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【平安证券】半导体行业年度策略报告:AI将是强引擎,国产化有望进深水区

市场资讯 2024.12.18 14:54

平安观点:

回顾及展望:基本面及指数均向好,2025年复苏延续且更均衡。半导体行业在2024年3季度以来表现强劲。国家刺激政策的出台,释放了市场流动性,同时行业又恰逢其处在恢复周期,业绩同比显著向好,估值也在提升,股价大幅反弹。截至2024年12月10日,半导体指数累计上涨了24.49%,跑赢沪深300指数8.04个百分点。从基本面看,目前半导体行业处在恢复最好的时段,月度收入持续创出新高。半导体作为典型的周期和创新叠加的行业,在消费电子复苏和人工智能的创新共振中,快速向好,尤其是存储和处理器受益最为明显。WSTS预计2024年行业增速约为19%,达到本轮周期增速的高点,市场体量有望超6000亿美金,但增长主要来自于存储和处理器,复苏步调并不一致。2025年,AI仍是主旋律,存储市场进入平稳阶段,其他领域也将恢复增长,行业不再是AI和存储的“双人舞”,模拟、光电子、功率等均有机会。

动力与新机:AI仍是主旋律,国产化进入深水区。2025年,AI仍是行业最重要的动力源,下游资本支出依旧强劲,核心产品如GPU、ASIC、HBM、交换芯片等均会受到刺激,国产芯片如处理器等领域都面临较大市场机会。除了数据中心之外,未来随着应用的普及,AI将走向边缘端,国内的音视频处理器等相关企业也将获得较大市场空间。2025年,其他赛道的成长性虽不及AI领域强劲,但由于国产化诉求的提升,国内企业预计也能够有不错的市场机会可拓展。特朗普1.0时代和拜登时期,在“小院高墙”政策指引下,美国政府对我国半导体产业从点到面进行打击,2024年12月,BIS将我国140家半导体相关企业列入实体清单。半导体行业协会等几大协会也都发出倡议,提示美国芯片风险,建议谨慎采购,后续相关领域的国产化深度和广度预计将达到空前水平。目前,国内已经能替代的一些量大面广的产品,如功率、模拟、逻辑芯片、CIS等,客户接受度会上升,市场空间也将打开。同时,产业链上游相关的EDA工具、IP、材料、设备、制造和封测等环节的自主可控,2025年还会提速。

投资建议:2025年,半导体行业整体增长趋于平稳,但增长相较2024年更为均衡、健康。从投资方向看,主要是:1)AI及相关赛道,推荐处理器芯片公司、HBM方向;网络芯片和光电子领域;端侧重点关注SoC芯片等公司。2)国产化方向。EDA工具方面、封装方面、产品和器件方面,后续国产化替代的空间较大,材料方面等相关公司。

风险提示:(1)供应链风险上升。(2)政策支持力度可能不及预期。(3)市场需求可能不及预期。(4)国产替代可能不及预期。

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回顾及展望:基本面及指数均向好,2025年复苏延续且更均衡

1.1  市场表现:三季度末开始快速反弹至高位,指数和估值均处较高水平

半导体行业在2024年9月末以来表现出了强劲的爆发力。国家刺激政策的出台,释放了市场流动性,同时半导体行业又处在恢复周期,业绩同比增长在显著向好,估值同步也在提升,股价大幅反弹。

截至2024年12月10日,半导体指数累计上涨了24.49%,跑赢沪深300指数8.04个百分点。但也注意到,2024年以来申万半导体行业指数大多数时间,表现较为低迷,10月份之后才开始跑赢市场;PE TTM(整体法,剔除负值)近期有回调,但仍达到78.35X(2024年以来区间中位数58.31X、平均值61.36X),处在相对高位。而美股半导体经历了二季度的快速上涨之后,之后呈现出震荡态势,近期费城半导体指数跑输标普指数。

国内半导体各细分赛道中,2024年以来除了模拟芯片还处在下跌状态之外,其余各自赛道均呈现出不同幅度的上涨。截至2024年12月10日,半导体设备子板块上涨了35.20%,封测和数字芯片设计(主要是逻辑和存储芯片)涨幅超过20%,半导体材料上涨14.90%。

1.2整体态势:2024年增长快速,周期与创新共振支持成长

行业整体看,目前半导体行业处在恢复最好的时段,月度收入持续创出新高。由于Q3开始行业进入旺季,增速呈现出加快态势。半导体行业作为典型的周期和创新叠加的行业,在消费电子复苏和人工智能等创新共振中,整体向好。

另外,从实物量的角度看,半导体晶圆出货量表现出环比向上的势头。SEMI最新报告显示,2024年三季度全球硅晶圆出货量达 32.14亿平方英寸(MSI),同比实现6.8%的增长,环比则增长了5.9%。

美国、中国以及亚太地区(除中国、日本外)均实现了较快恢复,欧洲和日本市场增长依然相对平淡。美洲在2024年半导体市场规模大幅度抬升,7、8、9月各月市场规模超越中国,市场份额居于首位。

1.3中国区:供需恢复较好,处理器芯片进口增长较快

国内半导体市场复苏的节奏与全球同步,除了AI处理器等高端芯片需求受到抑制外,整体市场增长还是较为明显。从生产端来看,国内企业在成熟制程上的自给能力显著提升,部分企业出于供应链安全考虑本土化制造的意愿也在增强,集成电路产量较快增加,2024年10月份集成电路当月产量增长11.8%。

同时,对海外芯片的需求也在较快提升,芯片进口规模上升较为明显,其中进口规模较大的两类分别是微处理器和存储产品,主要还是得益于消费电子、计算等赛道的需求恢复。海关数据显示,10月份当月,我国集成电路进口343.19亿美元,同比增长10.28%;其中微处理器和存储产品进口增速分别为9.69%和20.61%。

上市公司方面,申万半导体企业营收和盈利能力均开始向好。进入Q3,旺季到来,申万半导体企业营收维持较快增长(YoY+21.01%),同时盈利增速也达到较高水平(YoY+49.96%),毛利率在24Q3也上升到26.22%的高点。

1.4周期判断:2024年预计将是本轮周期增速的顶峰,2025年成长速度回稳但结构更均衡

2024年全年:半导体市场规模有望超过6000亿美金,处理器、存储是主要增长动力

WSTS预计2024年,行业市场规模将同比增长19%,市场规模将达到6270亿美元,该增速较其春季预测提升了3个百分点。从短期来看,人工智能和服务器芯片未来一个季度的收入增长依然较快;消费电子可能出现分化,汽车电子包括MCU等,可能面临着较大压力,模拟赛道由于下游去库存的影响,未来一个季度预计也很难走出来。

结合上市公司最新财季的预期看:

AI处理器和网络芯片:未来一个财季,英伟达预计将继续受益于H系列GPU的出货增长,给出的最新指引的中值为375亿美元,同比增长接近70%。AMD虽然AI处理器所占份额不高,但增长速度依然可观,预计下一个财季增速水平将达到21.56%。博通是这一轮网络和定制处理器双重受益的厂商,下一个季度高速增长有望维持,公司指引的中值预计同比增长51%。

