發布時間:2023-10-30 13:23:16
印制電路板是電子產品的關鍵電子互聯件,被譽為“電子產品之母”。隨著半導體制程的不斷進步,電子行業對于精度及性能的要求越來越高,疊加消費電子小型化、輕量化的發展方向。
疊加當前AI的快速發展要求高算力,對設備數量和水平也提出更多更新的要求,將帶動PCB需求增長。
根據Prismask,預計2026年我國PCB產值將達到546億美元。
PCB從早期的單層/雙層、多層板,向HDI Micro via PCBs,HDI Any Layer PCBs,以及目前火熱的類載板方向升級,產品線寬線距逐漸縮小。
普通PCB、HDI、IC載板技術參數比較:
技術參數 | 普通PCB | HDI | IC載板 |
層數 | 1-90+ | 4-16 | 2-10 |
板厚 | 0.3-17mm | 0.25-12mm | 0.08-11.2mm |
最小線寬/線距 | 50-1000μm | 40-160μm | 10-130μm |
最小環寬 | 75μm | 75μm | 12.5-130μm |
單位尺寸 | - | 300mm*210mm | <150mm*150mm |
制備工藝 | 減成法 | 半加成法/減成法 | 減成法/半加成法 |
根據Prismark的數據,預計全球IC載板市場規模有望在2025年達到162億美元,2020-2025年均復合增長率約為9.7%,是PCB各細分市場中成長性最高的市場。
當前PCB中的高端品類IC載板及HDI的需求不斷增加。
IC載板即封裝基板,是一類用于承載芯片的線路板,屬于PCB的一個分支,具有高密度、高精度、高性能、小型化及輕薄化的特點,可為芯片提供支撐、散熱和保護的作用,同時也可為芯片與PCB母板之間提供電氣連接及物理支撐。
IC載板是芯片封裝環節的關鍵部件,是連接并傳遞裸芯片(DIE)與印刷電路板(PCB)之間信號的載體。
與普通PCB產品相比,其產品尺寸較小、精密度較高,在線路精細、孔距大小和信號干擾等方面要求非常高,因此需要高度精密的層間對位技術、電鍍能力、鉆孔技術。
按封裝材料不同,IC載板可分為硬質封裝基板、柔性封裝基板和陶瓷封裝基板。
硬質基板的主要材料為BT樹脂、ABF樹脂和MIS,前兩者應用最為廣泛。
BT樹脂基板材料具有高耐熱性、抗濕性、低介電常數和低散失因素等多種優勢,在半導體封裝、芯片LED及高頻用途等領域占有很高的市場份額。
BT樹脂最初是由日本三菱瓦斯研發出來,由雙馬來酰亞胺與氰酸酯樹脂合成制得。BT基板不易熱漲冷縮、尺寸穩定,材質硬、線路粗,多用于手機MEMS、通信、內存和LED等領域,全球約有70%以上IC載板使用BT材料。
ABF基板材料是90年代由Intel主導的一種材料,用于生產倒裝芯片等高端載體基板,引腳數量多,傳輸速率高,主要應用于CPU、GPU、芯片組等大型高端芯片。
ABF樹脂是由Intel主導研發的材料,基本被日本味之素所壟斷,由環氧樹脂/苯酚硬化劑、氰酸酯/環氧樹脂和帶有熱固性烯烴的氰酸酯制成。
MIS基板是一種新型技術,包含一層或多層預包封結構,每一層之間都通過電鍍銅連接,具有更細致的布線能力與傳輸能力,以及更小的外形,目前在模擬、功率IC、及數字貨幣等市場領域迅速發展。
依據半導體IC載板實際制造的難易程度、市場規模和發展趨勢,將IC載板分為入門類、一般類和高端類。
入門類:包括BOC、PBGA、CSP、SiP、簡單的FCCSP(Tenting/MSAP工藝)等。
一般類:包括一般的FCCSP(SAP工藝)、ETS、EPS、一般的FCBGA(非CPU類)等。
高端類:包括復雜的FCCSP(EAD/PLP等)、復雜的FCBGA(CPU類)。
主流IC載板分類及應用:
從產業鏈上下游看,IC載板上游主要為基板、銅箔等結構材料及干膜、金鹽等化學品/耗材,中游為芯片封裝,下游為存儲、MEMS等各類具體芯片應用。
在IC封裝的上游材料中,IC載板占到成本的30%,而基板又占IC載板成本的3成以上,因此基板為IC載板最大的成本端。下游應用領域主要包括通信、計算機、移動終端、工控醫療、汽車電子、航空航天等。
在智能手機、平板電腦等移動通信產品方面,封裝基板得到了廣泛的應用。如存儲用的存儲芯片、傳感用的微機電系統、射頻識別用的射頻模塊、處理器芯片等器件均要使用封裝基板,而高速通信封裝基板已廣泛應用于數據寬帶等領域。
IC載板由于直接和裸芯片相連,其制造存在資金(大)、技術(難)、客戶(慢)三重壁壘。
從IC載板歷史發展來看,日本廠商最早全球領先,而后產能跟隨半導體產業鏈部分轉移向中國臺灣、韓國。
通過對現有供應商產品布局的分析,可以看出中國臺灣企業產品系列較全面,日本企業主要集中于一般類、高端類產品系列,韓國企業主要集中于入門類和一般類產品系列,中國大陸企業仍集中于入門類和一般類,目前尚未導入高端系列產品。
