-26-图表 39：几种先进封装形式的性能对比.-27-图表 40：各种先进封装技术原理及特点.-27-图表 41：chiplet架构图.-29-图表 42：SiP与先进封装的关注点不同.-30-图表 43：系统级封装(SiP)与先进封装（HDAP）技术存在交叉关系.-30-图表 44：传统封装工艺流程.-30-图表 45：传统封装所需设备的市场规模及竞争格局.-31-图表 46：先进封装核心技术.-32-图表 47：Bump金属凸块.-32-图表 48：焊料凸点&铜柱凸点结构图.-33-图表 49：电镀锡球 Bump 的工艺流程图.-33-图表 50：Bumping（铜凸块）工艺流程及设备.-33-图表 51：Bump技术的发展趋势.-34-图表 52：键合技术的发展历史.-34-图表 53：HBM结构中 Micro bumpVS混合键合.-35-图表 54：混合键合之 CoW工艺流程与设备.-35-图表 55：混合键合之 WoW 工艺流程与设备.-36-请务必阅读正文之后的重要声明部分-5-行业深度报告 图表 56：RDL结构图.-37-图表 57：重布线后芯片连接面视图.-37-图表 58：RDL截面图.-38-图表 59：电镀 RDL工艺流程图.-38-图表 60：“感光高分子聚合物+电镀铜+蚀刻”RDL 工艺流程与设备.-38-图表 61：大马士革 RDL工艺流程图.-39-图表 62：“PECVD+Cu-大马士革+CMP”RDL工艺流程与设备.-39-图表 63：3D TSV 结构.-40-图表 64：TSV-Via first.-40-图表 65：TSV 工艺流程图.-41-图表 66：TSV 截面的 SEM 形貌图.-41-图表 67：TSV 工艺流程与设备.-42-图表 68：硅转接板制备工艺流程.-42-图表 69：硅转接板常规工艺步骤（以单层 RDL转接板为例）.-43-图表 70：2.5D CoWoS、3D SoIC 与此前先进封装工艺流程上的差异.-43-图表 71：CoWoS 和 3D SoIC 带来的几类有成长弹性的先进封装设备.-44-图表 72：先进封装的封装成本构成以 FCBGA 为例.-46-图表 73：IC 载板结构图.-47-图表 74：载板按照基材分类情况.-47-图表 75：IC 载板朝更薄、线间距更小方向发展.-47-图表 76：2017-2028E年全球 ABF基板市场销售额及增长率.-48-图表 77：底部填充示意图（蓝色部分）.-48-图表 78：2022-2028年底部填充胶市场空间（单位：亿美元）.-49-图表 79：CoWoS 使用的热界面材料热阻逐渐降低.-49-图表 80：2022-29年全球 TIM市场空间（单位：亿美元）.-50-图表 81：EMC 在不同封装 类型中的位置.-50-图表 82：下游客户积极扩 产，封装材料需求量 稳定 提升.-51-图表 83：国内外环氧塑封 料在我国市场上的竞 争对 比情况.-52-图表 84：CoWoS 结构示意图.-52-图表 85：转接板的典型结构.-52-图表 86：cowos分为三种类型.-53-图表 87：CoWoS 工艺流程图.-54-图表 88：台积电光罩拼接技术可靠性测试.-55-图表 89：台积电 CoWoS封装技术路线图.-56-图表 90：CoWoS 时间线梳理.-56-图表 91：FPGA 封装结构图.-57-请务必阅读正文之后的重要声明部分-6-行业深度报告 图表 92：FPGA 封装切面.-57-图表 93：A100 GPU和 HBM阵列.-57-图表 94：cowos封装切面图.-57-图表 95：英特尔 EMIB.-58-图表 96：三星 I-Cube4.-58-图表 97：先进封装设备与材料国产供应商一览.-58-请务必阅读正文之后的重要声明部分-7-行业深度报告 一、迈向超越摩尔时代，先进封装大势所趋 1.1先进封装突破摩尔限制，市场规模快速提升 摩尔定律带来的经济效应不断降低，制造先进制程升级速度逐渐放缓。