存储增速虽然将有所回落,但未来一个季度增速仍将维持在较高水平,美光科技2024年11月财季收入指引中值增长超过80%,海力士虽然未给出未来一个财季的收入指引,但公司预计DRAM环比还有中等个位数的成长,NAND FLASH季度环比增速可能到中等十位数的水平。

消费电子一改颓势,进入平稳复苏状态。从主要芯片设计企业经营情况预期来看,高通12月财季预计收入中值达到109亿美元,同比增长9.71%,该收入规模离历史高位差距不大(2022年第四财季,114亿美元)。联发科预计新一财季的收入中值将达到1305亿新台币,同比增长18.52%。

模拟和MCU赛道,英飞凌科技、德州仪器、恩智浦半导体和瑞萨电子均预计2024年第四季度收入将下降,原因是汽车市场疲软,且主要的下游赛道去库存仍在延续。MCU龙头意法半导体对未来一个季度的业绩预期也较为悲观,预计第四财季收入中值同比会下降22.4%,环比略有增长。

2025年:下游应用增速延续复苏势头,走势较上年均衡

从下游看,2025年行业下游增速整体会回稳。尤其是服务器的增速,由于基数回升的原因可能出现下降;智能手机出货量还能够维持个位数的增长。行业的拖累项——汽车电子,2025年有望实现个位数的增长,增速转正。具体来看:

服务器:根据IDC的预计,人工智能将推动2024年服务器市场规模(美元)增长42%;2025年服务器市场规模增长仍较为强劲,增速将达到11%,但该增速与2024年相比将出现显著下降。

智能手机和个人电脑:IDC预计2025年智能手机和个人电脑的增长率将保持在低个位数的增长水平。

汽车:标普全球移动指数显示,2024年轻型汽车生产呈现出喜忧参半的局面,标普下调了欧洲和南亚的产量,但认为中国区由于报废补贴的影响产量预期还有所上调。该指数11月份最新数据显示,综合看,预计2024年轻型汽车产量将小幅下降1.8%,预计2025年产量将小幅回升至同比增长0.76%。

上述因素综合影响,2025年半导体行业预计仍将实现增长,而且复苏更为均衡。WSTS预计2025年行业将增长11.2%,增速较上年回落。

分赛道看:

(1)占比最大的集成电路,市场规模增速预计从2024年的24.75%,下降到12.27%。增速回落,主要因为存储赛道的增速从2024年的81.01%,下降到13.38%。其他赛道,逻辑电路依然维持着超过16%的增长,相对平稳;微处理器和模拟IC的增速将有望从2024年3.87%和-2.21%,分别上升至5.59%和4.69%。

(2)其他赛道,传感器、光电子和分立器件在2024年面临着较大的压力,均呈现出负增长的状态。2025年,相关行业将有望实现正增长,预计分别同比增长6.95%、同比增长3.83%和同比增长5.80%。

分区域看:

美洲地区,AI对算力的旺盛需求,将继续刺激微处理器,尤其是GPU以及ASIC需求的增长。WSTS预计,美洲半导体市场规模有望增长15.36%。亚太地区(日本除外),虽然中国在算力芯片方面,先进产品进口受到限制,但是得益于其他领域的恢复,预计该地区整体市场规模将增长10.41%。

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设计赛道:AI芯片有望引领增长,SoC、模拟等将步入正轨

2.1计算芯片整体较好,AI相关半导体引领市场增长

2024年以来最大的亮点就是AI带来的微处理器市场的回升。GPU和各种ASIC产品需求旺盛,英伟达、AMD等企业迎来了快速增长时刻,收入尤其是数据中心相关的业务收入实现了高增长。

国内AI半导体本土产业链也在AI算力浪潮中受益。由于受到地缘政治等因素的影响,海外先进AI芯片基本上很难进入国内市场,尤其是市场主流的英伟达和AMD的先进算力芯片,如英伟达的A系列和H系列,以及AMD近年来新发的MI系列,多数很难满足禁令要求。国产芯片在积极补位,上市公司如海光信息、寒武纪等厂商,均在积极发力,营收增长较为迅速。

除了GPU之外,2024年ASIC(特殊用途芯片)以及通信交换芯片、光芯片2024年同样也有着非常不错的表现。交换芯片主要得益于下游400G、800G交换机需求量的快速攀升;光芯片同样受益于AI的发展,尤其是光模块需求的放量,刺激了激光发射芯片等需求。

从趋势看,XPU未来逐步将过渡到定制芯片,通过ASIC针对特定的AI工作负载进行优化,从而带来了更低的功耗和尺寸要求。定制芯片龙头——博通,现阶段为三个大客户提供定制XPU服务,分别是谷歌、Meta和字节跳动,后续Open AI和其他客户也将加入进来。除了定制芯片以外,公司面向AI的交换芯片也取得了不错的进展。公司在2024年年初的预计中提到,预计2024年公司AI相关的收入占公司芯片收入的比重,将达到35%。

AI用高带宽存储芯片(HBM)技术演进和出货增长也较为快速。HBM由于采用多层堆叠技术,使用硅通孔(TSV)技术实现层间的连接,以实现高密度和高带宽的互连。相比于传统的DDR,HBM更适合应对高密集度的数据传输,比如AI训练、图形图像处理、超算等领域。目前,市场主要的供应商是海力士、三星和美光,其他厂商在追赶之中。

最新数据显示,海力士正在加大HBM3E的出货。据海力士在Q3财季财报显示,2024年HBM收入占到公司DRAM收入的30%,预计2024年Q4财季将达到40%。3季度,海力士HBM3和HBM3E均实现了出货。按照公司的规划,公司12Hi的产品将在4季度出货,2025年上半年12Hi的产品将占到公司HBM收入的一半左右。美光作为重要的参与者,在2024年也开始量产8Hi和12Hi HBM3E。从后续英伟达B系列的产品路线看,HBM3E将是主打。

除了AI服务器之外,2024年以来,通用服务器等计算赛道也进入恢复增长阶段。从品牌厂商的情况看,比如DELL、浪潮等厂商的收入增速趋势看,市场需求非常旺盛,对上游的计算芯片需求增长,提供了有力支撑。

2.2手机、穿戴市场在恢复,国内模拟、SoC芯片企业明显向好

手机作为芯片行业最重要的下游之一,其波动对芯片行业影响很大。2021年3季度,手机出货量进入下降通道,连续8个季度出现负增长。进入2023之后开始恢复,降幅持续收窄并在当年3季度实现转正。2024年,各季度全球手机当季出货量延续正增长,但增速有趋缓态势,复苏并不是特别强劲。

除了手机之外,智能音箱等可穿戴设备,在2024年以来也保持了较快的增长势头,腕戴设备方面(手表和手环)中国厂商表现较好。据Canalys报告显示,2024年第三季度,全球个人智能音频设备市场出现强势反弹,总出货量约1.26亿部,同比增长15%。另外,IDC数据显示,虽然全球腕戴设备出货量仍在下滑,但华为、小米和步步高等国内厂商,表现出较好的增长势头,Q2出货量分别增长42.1%、17.5%和29.3%。

