半导体之IC载板产业研究报告.docx

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半导体之IC载板产业研究报告

半导体之IC载板产业研究报告

1、IC载板：

易守难攻的优质赛道

1.1、IC载板是半导体封装的关键材料

IC载板是半导体封装的关键材料。

集成电路产业链分为三个环节：

芯片设计、晶圆制造和封装测试。

封装不仅起到保护芯片和增强导热性的作用，也可以连通外部的电路与芯片内部以达到固定芯片的作用。

IC封装基板（ICPackageSubstrate，简称IC载板，也称为封装基板）是封装测试环节中的关键载体，用于建立IC与PCB之间的讯号连接，IC载板还能够发挥保护电路，固定线路并导散余热的作用。

IC载板被应用于主流的封装技术中。

半导体芯片封装经历了几代的变迁，以封装技术分类为DIP封装（双列直插式封装技术）、SOP封装（小外形封装）、QFP封装（小型方块平面封装）、PGA封装（插针网格阵列封装技术）、BGA封装（焊球阵列封装）、SIP封装（系统级封装）。

技术的迭代与升级让当前的封装面积与芯片面积可以接近于1。

以BGA（Ballgridarray）封装为例，它是一种高密度封装技术，区别于其他封装芯片引脚分布在芯片周围，BGA引脚在封装的底面，使I/O端子间距变大，可容纳的I/O数目变多。

BGA封装凭借着成品率高、电特性好、适用于高频电路等特点成为了目前主流的封装技术之一。

BGA的基础上逐渐衍生出CSP，MCM和SIP等高密度IC封装方式。

先进封装技术更加迎合集成电路微小化、复杂化、集成化的特点，IC载板因其高精度、高密度、小型化和薄型化的特点被广泛应用于主流封装技术中。

1.2、IC载板种类繁多、分类多样

IC载板品种繁多，应用广泛。

可以按照封装方式、加工材料与应用领域进行分类。

（1）按照封装方式分类，IC载板分为BGA封装基板、CSP封装基板、FC封装基板、MCM封装基板。

（2）按照封装材料分类，IC载板分为硬质封装基板、柔性封装基板和陶瓷封装基板。

刚性封装基板主要由BT树脂或ABF树脂制成，其CTE（热膨胀系数）约为13至17ppm/°C。

柔性封装基板主要由PI或PE树脂制成，CTE约为13至27ppm/°C。

陶瓷封装基板主要由陶瓷材料制成，例如氧化铝，氮化铝或碳化硅，它具有相对较低的CTE，约为6至8ppm/°C。

（3）按照应用领域分类，IC载板分成存储芯片封装基板、微机电系统封装基板、射频模块封装基板、处理器芯片封装基板和高速通信封装基板等。

1.3、技术与成本壁垒增加IC载板产业集中性

IC载板在参数上的要求远高于一般PCB和HDI。

以线宽/线距为衡量指标，常规IC载板产品可以达到20μm/20μm，高端IC载板线宽/线距将会降低至10μm/10μm、5μm/5μm，而普通性能的PCB产品线宽/线距为50μm/50μm以上。