“后摩尔时代”先进制程升级速度逐渐放缓。摩尔定律是指集成电路中可以容纳的晶体管数量在每 18-24个月增长一倍。目前芯片工艺已经走向 3nm 以下的极致阶段，而当芯片制程逼近 1nm 时将进入量子物理世界，会产生显著的量子效应。例如晶体管数量的不断增加会产生短沟道效应，势垒将无法对电子穿透进行有效的阻隔，从而造成漏电，进一步使得晶体管的效应难以控制。除此之外，大量的晶体管工作时产生的热量也对芯片散热能力提出了更高要求。摩尔定律带来的经济效应不断降低。1）从制造成本来看：根据研究公司 IBS发布的数据，芯片从 16nm到 10nm，每十亿个晶体管的成本下降了 30.7%，而从 5nm 到 3nm，成本仅下降了 4.2%。2）从研发成本来看：推进先进制程芯片使得芯片制造商的研发成本与资本开支负担不断加重，同时芯片设计商的设计成本和流片成本也会不断加重，且技术上的不确定性会使新产品上市时间不断滞后。先进封装技术是超越摩尔定律的重要赛道。目前对于集成电路的发展，行业内主要有两个主流方向。一是延续摩尔定律，以提升单个芯片性能为目标，在晶体管缩放技术上进行进一步探索，例如采用 FinFET、GAA等工艺。二是超越摩尔定律，先进封装技术就为其中的一条重要赛道，以提升系统性能为目标，将多个不同性能的芯片集成在一个系统内，通过成本可控的系统级芯片系统来提升整体的性能和功能。图表 3：单位数量的晶体管成本对比 制程 16nm 10nm 7nm 5nm 3nm 芯片面积（mm）125 87.66 83.27 85 85 晶体管数 量（十 亿个）3.3 4.3 6.9 10.5 14.1 晶粒总数/单片 晶圆 478 686 721 707 707 晶粒净产 出/单 片晶圆 359.74 512.44 545.65 530.25 509.04 晶圆价格（）5912 8389 9965 12500 15500 晶粒价格（）16.43 16.43 18.26 23.57 30.45 每十亿个 晶体管 的成本（）4.98 3.81 2.65 2.25 2.16 图表 1：前沿节点投资成本高 图表 2：量子隧穿效应 来源：yole，中 泰证 券研 究所 来源：原理 账号，中 泰证 券研 究所 请务必阅读正文之后的重要声明部分-8-行业深度报告 来源：International Business Strategies，芯 智讯，中 泰证 券研 究所 图表 4：先进制程和先进封装的发展 来源：yole，中 泰证 券研 究所 封装测试位于产业链的中下游，是整个集成电路产业链的重要一环。集成电路行业产业链大致可以分为芯片设计、晶圆制造、封装测试三大部分。其中封装测试行业位于整个产业链的中下游，包含了封装和测试两个环节。封装是指将芯片制造过程中，将芯片在基板上布局、固定与连接，然后使用绝缘介质封装的过程。传统封装主要有四个作用：1）保护：封装可以保护芯片免受损伤且便于运输。2）散热：保证了芯片的散热性能，使其可以在更高温度环境下工作。3）电信号传递：通过封装实现芯片与系统之间的信号传输以及电源供应。4）尺寸调整：封装可以将芯片的细引线间距，调整到实装基板的尺寸间距。图表 5：芯片制造流程 来 源：先 进封 装推 动半 导体 产业 新发 展，中 泰证 券研 究所 整理 封装产业历史悠久，已实现从传统封装到先进封装的时代跨越。封装技术的发展历史主要围绕体积和性能不断展开，实现了从传统封装到先进封装的时代跨越，其发展可以分为从传统封装到先进封装的五个阶段，实现了三次技术革新。1）传统封装时代：主要是第一阶段(20世纪 70年代前)和第二阶段（20 世纪 80 年代后），实现了从通孔插装技术到表面贴装技术的升级。2）先进封装时代：以第三阶段（20 世纪 90 年代之 请务必阅读正文之后的重要声明部分-9-行业深度报告 后）为界，封装技术步入先进封装时代，出现了以晶圆级封装(WLP)为代表的面积阵列型封装技术。而第四、第五阶段代表了半导体封装行业的第三次技术革新，实现了二维到三维的封装技术拓展。