国内作为全球重要的手机生产基地,数字、模拟芯片需求规模庞大。由于当前供应链割裂的风险加大,以及国内厂商能力的较快提升,本土厂商在该领域替代速度快速提升。借着前三季度手机市场复苏的势头,国内SoC芯片、模拟、CIS(手机摄像头)、TDDI等领域的主要上市厂商,前三季度经营表现出向好势头,收入增长均较快。

2.3存储转入平稳增长期,MCU、功率器件等恢复还需时日

半导体行业中,周期波动最大的是存储。由于存储具有典型的大宗商品属性,市场供需、上下游、贸易商的博弈较为强烈,波动巨大。作为行业复苏的指标性领域,存储赛道率先恢复。存储赛道主要包含DRAM和Nand Flash。2023年下半年到2024年8月份,DRAM和Nand Flash价格均出现了回升,同时销售复苏一定程度上支撑了行业的反弹,主要企业收入也实现了较快恢复,毛利率也得到显著改善。

但是,2025年存储行业涨价的逻辑难以持续。从合约价格看,无论是DRAM还是NAND FLASH,均已经进入下行通道。原厂收入增长目前看仍然很快,但库存处在较高水平,下游模组厂建立库存的态度相对谨慎。因此,2025年行业的成长主要还要依靠行业需求量的增长。

除了上述赛道之外,其他半导体产品表现相对中规中矩,甚至部分赛道还未能走出同比下跌通道。部分经济体增长不及预期,且地缘政治造成需求较为低迷,尤其是海外的MCU和功率IC等。以欧洲知名功率和MCU厂商英飞凌为例,最新财季收入依然为负增长,同时存货周转天数也处在历史高位,复苏仍需要时间。

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先进封装CoWoS及HBM火热,头部厂商均在加大投入

3.1 半导体周期底部已筑,封测板块出现上扬

封测环节是监测半导体周期属性的重要关口:封测产业处在半导体产业链的下游,主要作用是对芯片进行封装、测试与检测,满足下游终端客户的使用要求。封测行业属于资本密集型、人工密集型,直接对接下游终端,因此下游应用变化和需求变化直接影响封测行业的技术路线和稼动率,二者之间存在强大的互动作用与配合机制。因此,与晶圆端一样,封测产业也是监测半导体周期的重要指标。

半导体周期底部已筑,封测板块出现上扬:根据WSTS数据,2015年至今,拟合全球半导体销售同比与A股三家封测龙头(长电科技/通富微电/华天科技)和中国台湾封测收入同比可看出,封测销售与全球半导体销售呈现较强的一致性,因此可作为监测半导体周期属性的重要指标。2024年10月,全球半导体销售收入同比已出现正增长为22.1%,呈现上扬趋势,可见当前半导体及封测环节已走出底部,开启新一轮上涨。

3.2 先进封装前景广阔,头部厂商不断发力

先进封装占比持续走高,预计将于2028年达到53%

“后摩尔时代”,随着集成电路工艺制程的越发先进,对技术端和成本端也均提出了巨大挑战,因此半导体头部公司突破以往从横向工艺角度解决问题的惯性思维,从纵向封装角度突破,先进封装技术应运而生。

先进封装技术能在不单纯依靠芯片制程工艺实现突破的情况下,通过晶圆级封装和系统级封装,提高产品集成度和功能多样化,满足终端应用对芯片轻薄、低功耗、高性能的需求,同时大幅降低芯片成本。因此,先进封装在高端逻辑芯片、存储器、射频芯片、图像处理芯片、触控芯片等领域均得到了广泛应用。

NVIDIA Hopper H200将6个HBM与CPU封装在一起,可实现高达4.8TB/s的互连速度,而传统系统通过PCB连接芯片,通常限制在200GB/s以下,近距离互连也大大降低了芯片功耗;AMD Ryzen系列通过选择多个较小的芯片而不是单个大型SoC,将制造成本降低50%;英特尔已证明在其数据中心GPU Max系列中从单个大型SoC切换到多个芯片可以最大限度地降低芯片复杂性,并允许现有芯片设计在多个封装中重复使用,这可以将上市时间缩短高达75%。

根据Yole预测,全球先进封装在2023年的市场规模达到378亿美元,预计到2029年,该市场规模将超过695亿美元,2023-2029年期间的复合年增长率约11%。由于AI、HPC、汽车和 AI PC等各种大趋势,Yole预测先进封装在整个封测市场中所占份额将持续增加,比重从2022年的46%提升至2028年的53%。

按封装形式划分,先进封装一般可分为ED、2.5D/3D、FO、WLCSP、SiP、FCBGA、FCCSP等,根据Yole预测,12英寸等效晶圆当量(KWSPY)将从2023年的36400KWSPY增长至2029年的64100KWSPY,CAGR约10%。其中增速最快的是2.5D/3D,CAGR达到30.5%,在2029年成为最大的细分市场。

高端封装国际头部厂商领先,引领技术不断升级

半导体封装技术的演进推动着集成电路的发展,目前传统封装已相当成熟,正经历着2.5D封装到3D封装的转换。3D集成和2.5D集成的主要区别在于:2.5D封装是在中介层Interposer上进行布线和打孔,而3D封装是直接在芯片上打孔和布线,连接上下层芯片堆叠,相对来说,3D封装要求更高,形式也更多样。

根据Yole预测,2.5D/3D堆叠封装12英寸等效晶圆当量(KWSPY)的2023-2029年年复合增速约41%。按技术划分,其中,CBA DRAM的CAGR最高,高达655%,其次分别是3D SoC(71%)、Active Si Interposer(68%)。到2029年市场规模最大的是3D NAND,其次是CBA DRAM。

AIGC的发展依赖于高端封装能力,AI加速器要求高算力、高数据流、大容量存储和低功耗,Yole预测用于数据中心AI加速器的2.5D/3D封装在2023年达到8亿美金,在2029年将达到24亿美金。

AI时代下高带宽存储需求激增,HBM技术正步入快速发展阶段。HBM采用TSV技术将多个DRAM芯片进行堆叠,并与GPU一同进行封装,形成大容量、高位宽的DDR组合阵列,从而克服单一封装内的带宽限制。相较于传统DDR内存,HBM具有高带宽、低功耗、低延时等优势,已成为当前高性能计算、人工智能等领域的首选内存技术。

HBM加工制造流程主要包括前端晶圆制造加工,以及后端Bumping、Stacking和KGSD测试环节。其中,相较于平面DRAM的制造流程,TSV技术是HBM实现芯片垂直堆叠的核心工艺。根据3DinCites数据,在99.5%键合良率的HBM(4层DRAM+1层逻辑)的BOM成本中,TSV创建和TSV暴露合计价值占比达30%,为HBM封装工艺中价值量占比最大的环节,其次是前端制程和后端制程,价值量占比分别达20%、20%。

当前市场主流的HBM堆叠技术主要以TCB(Thermo-Compression Bonding,热压键合)和MR-MUF(Mass Reflow-Molded Underfill,批量回流焊)工艺技术为主,其中,SK海力士从HBM2e起便开始采用MR-MUF堆叠技术来缓解芯片垂直堆叠带来的散热问题,考虑到HBM对于堆叠高度以及散热的要求,SK海力士预计将采用混合键合技术(Hybrid Bonding)生产HBM4。