階段 | 時間 | 特征 |
第一階段 | 1980-1990S末 | 有機樹脂基板初期發展的階段(日本搶占了IC封裝基板絕大多數市場) |
第二階段 | 1990S末-21世紀初 | 封裝基板快速發展的階段,有機封裝基板獲得更大的普及應用,生產成本有很大下降。(我國臺灣、韓國與日本逐漸形成“三足鼎立”) |
第三階段 | 21世紀初-至今 | 行業格局奠定之后,行業內主要是技術的演進分化。近年來,由于中國玩家的逐漸入局,IC載板市場格局又開始有所變動 |
據Prismark統計,從廠商來看,全球封裝基板CR10=80%、CR3=36%,前三大廠商為中國臺灣欣興電子、日本揖斐電、韓國三星電機。
全球IC載板市場格局:
資料來源:Prismark
全球主要載板廠商產品及客戶:
國家/地區 | 公司名稱 | 主要IC載板產品 | 主要客戶 |
中國臺灣 | 欣興電子 | WBCSP、WBBGA、FCCSP、FCBGA | 高通、博通、NVIDIA、 Intel、AMD |
景碩科技 | WBCSP、WBBGA、FCCSP、 FCBGA、COP、COF | 高通、博通、Intel | |
南亞電路 | FC、WB封裝基板 | 高通、博通、NVIDIA、 Intel、AMD | |
日月光 | IC載板 | 日月光 | |
日本 | 揖斐電 | FCCSP、FCBGA | 蘋果、三星 |
京瓷 | FC基板和模塊基板 | SONY | |
新光電氣 | FC基板 | Intel | |
韓國 | 三星電機 | FCCSP、FCBGA和射頻模組封裝基板 | 三星、蘋果、高通 |
信泰 | PBGA/CSP、BOC、FMC、FCCSP | 三星、閃迪、LG | |
大德 | IC載板 | 三星 |
雖然大陸企業起步時間晚,且面臨較高的行業壁壘,但受益于本土巨大的市場空間、產業配套和成本優勢,疊加近年來全球半導體封測產業逐漸向中國大陸轉移,有望直接拉動封裝材料需求。
隨著云服務商CAPEX增長,將帶動服務器出貨量持續增加,根據IDC數據,2022年全球服務器出貨量有望達到1420萬臺,同比增長10%,至2025年將增長至1700萬臺,CAGR7.3%。
且華為ARM服務器芯片采用chiplet封裝彌補制程劣勢,有望補位x86服務器業務缺口,配套需求利好國內ABF載板廠。
當前PC、服務器、5G基站對高算力IC需求的增長,ABF載板的持續供不應求。對應載板面積、加工難度均有所增加,有望成為未來主要增長驅動。
從全球廠商布局來看,主要載板廠商積極擴產,平均資本開支在50億元以上量級,且主要擴產計劃均針對當前供不應求的ABF載板,例如龍頭廠商新興電子上調2022年資本開支至358.58億新臺幣(約合80.7億人民幣),其中60%左右將投入擴充ABF載板產能,其余各家資金投入也在相近量級,產能擴充30%-50%不等。
國內僅有少數幾家公司滿足可以量產BT類載板且具有穩定客源。當前國產PCB廠擴增IC載板產能,主要參與廠商包括深南電路、興森科技、珠海越亞、勝宏科技、滬電股份等。
ABF載板賽道護城河更深,產能更為稀缺,國內僅興森科技、深南電路、珠海越亞等展開布局。
國產覆銅板廠在IC載板基材、膠膜的自主化布局先發廠商包括華正新材和生益科技等。
國內晶圓制造與封測廠的鏈配套需求將為國產載板廠商帶來替代空間。
當前大陸封測廠商已在全球占據重要地位,長電科技、通富微電、華天科技2021年全球市場份額排名分別位列第3/5/6名,合計占比20%。
全球封測廠商市場份額:
資料來源:芯思想
另外,ABF載板上游主要基材為ABF薄膜,其產能由日本味之素完全壟斷。該產品源于其味精產品的副產物,極高的絕緣性能契合了高性能芯片高密連接場景下的線路互不干擾的需求,被intel率先采用,然而目前尚無大規模量產的可替代品出現。盡管味之素公司已經宣布增產,但增產規模保守。
從技術趨勢上來看,封裝工藝的發展帶動載板發展,FC工藝已成主流,多芯片3D封裝、大尺寸高多層基板是當前發展方向。
由于晶圓制程的發展以及下游應用“輕薄短小”的需求,載板向高密度IO/輕薄/細線路/微凸間距發展,進入21世紀后FC工藝替代WB成為主流;為提高性能、降低功耗、提高I/O,現階段的單芯片封裝將逐步向多芯片或整合性芯片封裝發展,3D封裝對于基板高密凸塊及高剛性需求也是下代基板的發展方向;5G/AI/HPC等應用拉動對高多層(>22L)與大尺寸(>100mm2)載板的需求。
整體來看,IC載板因其高層數、高厚徑比和小孔距造成加工難度大,目前主要由海外廠商主導。國內廠商近幾年通過成本管控不斷提升盈利能力,且積極擴充產能,有望成為另一增長引擎,國產替代空間廣闊。
來源:樂晴智庫