图表 6：封装技术发展历程 阶段 时间 封装技术 具体封装形 式 图示 第一阶段（传统封 装）20 世纪70 年代前 通孔插装 型封装 晶体管封 装(TO)、双 列直插 封装(DIP)，陶 瓷双列直插封装(CDIP)塑料双 列直插 封 装(PDIP)、单列直插式 封装(SIP)第二阶段（传统封 装）20 世纪80 年代以后 表面粘贴 型封装 塑料有引 线片式 载体封 装(PLCC)四 边引脚扁 平封装(QFP)、塑料四 边引线扁 平封装(PQFP)、小外形表面封 装(SOP)、无引 线四边 扁 平封装(PQFN)、小外 形晶体 管封装(SOT)、双边扁 平无引脚封装(DFN)第三阶段（先进封 装）20 世纪90 年代以后 面积阵列 型封装 球标阵列 封装(BGA)、塑 料焊球 阵 列封装(PBGA)、陶瓷 焊球阵 列封装(CBGA)、带散 热器焊球阵列 封装(EBGA)、倒装 芯片 球阵列封 装(FC-BGA)晶圆级封 装(WLP)芯片级封 装(CSP)第四阶段（先进封 装）20 世纪末开始 多芯组装(MCM)、系 统级封 装(SiP)、三维立 体时装(3D)、凸 块制造(Bumping)以凸点(Bumping)为例 第五阶段（先进封 装）21 世纪前10 年代开始 微电子机 械系统 封装(MEMS)、品 圆级系统 封装-硅 通孔(TSV)、倒装封装(FC)、扇出型 封装(Fan-out)以倒装(FC)为例 来源：汇成 股份 招 股书，中 泰证 券研究 所 整理 图表 7：先进封装发展趋势 请务必阅读正文之后的重要声明部分-10-行业深度报告 来源：yole，中 泰证 券研 究所 整理 全球封测行业 2026 年将达千亿美元市场，先进封装占比不断提高。受益于物联网、5G通信、人工智能、大数据等新技术的不断成熟，半导体封测行业稳步增长。根据 yole 数据，2022 年全球封测行业市场规模为815 亿美元，随着国内外晶圆厂的产能陆续投放市场，预测 2026 年将有望达 961 亿美元。其中先进封装占比不断提高，2022 年全球先进封装市场规模为 367亿美元，预测 2026年市场规模将达 522 亿美元，占比由 22 年的 45%提高至 54%。头部晶圆厂强势入局先进封装，台积电处于全球领先地位。进入先进封装时代后，全球封测竞争格局发生变化。从市场份额来看：先进封装市场不再只有封测玩家，晶圆厂也参与其中并发展迅速，据 yole 数据，全球先进封装市场中日月光、安靠、台积电、英特尔、长电科技和三星六家厂商的合计市占率超过了 80%，份额主要被海外厂商占据。1）从技术布局来看：先进封装集成技术主要包括 2D、2.5D、3D、3D+2D、3D+2.5D多种类型。由于先进封装中的部分高难度工艺涉及到晶圆制造技术，叠加高端芯片对制造和封测配合紧密度需求的加深，因此晶圆代工厂相较封测厂具备天然的优势，海外台积电、英特尔、三星等各家厂图表 8：2017 年-2026E全球封测市场规模（亿美元）来源：yole，中 泰证 券研 究所 整理 777815 822899943961321 367 402 440 471 522 0%10%20%30%40%50%60%0200400600800100012002021 2022E 2023E 2024E 2025E 2026E全球封测产业规模（左轴，亿美 元）先进封装市场规模（左轴，亿美 元）全球封测产业规模YoY（右轴，%）先进封装市场规模YoY（右轴，%）先进封装占比（右轴，%）请务必阅读正文之后的重要声明部分-11-行业深度报告 商均早早布局先进封装。台积电于 2008 年底成立集成互连与封装技术整合部门，开始布局先进封装，2D/2.5D 代表为 INFO、CoWoS，3D上布局了 SoIC；英特尔 2.5D 布局了 EMIB，3D 上布局了 Foveros、Co-EMIB等；三星在 2D 封装布局了 FOPLP，2.5D 布局了 I-Cube，3D上布局了 X-Cube。