混合键合技术的显著优势在于无凸块设计,其摒弃了传统的焊料凸块转而采用更先进的直接铜对铜的连接方式。与微凸块技术相比,混合键合技术能够显著减少电极的尺寸,这不仅提高了单位面积内的I/O数量,也有助于降低整体的功耗,并能够改善芯片的散热性能。此外,混合键合技术通过缩小芯片间的间隙,由此实现大容量封装,能够进一步提高HBM产品的带宽和容量。

高性能先进封装技术被头部封测企业掌控,台积电在先进封装技术上保持领先

在现有OSAT和IDM新投资扩产的推动下,先进封装供应链正在经历重大转变,来自不同背景的参与者进入市场,模糊了传统的界限。OSAT正在扩大其测试能力,而纯测试机构正在投资封装和组装;代工厂正在进入封装领域,对传统OSAT构成竞争威胁。在这一不断变化的格局中,台积电将前端制造与先进封装能力相结合的一体化业务模式正成为行业标杆。三星正利用先进封装连接其代工和内存业务,而英特尔则将先进封装作为其IDM 2.0战略的核心要素。

不同商业模式的企业都在同一个高端封装市场空间展开竞争。但是不同业态的厂商,在封装业务方面投入的资源也有所不同,技术发展路线也存在差异。针对代工厂来讲,由于2.5D/3D封装技术中涉及前道工序的延续,晶圆代工厂对前道制程非常了解,对整体布线的架构有更深刻的理解,走的是芯片制造+封装高度融合的路线。因此,在高密度的先进封装方面,Foundry比传统OSAT厂更具优势。

高端封装技术主要包括:超高密度扇出封装(ultra-high density fan-out,UHD FO)、2.5D interposer、3D stacked memories、embedded Si bridge和hybrid bonding,其关键技术基本掌握在世界头部封测企业(OSAT)、先进的晶圆代工厂和IDM手中,如日月光、安靠、台积电、三星、长电科技和英特尔等。

台积电目前在高端先进封装领域占据领先地位,尤其是在内存市场,早在2012年就率先推出了CoWoS。随后,台积电扩展了其高端封装产品组合,推出了3D SoIC、InFO_SoW等新产品,以及源自InFO系列的大量高密度扇出型变体以及新颖的CoWoS迭代。

2022年,英特尔成为先进封装领域最重要的投资者,这是其IDM 2.0战略的一部分,该战略旨在整合EMIB、Foveros和 Co-EMIB等封装解决方案,同时提高其功效。

三星除了扇出面板级封装和硅中介层外,还为其HBM和3DS产品线提供先进封装解决方案。这些产品使三星能够将高性能产品系列商业化,例如I-Cube、H-Cube和X-Cube。

根据Yole数据,2023年先进封装的capex约99亿美金,其中台积电和英特尔占比并列第一(31%),其次是三星(20%)。Yole预测2024年先进封装的capex会继续增长16%。对于IDM/代工厂而言,2023年整体capex约1120亿美金,其中先进封装的capex占到8%;而对于OSAT而言,2023年整体capex约35亿美金,其中先进封装的capex占到39%。

国内传统封测大厂加码布局先进封装平台项目

国内封测企业按照技术储备、产品线情况、先进封装收入占比等指标,一般可分为三个梯队:第一梯队企业已实现第三阶段焊球阵列封装(BGA)、栅格阵列封装(LGA)、芯片级封装(CSP)稳定量产,且具备全部或部分第四阶段封装技术量产能力(如SiP、Bumping、FC),同时已在第五阶段晶圆级封装领域进行了技术储备或产业布局(如TSV、Fan-Out/In),国内独立封测第一梯队代表企业有长电科技、通富微电、华天科技等。

目前国内传统封测大厂加码布局先进封装平台项目,如长电科技深化XDFOI技术平台、华天科技构建HMatrix封装技术平台、通富微电主攻2.5D/3D Chiplet技术平台、甬矽电子布局HCOS多维异构平台项目等。于此同时,新晋玩家也在试图借助某一个技术路线站稳国内先进封装市场一席之地,如芯德科技打造以扇出为主的CAPiC晶粒及先进封装技术平台、厦门云天半导体聚焦玻璃基封装技术方向、广东佛智芯聚焦板级封装技术方向,新晋企业正试图以点带面实现对头部企业的曲线竞争。

3.3 头部厂商扩产,先进封装设备与材料将迎来新需求

国内外头部玩家不断扩产,台积电CoWoS订单外溢

据TrendForce预计,2024年台积电CoWoS产能年增150%,至2025年成主流后年增率将达70%,其中英伟达需求近半。此外,英伟达近期将其所有Blackwell Ultra产品更名为B300系列。到2025年,英伟达计划将战略性推广采用CoWoS-L技术的B300和GB300系列,从而进一步推动对先进封装解决方案的需求。除了英伟达外,包括AMD、博通、英特人、微软、亚马逊、谷歌等大厂对于台积电CoWoS先进封装技术的需求也在不断增长。

为了满足不断增长的先进封装技术需求,台积电积极扩产。此前,台积电宣布以171.4亿新台币购入了群创南科4厂,将用于先进封装产能的扩产。今年五月,台积电位于嘉义科学园区的CoWoS先进封装厂也已经正式动工,预计将于明年三季度装机。根据此前规划,台积电将在嘉义设置两座CoWoS先进封装厂,计划于2028年量产。

虽在积极扩产,但先进封装产能仍存在缺口,台积电也选择将CoWoS订单委外,不断加强与OSAT合作。台积电已将CoWoS前段关键CoW制程、后段WoS制程委外给了日月光投控旗下矽品精密以及Amkor承接。其中,日月光是主要受益者。台积电将其CoW制程订单外包给日月光,另外其oS制程也将同步扩大委外,日月光也是其主要委任对象。为此,日月光今年以来已陆续启动了先进封装产能扩增项目。随着先进封装产能缺口持续扩大,日月光、安靠等将接受更多台积电先进封装的外溢订单,同时相关订单技术层次拉高、利润较好,将进一步提升日月光的业绩表现。

展望未来,以CoWoS为代表的先进封装市场需求广大。据TrendForce表示,NVIDIA为CoWoS主力需求业者,预期2025年随Blackwell系列放量,对CoWoS的需求占比将年增逾10个百分点。从近期NVIDIA调整产品线的情况来看,推估其2025年将更着重提供B300或GB300等给北美大型CSP业者,这些GPU皆使用CoWoS-L技术。

国内封装厂先进封装项目

以长电科技、通富微电和华天科技为首的封测厂商近年来不断扩建集成电路封测项目,尤其是先进封装领域,将拉动半导体封装设备和材料需求。

值得注意的是,与传统封装相比,先进封装需要不同的设备、材料和工艺,需要开发和集成新型基板材料、光刻工艺、激光钻孔、CMP和KGD测试。因此,先进封装企业正在投入大量资金来创新和吸收这些新兴材料和工艺,并将其融入到其操作中去。