IC载板制作工艺有两种，分别为SAP（半加成法）和MSAP（改良半加成法），用于生产线宽/线距小于25μm，工艺流程更加复杂的产品。

SAP和MSAP制作原理相似，简述为在基板上涂覆薄铜层，随后进行图形设计，再电镀上所需厚度的铜层，最终移除种子铜层。

两种工艺流程的基本差异是种子铜层的厚度。

SAP工艺从一层薄化学镀铜涂层（小于1.5um）开始，而MSAP从一层薄的层压铜箔（大于1.5mum）开始。

减成法是PCB板制作方法，简述为在覆铜板上先整板电镀一层铜，将线路及导通孔保护起来，将不需要的铜皮蚀刻掉，留下线路及导通孔中的铜。

减成法最明显的缺陷是侧蚀性高，即铜层在向下蚀刻的过程中也会对侧面进行蚀刻，使减成法的精细程度受到了限制。

因此减成法的最小线宽/线距只能做到50μm，当线宽/线距<50μm时，减成法会因良率过低无法使用。

IC载板生产流程中存在多个技术难点，体现在全流程材料涨缩控制、图形形成、镀铜、阻焊工艺和表面处理五个方面。

资金投入也是限制IC载板行业潜在进入者的门槛。

IC载板前期研发支出大，研发周期长，项目开发的风险大。

以兴森科技为例，公司2012年开展IC载板项目，投资规模超过4亿元，严重拖累了公司的业绩。

IC载板项目后续运营也需要大规模的资金投入。

兴森科技2018-2020年期间累计研发支出超过6亿元，2020年研发费用率为5.45%，未来公司持续以年收入5%-6%作为研发支出投入IC载板项目。

2、需求端：

国内存储器、MEMS芯片扩产催化，IC载板需求持续扩张

2.1、全球半导体市场景气加速，存储芯片表现最佳

“缺芯”是半导体行业的关键词。

2020年在“宅经济”和5G商用的影响下，市场对于芯片的需求大幅上升，使得2020年年末出现芯片紧缺的情况。

2021年半导体缺货行情仍在延续。

“缺芯”主要有以下两方面原因：

5G场景复苏和晶圆厂扩产艰难。

（1）5G市场复苏推动了2021年半导体产业的发展。

5G时代手机等电子设备日渐复杂的功能增加芯片需求。

目前各国陆续恢复5G建设，移动处理器大厂也相继推出5G芯片。

5G各类应用被充分挖掘，应用场景不断落地，预测2025年半导体子行业营业收入将达到6670亿美元，巨大的下游市场空间使5G芯片需求量显著上升。

（2）晶圆厂扩产艰难。

为了满足下游芯片需求，晶圆厂开启扩产计划，但8英寸生产设备已经停产使得扩产艰难。

目前晶圆厂采购8英寸生产设备智能通过两种途径，一是直接通过Fab设备供应商或OEM，设备经过翻新后价格不菲；二是从8英寸向12英寸升级的内存厂商处采购二手设备。

晶圆厂商8英寸晶圆产能有限，面对巨大的下游市场缺口显得杯水车薪。

全球十大晶圆厂商8英寸晶圆增长率小于5%，产能增长幅度不足。

预测全球缺芯将持续到21年下半年和22年。

存储芯片厂商在半导体市场表现最佳。

预测2020年全球半导体厂商的营收规模将达到4498.38亿美元，其中Intel营收将达702.44亿美元，同比增长了3.7%，市场份额达到了15.6%。

前十半导体厂商当中，占比最高的是存储芯片厂商，三星、SK海力士、美光、铠侠这四家企业都是存储芯片厂商。

服务器增长与超移动设备需求量的增长导致存储芯片的需求旺盛，成为2020年半导体市场表现最佳的细分赛道。

半导体产业景气拉动上游IC载板等材料的需求增长。

2022年全球封装基板产值预估约88亿美元，其中封装基板出货量涨幅最快的应用领域为存储模组、数据模组等。

根据华经情报网预测，预计2025年中国封装基板产值将会达到412.4亿元，随着电子信息产业的高速发展和技术升级，行业呈现稳定上涨趋势。

预计未来半导体行业的增量来源于存储芯片和MEMS等领域的推动，这类需求会带动芯片需求呈几何倍数增长，直接推动芯片的出货量，进而带动IC载板需求增长。

2.2、存储器芯片：

存储上行周期已至，供不应求

IC载板下游市场之一是存储器芯片。

中国IC载板公司主要面向存储芯片，重点是NANDFLASH，DRAM产品。

中国IC载板先驱厂商兴森科技主打存储类载板，产品广泛应用于手机PA及服务器使用的内存条、SSD硬盘使用的NANDFlash，移动设备中的存储MMC等。

深南电路存储载板定位高端市场，这类产品对基板的轻薄细密要求很高，公司目前已经接洽全球比较大的NANDFLASH厂商，并计划渗透韩国和中国台湾存储类基板的市场份额。

公司同时为国内长江存储、合肥常鑫等存储器芯片厂商提供配套IC载板产品，未来成长潜力很大。

存储芯片是影响电子产品读取数据速度的重要元器件。

为了更加方便的理解存储芯片的作用，如果把执行一段完整的程序比喻成制造一个产品，那么存储芯片相当于仓库，而处理器相当于加工车间。

为了提高产品制造的速度，提升加工车间的效率是一个方法，也就是提高处理器的性能；还有一个方法就是缩短原材料从仓库到加工车间的时间，设置一个临时的小仓库，堆放目前专门生产的产品的原材料，可以大大缩短制造时间。