2）从技术先进性来看：台积电的 Bump 技术位居全球首位，其 N7/N6芯片堆叠的 Bump间距为 9m，N5 为 6m（目前最先进），N3预计将进一步减小至 4.5m。其 InFO、CoWoS的 Bump间距也位居行业前列。3）从资本投入看：2022 年头部晶圆厂英特尔、台积电关于封装的投入占到行业总投入的 59%，远高于封测领域龙头日月光、安靠等封测厂。图表 9：2.5D/3D 领域代表性技术方案 来源：yole，中 泰证 券研 究所 整理 图表 10：台积电先进封装布局 台积电先进 封装布局 先进封装 平台 3D Fabric 平台 制程区分 后段 3D 先 进封装 前端 3D 晶 片堆叠 封装技术 名称 InFO（Chip First)CoWoS(Chip Last)TSMC-SoIC(系统整合晶 片）技术名称 整合扇出 型封装 基板上晶 圆 上晶片封 装 晶圆堆叠 晶圆封装 封装结构 分类 2D IC 2.5D/3D IC 3D IC 量产/认 证时间 已量产 已量产 已量产 代表产品 Apple M1 Ultra 英伟达 A100/H100 AMD MI300X 来源：台积 电官 网，中泰 证券 研究 所 整理 图表 11：先进封装厂商 Bump pitch size 请务必阅读正文之后的重要声明部分-12-行业深度报告 来源：IDTechEX，中泰 证券 研究 所整理 图表 12：2022 年全球头部厂商先进封装开支份额（估算）来源：Yole，中 泰证 券研 究所 整理 1.2 全球先进封装向东亚转移，2025年大陆市场规模将达千亿元 全球先进封装趋势经历了从欧美向东亚转移的过程。2009 年欧洲厂商英飞凌、恩智浦推出 FOWLP（扇出型晶圆级封装），FOWLP 为早期的先进封装形式，但至今仍在手机 5G、AI 等领域发挥作用。此后，随着东亚地区如三星、台积电等厂商代工业务的崛起，东亚厂商纷纷进行先进封装技术的研发，如台积电在 2016年推出 INFO（集成扇出封装）工艺，其中 InFO_PoP 主要用于移动平台，例如手机手表，InFO_L 应用于部分苹果高端电脑处理器，例如 M1 Ultra，InFO_oS 专注于 HPC 客户。2020年以来，台积电和三星分别推出 SoIC 和 X-Cube 技术，将先进封装向三维集成方向推进。图表 13：主流先进封装技术方案及代表性公司 技术方案 推出时间 维度 功能密度 应用领域 对应厂商 FOWLP 2009 2D 低 手机 5G、AI 英飞凌/恩智浦 INFO 2016 2D 中 Iphones、5G、AI 台积电 FOPLP 2017 2D 中 移动设备、5G、AI 三星 EMIB 2018 2D 中 图像处理、高性 能计算 英特尔 61025 25 25 25303640 40100130150300050100150200250300350bump pitch size(m)32%27%13%11%6%4%4%3%英特尔 台积电 日月光 三星 安靠 长电科技 力成 通富微电 请务必阅读正文之后的重要声明部分-13-行业深度报告 CoWoS 2012 2.5D 中 高端服务 器、高 端企业 级应用,高性能计 算 台积电 HBM 2015 3D+2.5D 高 图像处理、高性 能计算 AMD/英伟达/海力士/英特尔/三星 HMC 2012 3D 高 高端服务 器、高 端企业 级应用 高性能计 算 Micron/三星/IBM/ARM/微软 Wide-IO 2012 3D 中 高端智能 手机 三星 Foveros 2018 3D 中 高端服务 器、高 端企业 级应用,高性能计 算 英特尔 Co-EMIB 2019 3D+2D 高 高端服务 器、高 端企业 级应用,高性能计 算 英特尔 TSMC-SoIC 2020 3D 非常高 5G、AI、可穿 戴设备 台积电 X-Cube 2020 3D 高 5G、AI、可穿 戴设备 三星 来源：Sip 与 先进 封装 技术，中 泰证券 研 究所 整理 大陆封测市场 25 年将达 3500 亿人民币，先进封装增长迅速。