先进封装涉及中道工艺,会采用到类似前道的薄膜沉积设备、光刻设备等,但是在先进封装用制造设备中,本土化较低的设备集中在后道设备,如固晶设备、塑封设备以及切/磨设备等三大设备技术成熟度较低。

而先进封装与传统封装的材料供应链非常接近,但其对封装材料提出了更高的性能要求,尤其是晶圆级封装及2.5D/3D封装,其对环氧塑封材料、电镀材料以及底部填充胶、绝缘介质材料等材料提出了更高的规格要求。

为尽快占领新型高性能封装产品市场,各大先进封测厂商以优先导入国际成熟供应链作为保证生产良率的关键措施,这对培育本土的先进封测供应链形成很大阻碍,将会导致类似前道半导体制造供应链国产化率低下的格局。面对先进封装新技术和市场加速发展的大趋势,国家及头部封装大厂要重视且大力支持国内有产品竞争力的材料及设备厂商进入供应链,在产业发展早期培育本土供应链,打开国内厂商供应市场。

封装各细分领域设备由海外大厂主导,国内企业正发力

封装设备分别有固晶机、键合机、曝光机、点胶机、划片机、测试机、分选机、探针台等,国际厂商如DISCO在划片机、减薄机等领域占据大部分份额,K&S在贴片机、键合机等领域占据主导地位。随着国内封测代工三强进入全球前十,推动国内半导体封装设备的发展,如光力科技,在划片机领域处于国内领先地位。随着先进封装占比逐渐走高,国内半导体封装设备将不断受益。

半导体封装材料种类繁多,中高端正突破

从竞争格局来看,半导体封装材料领域,美国和日本基本主导着整个材料市场,如杜邦、JSR、住友化学等。国内厂商起步较晚,需要长期的技术积累和产业协作开发,目前正向中高端迈进。

3.4 GB200引爆面板级封装需求,不同玩家均在加速布局

2016年,台积电着手开发名为InFO的FOWLP技术,并应用于iPhone7手机所使用的A10处理器,使得InFO爆火数年。当期,因CoWoS先进封装产能吃紧,英伟达规划将其GB200超级芯片导入面板级扇出型封装(FOPLP),缓解AI芯片晶圆级封装的短缺局面。此外,AMD等芯片业者也积极接洽台积电及OSAT厂商以FOPLP技术进行芯片封装,带动业界对FOPLP技术的关注。

与扇出型晶圆级封装FOWLP不同,FOPLP封装技术能够将多个芯片、无源元件和互连集成在一个封装内,通过在大面板上重新分布芯片,提供了更大的灵活性,还可有效降低成本。FOPLP采用方形面板作为封装载板,材质可选金属、玻璃和高分子聚合物,利用较大的基板尺寸,提供具有成本效益的大尺寸互连,其中玻璃基板技术发挥着十分关键的作用。

TGV(Through Glass Via)是穿过玻璃基板的垂直电气互连,直径通常为10μm-100μm的微通孔,被认为是下一代三维集成的关键技术。与多年来一直作为主流技术的有机基板不同,玻璃基板具有卓越的尺寸稳定性、导热性和电气性能。TGV以高品质硼硅玻璃、石英玻璃为基材,通过种子层溅射、电镀填充、化学机械平坦化、RDL再布线,Bump工艺引出实现3D互联。对于先进封装领域的各种应用,每片晶圆上通常需要应用数万个TGV通孔并对其进行金属化,以获得所需要的导电性。

TGV具有优良的高频电学特性、大尺寸超薄玻璃基板成本低、工艺流程简单、机械稳定性强等优势,可应用于2.5D/3D晶圆级封装、芯片堆叠、MEMS传感器和半导体器件的3D集成、射频元件和模块、CIS、汽车射频和摄像头模块。

在面积利用率上,FOPLP高达95%,而FOWLP低于85%。Yole的数据显示,从200mm过渡到300mm可以节省约25%的成本,而从300mm过渡到板级,则能节约66%的成本。

技术研发端看中国台湾包括台积电、日月光、群创、力成等加速布局。中国大陆厂商也在加速追赶,目前包括华润微电子、奕斯伟、天芯互联、中科四合、合肥矽迈微电子、广东佛智芯、矽磐微电子、华天科技等多家厂商已经量产或具备生产能力。此外,三星电子旗下三星电机(SEMCO)、Amkor、纳沛斯(Nepes)等也积极投入到FOPLP研发中。从市场端看,包括恩智浦、意法半导体、AMD、高通等有望与上述厂商合作采用面板级封装。

根据TrendForce调查,在FOPLP封装技术导入上,三种主要模式包括:1)OSAT将消费性IC封装方式自传统封装转换至FOPLP,以AMD与力成、日月光洽谈PC CPU产品,高通与ASE洽谈电源管理芯片为主,但目前FOPLP线宽及线距尚无法达到FOWLP的水平,FOPLP的应用暂时止步于PMIC等成熟制程、成本较敏感的产品,待技术成熟后才会导入到主流消费性IC产品;2)foundry、OSAT封装AI GPU,将2.5D封装模式自wafer level转换至panel level,以AMD及英伟达与台积电、矽品科技洽谈AI GPU产品最受到瞩目,只是由于技术挑战,foundry、OSAT业者对此转换尚处评估阶段;3)面板业者封装消费性IC为发展方向的则以恩智浦及意法半导体与群创光电洽谈PMIC产品为代表。

从FOPLP技术对封测产业发展的影响面来看:第一,OSAT业者可提供低成本的封装解决方案,提升在既有消费性IC的市占,甚至跨入多芯片封装、异质整合的业务;第二,面板业者跨入半导体封装业务;第三,foundry及OSAT业者可压低2.5D封装模式的成本结构,甚至借此进一步将2.5D封装服务自既有的AI GPU市场推广至消费性IC市场;第四,GPU业者可扩大AI GPU的封装尺寸。

04

材料突围:国产化加码,中高端领域替代正当时

4.1 行业现状:国产化率低,关键半导体材料国产化进程加快

根据SEMI的数据,由于行业去库存,晶圆厂利用率下降,材料消耗下降,2023年全球半导体材料市场销售额从2022年创下的727亿美元的市场纪录下降8.2%至667亿美元。2023年,晶圆制造材料销售额下降7%至415亿美元,封装材料销售额下降10.1%至252亿美元。中国台湾以192亿美元的销售额,连续第14年成为全球最大的半导体材料消费地区。2023年,仅有中国大陆的销售额继续实现同比增长,为131亿美元,在2023年排名第二,其余地区都出现了个位数或两位数的跌幅。TECHCET预测,2024年全球半导体芯片制造材料市场将出现反弹。TECHCET预计2023年至2028年的复合年增长率为5.6%,到2028年总收入将超过840亿美元。

半导体材料广泛应用于集成电路的制造和封测环节,主要分为前道晶圆制造材料和后道封装材料两类,以晶圆制造材料为主。前道晶圆制造材料包括硅片、光刻胶、掩膜版、溅射靶材、电子特气、湿电子化学品、CMP抛光材料、超净高纯试剂等,其中硅片占比最大;后道封装材料包括键合线、封装基板、引线框架、陶瓷封装体、包封材料、芯片粘结材料、电镀化学品等,其中封装基板占比最大。