大仓库相当于存储芯片中的闪存，而小仓库则相当于存储芯片中的内存，对于电子产品的运行都不可或缺，因此它们在产品的应用范围上有着很高的重合度。

应用最广泛的存储产品为DRAM、NAND和Nor。

在众多的存储芯片中，应用最为广泛的为内存DRAM和闪存NANDFLASH、NORFLASH。

DRAM一般作为计算机CPU实时处理数据时的存储介质，NAND一般用作大容量存储介质，Nor一般用作物联网设备中的小容量存储介质。

内存不同于闪存，虽然它们都是处理器处理所需数据的载体，但是内存的作用是提供了一个处理当前所需要数据的空间，它的空间容量较闪存小，但读取数据的速度更快，就像VIP通道一样，它为当前最需处理的数据提供了快速的通道，使得处理器能够快速获取到这些数据并执行。

智能终端是DRAM市场增长主要驱动因素。

DRAM下游领域中，智能终端及其他移动设备领域占比最大，2018-2020年占比均超过35%，服务器为DRAM的第二大应用领域，2018-2020年占比约为25%-30%，第三大领域为消费电子市场，2018-2020年占比约为15-18%。

PC领域占比约为12%-14%。

绘图用DRAM市场占比较小。

DRAM市场增长空间大。

DRAM市场规模在2017-2018年呈快速上涨趋势，市场规模从2016-2018年的721亿美元增长到2018年的999亿美元，2019年因半导体整体处于下行周期，DRAM市场规模下降到622亿美元，2020年DRAM市场规模恢复到659亿美元。

未来DRAM市场成长空间很大，Gartner预测2022年DRAM市场规模将突破1100亿美元。

移动终端和SSD为NANDFlash需求主要来源。

NANDFlash下游应用众多，从分布领域看，SSD占比最大，占比将近50%，其次是移动终端，主要是智能手机和平板电脑中的eMMC、eMCP等，占比约40%，第三是移动存储，包括USB和闪存卡，目前市场份额较低。

SSD是NANDFlash需求增长的主要驱动力。

NANDFlash主要为大数据量的非易失性存储设备，其三大下游领域中嵌入式存储和闪存卡存储相较于SSD，存储量相对偏小，SSD产品多用在服务器等领域，未来将随着数据中心的大量建设，推动NANDFlash需求快速增长。

2016年SSD市场规模约为140亿美元，预计到2021年SSD行业市场规模将达到360亿美元，复合年增长率为20.8%。

SSD市场规模增长拉动NANDFlash快速增长，预测至2022年NAND市场收入将达到845亿美元。

NANDFlash产线扩产，21年全年NAND供给宽松。

根据2020年各大存储原厂公布的投资扩产情况，2021年仅SK海力士M16工厂和美光A3工厂两家DRAM厂区即将投入生产。

三星电子向半导体设备供应商提供的2021年设备采购计划显示，资本支出将进一步提升20%到30%，意味着2021年三星全年资本总支出将达约318亿美元，三星即将投产的厂区均为NANDFlash工厂。

美光继续扩大SSD产品投入，21年全年看NAND供给将超过需求。

美光将继续扩大数据中心NVMeSSD产品组合，以及开发控制器，并计划在未来几个季度推出新产品。

同时，美光有望在2021下半年给客户送样采用176层3DNAND的客户端SSD，预计年底覆盖多个细分市场。

美光预估2021年NANDFlash行业需求将增长30%，美光bit供应量将低于需求的增长，已增加库存量，长期bit供应与行业需求30%的复合年增长率保持一致。

美光也强调，从行业资本支出水平来看，中长期NANDFlash供应充足并超过需求。

2.3、MEMS芯片：

基于集成电路演化而来的新兴子行业

IC载板主要下游市场是MEMS芯片。

中国IC载市场下游主要对应MEMS市场。

以深南电路为例，公司IC载板业务主打声学类微机电系统封装基板产品，并成为全球声学类MEMS封装基板龙头，未来其他传感器等微机电系统也会有产能需求，公司会深耕这部分业务。