近些年，我国半导体产业在政策大力支持、技术水平持续进步的基础上，国产替代开始加速，相对半导体设计与制造而言，封测行业技术壁垒较低，实现了较高程度的国产化。根据 Frost&Sullivan 数据，中国大陆封测市场规模由 2016 年的 1564.3 亿元增长至 2020 年的 2509.5 亿元，年均复合增长率达 12.54%，预 测 2025年中国大陆封测市场规模将达到 3551.9亿元。从封测业务收入结构上来看，中国大陆封测市场仍然以传统封装业务为主，但随着新一代信息技术领域快速发展，新兴应用场景对半导体产品的性能、功耗等要求提升，半导体产品纷纷从传统封装向先进封装转变，先进封装市场需求将维持较高速的增长。数据显示，中国先进封装行业市场规模由 2016 年的 187.7 亿元增长至 2020 年的 351.3 亿元，年均复合增长率达 16.96%，预测 2025年中国大陆先进封装市场规模将达到 1136.6亿元。图表 14：2016 年-2025E中国大陆封测市场规模（亿人民币）来源：Frost&Sullivan，中 泰证 券 研究所 整理 大陆先进封装较海外有两方面差距：1）大陆先进封装占比较全球水平低，仍有较大提升空间。如前文统计，2023 年大陆先进封装占整体封装市场比例有望达 30%，但较全球先进封装 49%的占比有近 20pcts 差距，仍有较大提升空间。目前国内已有14%12%14%14%16%18%22%30%37%47%0%10%20%30%40%50%050010001500200025003000350040002016 2017 2018 2019 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E先进封装（左轴，亿人民 币）传统封装（左轴，亿人民 币）先进封装增长率（右轴，%）传统封装增长率（右轴，%）先进封装占比（右轴，%）请务必阅读正文之后的重要声明部分-14-行业深度报告 长电科技、通富微电、华天科技、晶方科技、甬矽电子等厂商积极布局先进封装，取得了一定技术突破，主要集中在 Bump、RDL技术上，TSV工艺较欠缺，国内高端 AI 芯片封装所需的 2.5D/3D 封装尚处于起步阶段。而台积电已具备 CoWoS（2.5D 封装技术）整套工艺流程（包括转接板），因此国内封测厂与海外龙头厂商差距明显。图表 15：大陆先进封装占比较全球水平仍有较大提升空间 来源：yole，Frost&Sullivan，中泰 证 券研 究所 整理 图表 16：大陆厂商封装技术布局及先进封装业务占比 公司名称 先进封装占 比 主要封装技 术 甬矽电子 100%FCCSP、FCBGA、FC、SIP、BGA、QFN、MEMS 通富微电 75%Bumping、WLCSP、FC、BGA、SIP、OFN、QFP、SO、2.5D/3D 华天科技 70%DIP、SOP、SIP、CSP、WLP/WLCSP、2.5D/3D(TSV)长电科技 65%Wire bonding、QFN 到 WLP、FCBGA、2.5D/3D 智路联合 体 50%Bumping、WLCSP、FC、BGA、SiP、QFN、OFP、SO 气派科技 25%FC、CPC、SOP、SOT、LOFP、QFN/DFN、CDFN/CQFN、DIP 华宇电子 15%SOP、DFN/QFN、LQFP、SOT、TO、LGA 华润微 10%FC、PLP、IPM 利普芯 5%DIP、SOP、SOT、TSSOP、OSOP、TSOT、TO、DFN、QFN、HSOL、LOFP 蓝箭电子 5%SOT、TO、SOP 来源：集微 网，企业 年报，中 泰证 券 研究所 整理 2）全球封装市场仍以海外厂商占主导，大陆厂商全球份额仍有较大提升空间。据 Yole，2021年大陆厂商长电科技份额居全球第四，全球封装厂商 Top10中，大陆厂商有长电科技、通富微电、华天科技三家，大部分比例份额仍由中国台湾、美国、韩国、日本厂商占据，大陆厂商全球份额仍有较大提升空间。