行业特点:品类繁杂,技术壁垒高,研发周期长。半导体制造过程繁琐且复杂,涉及诸多材料,行业细分市场众多,具有技术壁垒高、研发能力要求高、资金投入门槛高等特点。产品不仅需要经历长时间、高难度的研发阶段,研发过程中还需要大量的研发投入,甚至部分关键材料直接决定了芯片性能和工艺发展方向。因此产品在上线使用前需要长周期的测试论证工作,并且上线使用后也需通过较长周期逐步上量。

半导体材料作为耗材,短期内受下游晶圆厂库存、稼动率等因素影响较大。2024年三季度,中芯国际、华虹半导体等IDM大厂产能利用率环比持续提升,未来待晶圆厂稼动率继续回升,半导体材料用量有望持续恢复。

从中长期来看,由于技术壁垒高、国内起步较晚,目前全球半导体材料供应链依然由欧美日等海外企业占据绝对主导地位,而国内半导体材料整体国产化率较低。根据安集科技援引自波士顿咨询公司的《美国国家半导体经济路线图》,中国大陆在化学机械抛光液、湿电子化学品等半导体材料领域份额较低。随着国内晶圆制造产能的高速扩张,加之国内供应商技术的突破和成熟、本土化的供应优势等,国内高端半导体材料存在较大的国产替代空间,关键半导体材料国产化进程将加快。

4.2前道晶圆制造材料:中高端光刻胶在突破,CMP耗材国内龙头市占率稳步提升

光刻胶:“皇冠上的明珠”,国内厂商在发力突破中高端领域

光刻是半导体晶圆制造工艺的根基,决定了晶体管的工作速度和集成度,一般占据整套集成电路工艺的大部分时间和成本。光刻胶的分辨率、对比度、感光速度等技术指标和质量一致性直接影响到集成电路的性能、良品率、可靠性和生产效率。

据Techcet预测,2024年全球半导体光刻胶市场规模将达到25.7亿美元,2022~2027年的CAGR将达到4.1%。TrendBank最新数据显示,2023年中国大陆半导体用光刻胶市场规模为34.46亿元,同比2022年下降13.98%,预计未来将保持稳步上升态势。随着中国大陆12寸晶圆产线陆续开出,KrF和ArF光刻胶使用率预计将进一步上升。

从细分品类来看,国内厂商主要以低端领域产品为主,毛利率相对较低,而中高端领域的本土DUV光刻胶市场处于被日本巨头垄断的现状,尤其是国内尚无一家企业有EUV光刻胶问世。

但当前,国内半导体光刻胶市场也正逐步实现国产化,厂商正努力在KrF和ArF等中高端光刻胶研发和量产上实现突破。例如,彤程新材2024年上半年已导入多款高分辨KrF、ArF光刻胶(含干式和浸润式)和BARC底部抗反射涂层等产品在客户端验证,并陆续通过客户产品认证,其中ArF光刻胶已开始形成销售。鼎龙股份公告拟募资发行可转债用于“年产300吨KrF/ArF光刻胶产业化项目”,目前公司已建成“年产30吨KrF/ArF光刻胶”产线有相关产品产出用于送样或测试,且已经有部分产品完成中试,并于近期分别收到共两家国内主流晶圆厂客户的订单,合计采购金额超百万元。

CMP抛光材料:主要被美日垄断,国内龙头企业市占率稳步提升

CMP仍然是制造超平坦、低缺陷和光滑表面的关键工艺步骤之一,CMP环节需要应用到多种材料,包括抛光液、抛光垫、CMP后清洗液、钻石碟。根据Techcet的数据,预计CMP耗材市场规模将在2024年增长6%接近35亿美元,高于2023年预测的33亿美元,预计耗材市场规模将进一步增长,2027年将超过42亿美元。先进技术节点需要更多CMP步骤-DRAM最多需要13个步骤,3XXL 3D NAND需要36个步骤,而GAA逻辑总共需要41个CMP步骤。

根据安集科技可转债募集说明书援引自Techcet的数据,全球抛光液市场长期以来被美日垄断,其中CMC Materials(现Entegris)全球抛光液市场占有率最高,但是已经从2000年约80%下降至2022年约28%。随着制程的演进,抛光液的种类不断丰富,技术难度不断增加,下游客户的需求也逐渐多样化,地区本土化自给率提升。

根据Techcet公开的全球半导体抛光液市场规模测算, 2021~2023年安集科技化学机械抛光液全球市场占有率分别约5%、7%、8%,逐年稳步提升,产品已涵盖铜及铜阻挡层、介电材料、钨、基于氧化铈磨料的抛光液等多个平台。

而全球抛光垫市场更集中,主要由美国的陶氏杜邦寡头垄断,杜邦继续占据主导地位,占据超过50%的市场份额。根据艾邦半导体数据,美国杜邦占据了全球CMP抛光垫79%以上的市场份额,联合美国卡博特、日本Fujibo等几家海外龙头企业合计占据了全球CMP抛光垫市场约90%的份额。

在寡头垄断的背景下,鼎龙股份掌握CMP抛光垫全流程核心研发技术和生产工艺,打破国外垄断,在国内市场的市占率水平也在不断提升中。公司近期公告,已具备武汉年产40万片硬垫及潜江年产20万片软垫及抛光垫配套缓冲垫的现有产能条件。同时,公司已启动武汉硬垫产线的产能扩充计划,预计将于2025年第一季度完成月产4万片的达产。

功能性湿电子化学品:美日欧领先,国内企业已在特定品类开始量产供应

湿电子化学品是集成电路制造过程中不可缺少的关键性基础化工材料之一,湿电子化学品的纯度和洁净度对集成电路的成品率、电性能及可靠性都有着十分重要的影响,按照组成成分和应用工艺不同,主要分为通用性湿化学品和功能性湿化学品。通用湿化学品以酸类、碱类、有机溶剂类及其他类高纯化学品溶液为主,例如过氧化氢、氢氟酸、硫酸、磷酸、盐酸、硝酸等。功能湿化学品是指通过配方改良的复配手段达到特殊功能、满足制造中特殊工艺需求的配方类或复配类化学品,主要包括各类刻蚀液、清洗液及光刻胶配套试剂(剥离液、稀释剂、显影液)、电镀液及其添加剂等。

功能性湿电子化学品在半导体制造领域的应用主要涉及光刻、刻蚀、离子注入、CMP、金属化、电镀等工艺。随着集成电路技术工艺复杂性和技术挑战不断增加,对湿电子化学品的杂质含量、颗粒数量、清洗去除能力、刻蚀选择性、工艺均匀性、批次稳定性与一致性等的管控要求越来越高。此外,由于新结构、新器件和新材料的不断引入,满足客户的定制化需求也成为功能性湿电子化学品未来发展的重要趋势。

TECHCET预计2024年半导体湿化学品市场将反弹8%,达到55亿美元。湿化学品的增长将主要受到尖端技术化学品消耗量增长的推动,尤其是3D NAND层数扩展到5XXL层数的驱动。

在功能湿电子化学品方面,欧美、日韩企业依靠先发优势、产品品类丰富、技术优势相对领先,美国陶氏杜邦、Entegris、德国巴斯夫、Merck、日本东京应化等海外公司在特定品种上具有市场份额优势。DuPont、Merck、Entegris等公司在CMP抛光后清洗液、铝工艺刻蚀后清洗液、铜工艺刻蚀后清洗液、HKMG假栅去除清洗液、铜电镀液及添加剂等配方类产品上市场份额突出;BASF凭借其化学品配套齐全的优势,在配方类刻蚀液产品方面占据领导地位。

国内企业与国际先进相比差距较大,但部分企业在特定品类已经开始具备量产供应能力,主要包括安集科技、上海新阳、飞凯材料等。其中安集科技功能性湿电子化学品主要包括刻蚀后清洗液、晶圆级封装用光刻胶剥离液、抛光后清洗液、刻蚀液等产品,同时也完成了电镀液及添加剂产品系列平台的搭建。

4.3后道封装材料:封装基板占比最大,环氧塑封料关注度高

先进封装要求在晶圆划片前融入封装工艺步骤,具体包括晶圆研磨薄化、RDL、Bumping及TSV等工艺技术,涉及与晶圆制造相似的涂胶、显影、去胶、蚀刻等工序步骤。

先进封装带动封装光刻胶市场新增量,外资高度垄断

根据艾森股份招股书引自中国电子材料行业协会的数据,2022年中国集成电路g/i线光刻胶市场规模总计9.14亿元,预计到2025年将增长至10.09亿元,其中,2022年中国集成电路封装用g/i线光刻胶市场规模5.47亿元,预计2025年将增长至5.95亿元。

根据艾森股份第二轮回复函披露的信息,g/i线光刻胶产品种类较多,在先进封装领域,正胶主要应用于RDL的图形转移,完成先进封装工艺中的导线制造;负胶主要应用于Bumping制作,完成先进封装工艺中的铜凸块制造,凸块开口。2022年,国内先进封装用g/i线负性光刻胶市场规模大约为3.72亿元,2025年预计增加至4.80亿元,系先进封装领域主要的光刻胶产品。

集成电路先进封装用光刻胶市场主要被日本JSR、东京应化、富士胶片、德国默克等国外企业占据。根据艾森股份回复函引自中国电子材料行业协会的数据,2021年国内集成电路(含晶圆制造及先进封装)用g/i线光刻胶国产化率约20%左右。除艾森股份外,国内仅北京科华、飞凯材料、苏州瑞红实现产品销售。

先进封装带动ABF载板市场增长,头部内资企业布局

IC封装基板(又称IC载板)在芯片和常规PCB之间起到电气导通及支撑、保护、散热功能。封装基板占封装材料市场的一半以上,是封装材料市场增长的主要驱动力之一。根据基材的不同,IC载板可以分为BT载板和ABF载板,相较于BT载板,ABF材质可做线路更精密、高脚数高传输的IC,具有较高的运算性能,主要用于CPU、GPU、FPGA、ASIC等高运算性能芯片,成本、工艺难度、信号传输性能都要高于BT基板,但是ABF基板并不能完全替代BT基板,应用场景有一定局限性。

TrendBank数据显示,由于美国对华半导体进出口管制以及存储芯片市场库存调整、消费电子市场需求低迷等多重因素叠加导致2023年全球IC封装基板业务规模同比下滑27%,达到约131亿美元。经过库存消耗以及AI新应用场景规模化效应初现,成熟制程芯片对BT载板需求复苏,以及高性能运算芯片对ABF载板需求激增,预计2028年将增长至约300亿美元。

由于IC封装基板市场主要由外资(包含台资)企业主导,中国市场整体处于项目投资发展建设阶段,2023年中国大陆内资厂商(包含港资)IC封装基板市场规模同比下滑14%,近9亿美元。TrendBank预计,到2028年市场规模将达到约27亿美元,全球份额将从2023年的7%提升到9%。

头部国际厂商IC封装基板业务下滑明显,2023年全球前十大厂商占比达到80.5%,台湾欣兴电子、日本Ibiden以及韩国三星电机霸榜全球前三位置。

在5G、AI、IOT、高性能计算等需求的驱动下,以FC-BGA为代表的先进封装技术的发展推动了ABF载板的需求量,据QYResearch报告,预计2029年全球ABF载板(FCBGA)市场规模将达到93.3亿美元,2022-2029年的CAGR为6.9%。从应用需求来看,ABF基板主要集中在人工智能、服务器和PC等芯片领域。

根据势银的数据,目前整个ABF基板产业链被国际厂商主导,其中ABF膜材料领域,味之素占据97%的市场份额,中国企业华正新材、宏昌电子、西安天和防务等多家上市公司正在和下游基板厂商合作开发ABF相关材料,但中国ABF基板市场仍处于中前期发展阶段,产量还未起来,因此国内开发ABF材料的厂商更多倾向于技术储备阶段或定向小批量集中导入某一国内客户。

根据势银的统计,在ABF基板市场,目前国际前五厂商占到79%,基本由中国台湾、日本、韩国主导,奥特斯的产品力和市场竞争力强。大陆在ABF基板产线建设上出现了多个新晋玩家,经势银统计2023年中国大陆ABF基板现有年产能约121万平米,主要系奥特斯(重庆工厂)产能加速释放,规模最大,其占比达到2.5%,多家企业将在2024年底前实现ABF基板产线投产及爬坡。

环氧塑封料是主要的包封材料,内资企业在突破中高端领域

根据中科院上海微系统研究所的报告,90%以上的集成电路均采用环氧塑封料作为包封材料,环氧塑封料(简称EMC)全称为环氧树脂模塑料,是用于半导体封装的一种热固性化学材料,是由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加工而成,主要功能为保护半导体芯片不受外界环境的影响,并实现导热、绝缘、耐湿、耐压、支撑等复合功能。

随着半导体芯片进一步朝向高集成度与多功能化的方向发展,各种封装技术不断演变,下游客户性能需求日益复杂,因而应用于历代封装形式的各类产品在理化性能、工艺性能以及应用性能等方面均存在差异,塑封料厂商需根据下游客户定制化的需求针对性地开发与优化配方与生产工艺,从而灵活、有效地应对历代封装技术。

根据华海诚科半年报引自《中国半导体支撑业发展状况报告》的信息,2023年中国大陆包封材料市场规模为65.6亿元,据此测算,2023年中国大陆环氧塑封料的市场规模为59.08亿元。

鉴于环氧塑封料的关键性,芯片设计公司与封装厂商会选用具有较长供应历史、优良市场口碑、相关产品已经过市场验证的供应商,进入门槛较高,国内市场的竞争格局集中,呈现出头部化效应。其中,内资厂商市场份额主要由华海诚科、衡所华威、长春塑封料、北京科化、长兴电子所占据。