图表 17：2021 年全球先进封装厂商 TOP30收入及份额（单位：百万美元）18%22%30%37%47%41%45%49%49%50%0%10%20%30%40%50%60%2021 2022 2023E 2024E 2025E大陆 全球 请务必阅读正文之后的重要声明部分-15-行业深度报告 来源：Yole，中 泰证 券研 究所 整理 注：日 月光 此处 包含 矽品、不含 环隆 电气收入；Hana Micron 此处 不含 Hana Materials 收 入；对于 Unisem Berhad，华天科技对 其进 行了 参股 1.3 大陆先进制程+AI芯片进口受限，先进封装亟待发展 美国制裁不断加码，先进封装助力弯道超车。从 2018 年至今，美国对华制裁不断升级，从华为、中芯不断蔓延至更多半导体企业。2020 年，美国将中芯国际列入“实体清单”，限制中芯国际 14nm及以下制程的扩产。而基于先进封装技术的芯片设计模式 Chiplet可以提升芯片性能，突破美国先进制程的封锁。通常意义上，单位面积晶体管数量越多，芯片性能越强。据 Wikichip，台积电 14nm每 mm晶体管数量在 28.88百万个，10、7nm 晶体管数量分别达到 52.51、91.20百万个，分别是 14nm数量的 1.8、3.2 倍。Chiplet 通过将两颗 14nm 芯片堆叠，实现单位面积晶体管数量翻倍。按台积电规格简单测算，两颗 14nm 堆叠后的晶体管数量达到 57.76百万个，接近 10nm的数量水平性能上大体接近10nm 芯片性能。对于中国而言，两颗 14nm 芯片堆叠，可以向下突破美国 14nm 制程的封锁，实现接近 10nm 工艺的性能，因此先进封装的发展迫在眉睫。02000400060008000100001200014000日月光安靠英特尔长电科技台积电力成科技通富微电华天科技UTAC京元电子南茂颀邦超丰矽格华泰电子Hana Micron盛帆半导体嘉盛半导体同欣欣铨LB Semicon沛顿AOIUnisem Berhad福懋纳沛斯Inari华润微甬矽华东科技菱生精密颀中晶方科技营收（百万美元）图表 18：美国科技制裁时间线 请务必阅读正文之后的重要声明部分-16-行业深度报告 AI时代数据峰值吞吐量增速高于峰值带宽增速，提高 I/O密度迫在眉睫。随着大数据、AI等新技术的发展，当前计算系统面临着带宽不足的问题。据台积电，计算系统需处理的数据峰值吞吐量平均每两年增长 1.8 倍，而峰值带宽每两年增长仅约 1.6 倍，峰值带宽较峰值吞吐量的差距愈发扩大，增加峰值带宽迫在眉睫，而增加峰值带宽最有效的方式是增加 I/O数量。AI 产业迎来“iPhone 时刻”，先进封装可有效提升 I/O 密度，是 AI 大数据时代封装发展的必由之路。23 年初开始，ChatGPT 持续火热，微软、谷歌以及国内百度、阿里巴巴等先后发布大模型，算力需求持续释放。据台积电，CoWoS、InFO、Flip-Chip 等先进封装技术，可有效提升 I/O密度。例 如 Flip-Chip 技术将每平方毫米 I/O密度提升到 100个级别，InFO 和 CoWoS 工艺进一步将 I/O 密度提升到 1000 个级别，是此前技术的 10 倍。据台积电预测，通过使用 SoIC 及其未来的扩展，未来芯片 I/O密度有可能再提高 10000倍。1）GPU在 AI模型构建中具有较高的适配性。GPU、FPGA、ASIC 芯片是 AI 计算的核心，作为加速芯片处理大规模并行计算，而 GPU凭借着高性能、高灵活度特点成为 AI 加速方案首选。全球 GPU 市场被英伟达、英特尔和 AMD 三强垄断，英伟达凭借自身 CUDA 生态在 AI 及高性能计算上占据绝对主导地位，目前主流 AI 厂商多采 来源：澎湃 新闻 等公 开信 息，中泰 证 券研究 所整 理 图表 19：数据峰值吞吐量增速快于峰