细分各类型去看,我国环氧模塑料在TO、DIP等中低端封装产品已实现规模量产,由内资厂商主导;在QFP、QFN、模组类封装领域已实现小批量供货,以华海诚科为代表的国内公司产品质量已与外资厂商相当;应用于FC-CSP、FOWLP、WLCSP、FOPLP等先进封装的产品成熟度较低,外资厂商处于市场垄断地位。

华海诚科立足于传统封装领域逐步扩大市场份额,并积极布局先进封装领域,推动高端产品的产业化。在传统封装领域,公司应用于高性能类产品的市场份额逐步提升,并已于长电科技、华天科技等主要封装厂商实现对外资产品的替代。

在先进封装领域,公司应用于QFN的产品已通过长电科技及通富微电等知名客户验证,并已实现小批量生产与销售,将成为公司新的业绩增长点;同时,公司紧跟先进封装未来发展趋势,应用于FC、SiP、FOWLP/FOPLP等先进封装领域的相关产品正逐步通过客户的考核验证,有望逐步实现产业化,打破外资厂商在先进封装用高端材料领域的垄断地位。

近期,华海诚科公告公司正在筹划通过现金及发行股份相结合的方式,购买衡所华威电子有限公司100%的股权同时募集配套资金。衡所华威主营产品为环氧塑封料,现有生产线12条,拥有Hysol品牌及KL、GR、MG系列等一百多个型号的产品。本次收购通过整合双方在市场、客户、技术和产品等方面的资源优势,形成协同效应,将有助于扩充华海诚科电子封装材料的产品种类,完善产品方案,并拓展业务领域,进而提升公司的整体市场竞争力。

电镀液及添加剂用在晶圆制造和后道先进封装,铜沉积仍占据主导地位

电化学沉积(电镀)技术作为集成电路制造的关键工艺技术之一,是实现金属互连的基石,主要应用于集成电路制造的大马士革铜互连电镀工艺和后道先进封装Bumping、RDL、TSV等电镀工艺。随着晶体管尺寸不断缩小,进入130nm制程以后,铜已逐渐取代铝成为金属互连的主要材料。由于铜很难进行干法刻蚀,因此拥有镶嵌工艺的镀铜技术成为铜互连的主要制备工艺,业界也称为大马士革铜互连工艺。

电镀液是半导体制造过程中的核心材料之一,由主盐、导电剂、络合剂及各类电镀添加剂组成,其中电镀添加剂是电镀液配方中的核心组分,通常在电镀液中含量极少,但对电镀效果影响较大。根据电镀工艺需要,电镀添加剂可以实现平整镀层表面、降低电极与溶液界面张力、提高镀层韧性、降低镀层内应力或使镀层结晶更加细致等功能,具有显著改善电镀液和镀层的各种物理性能的作用。其中铜互连电镀添加剂包括加速剂、抑制剂及整平剂,在电镀工艺中起到关键作用,通过不同组分相互作用,实现从下到上填充效果以及镀层晶粒、外观及平整度。

除芯片制造铜互连工艺外,电镀液及添加剂还应用于Bumping、RDL、TSV等先进封装工艺。TSV技术的核心是在晶圆上打孔,并在硅通孔中进行镀铜填充,从而实现晶圆的互联和堆叠,在无需继续缩小芯片线宽的情况下,提高芯片的集成度和性能。和芯片制造铜互连工艺相比,TSV电镀的尺寸更大,通常需要更长的沉积时间、更高的电镀速率以及多个工艺步骤,铜互连电镀液及添加剂成本占TSV工艺的总成本比重也更高。

TECHCET预测金属电镀化学品在2024年将增长7%,达到10亿美元以上,其中铜互连、铜封装、锡银合金/锡/镍电镀化学品占比分别为63%、8%、29%,金属铜的沉积依然占据主导地位。铜导线可以降低互联阻抗,降低器件的功耗和成本,提高芯片的速度、集成度、器件密度等。TECHCET预计金属电镀化学品在2023-2028年的复合平均增长率将超过5.4%。增长动力包括先进逻辑器件技术节点带来的互连层的增加,先进封装对重新布线层和铜柱结构应用的增加,以及广泛运用铜互连技术的半导体器件整体增长。

根据艾森股份第二轮上市申请回复函引自中国电子材料行业协会的数据,2021年国内集成电路封装用电镀液及配套试剂市场需求为1.5万吨,预计到2025年将增长至2.3万吨。其中国内集成电路封装用电镀液及配套试剂市场较为细分,先进封装和传统封装的需求量比例大约为1:2。因此,2021年国内传统封装用电镀液及配套试剂的市场需求量约1万吨,先进封装用电镀液及配套试剂的市场需求量约0.5万吨。2025年,传统封装用电镀液及配套试剂的市场需求量约1.3万吨,国内先进封装用电镀液及配套试剂的市场需求量将增长至1万吨。

根据艾森股份回复函引自中国电子材料行业协会的数据,2020至2022年,公司在集成电路封装(含集成电路先进封装及传统封装)用电镀液及配套试剂市场占有率(按销售量计算)均超过20%,排名国内前二,已成为国内前二的半导体封装用电镀液及配套试剂生产企业。传统封装领域的电镀化学品市场过去主要由国外企业主导,主要供应商包括美国杜邦、日本石原等。自2010年左右开始,国内企业开始逐步在半导体封装电镀化学品领域实现对外资企业的替代;按销量计算,2021年,国内企业在传统封装电镀液及配套试剂的总体市场占有率已超过75%,已基本实现国产替代。

但在先进封装领域,目前电镀液产品主要供应商仍以外资企业为主,如美国杜邦及乐思的电镀铜产品、日本石原的电镀锡银产品等均拥有明显的市场规模优势。晶圆级前道电镀添加剂领域的竞争对手有莫西湖、英特格和巴斯夫等,先进封装电镀添加剂领域的竞争者主要包括麦德美乐思,杜邦和安美特等。

05

投资建议

2025年,半导体行业整体增长趋于平稳,但增长相较2024年更为均衡、健康。从投资方向看,主要是:1)AI及相关赛道,推荐处理器芯片公司;HBM方向;网络芯片和光电子领域,;端侧重点关注SoC芯片等相关标的。2)国产化方向。EDA工具方面,;封装方面;产品和器件方面,后续国产化替代的空间较大公司;材料方面推荐相关标的。

(1)供应链风险上升。中美关系的不确定性较高,美国对中国科技产业的打压将持续,全球半导体行业产业链更为破碎的风险加大。半导体产业对全球尤其是美国科技产业链的依赖依然严重,被"卡脖子"的风险依然较高。

(2)政策支持力度可能不及预期。半导体产业正处在发展的关键时期,很多领域在国内处于起步阶段,离不开政府政策的引导和扶持,如果后续政策落地不及预期,行业发展可能面临困难。

(3)市场需求可能不及预期。如果经济复苏较为迟缓,计算、存储和通信等领域市场需求增长可能受到冲击,上市公司收入和业绩增长可能不及预期。

(4)国产替代可能不及预期。如果客户认证周期过长,国内厂商的产品研发技术水平达不到要求,则可能影响国产替代的进程。

评级说明及声明

(转自:平安研究)

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