MEMS是集成电路行业的新兴分支。

MEMS是通过集成电路技术和微加工技术把包括微传感器和微执行器等微结构制造在一块或多块芯片上的微型集成系统。

MEMS行业是在集成电路行业不断发展的背景下，传统集成电路无法持续地满足终端应用领域日渐变化和多样化的需求而成长起来的。

随着终端应用市场的扩张，使得MEMS应用越来越广泛，产业规模日渐扩大，日趋成为集成电路行业一个新的分支。

消费电子是MEMS行业最大的应用市场。

2018年我国MEMS市场的最大应用领域是消费电子，市场份额达到26.87%。

随着消费电子产品品类和数量增长以及设备智能化程度提升，消费电子对MEMS产品需求量不断提升。

从产品结构来看，中国MEMS产品主要集中在加速度传感器和压力传感器等传统领域，产品在技术与生产工艺等方面还需不断提升。

中国是全球MEMS市场中发展最快的地区。

中国作为全球最大的消费电子生产制造国，消耗全球近一半的MEMS器件，2021年我国MEMS行业市场规模将达810亿元。

在政府大力支持5G产业发展的大环境下，物联网、智能汽车、5G技术快速发展，国内加速传感器、麦克风等MEMS产品出货量持续攀升，国产替代步伐有望加速。

3、全球供给和竞争格局：

上游原材料制约供给释放，全球市场三足鼎立

3.1、关键原材料垄断成为扩产瓶颈

IC载板在封装成本组成中占比30%。

其余成本组成为包装材料（20%）、设备贬值（25%）以及测试检验（25%）。

IC载板的材料组成包括铜箔、基板、干膜、湿膜以及铜球金盐等金属材料。

IC载板主要原材料之一是铜箔。

IC载板所需的电解铜为超薄均匀性铜箔，厚度可低至1.5μm，其价格比普通电解铜箔高，加工难度大。

2020年下半旬，由于铜的主产区智利、秘鲁等国家受疫情影响严重，矿山关闭多，产能逐渐走低，带动铜价的大幅上涨。

相较于2020年3月铜价的低点，当前铜价已经上涨78%至69668元/吨。

铜价的上涨影响到IC载板的价格，抬升封测产业的成本。

IC载板的另一原材料是基板，成本占比35%。

基板主要材料分别是BT材料、ABF材料和MIF材料。

（1）BT树脂

BT树脂在20世纪70年代由日本三菱瓦斯化学公司开发研究。

主要原材料是双马来酰亚胺三嗪树脂，加入环氧树脂、PPE和烯丙基化合物进行成分改良，提升BT树脂的热固性。

BT树脂具备耐热性、抗湿性，低介电常数、低散失因素等多种优势，用于稳定尺寸，防止热胀冷缩改善设备良率。

缺点是硬度高，比较难布线，无法满足细线路的要求。

BT基板应用于LED封装芯片、手机MEMS芯片以及内存芯片等产品中。

（2）ABF

ABF中文名称味之素堆积膜，由Intel主导研发，被日本味之素公司垄断。

ABF材质可做线路较细、适合高脚数高传输的IC载板，应用于CPU、GPU和芯片组等大型高端晶片。

ABF基板的铜箔上面直接附着ABF就可以作线路，也不需要热压合过程。

ABF已经成为FCBGA封装的标配材料。

（3）MIS

MIS使用特有的封装材料，具有更细的布线能力，更优良的电和热性能和更小的外观，用于超薄，高密度细节的封装。

MIS与传统的基板不同，包含一层或多层预包封结构，每一层都通过电镀铜来进行互连，以提供在封装过程中的电性连接。

MIS目前在模拟、功率IC及数字货币等市场领域迅速发展。

ABF受公司垄断供给不足，封装基板长期处于紧缺状态。

疫情期间宅经济、远程办公拉动市场对CPU、GPU等LSI芯片需求，加速了FCBGA基板紧缺。

FCBGA短缺的根本原因是核心材料ABF缺货。

ABF主要供应商是日商味之素（Ajinomoto），市占率≧99%，积水化学市占率第二，占比<1%，味之素在ABF原材料供应上处于绝对垄断。

且味之素扩产谨慎，出于对未来预测的不确定性不扩大ABF原材料供应，使得FCBGA基板产能紧缺问题基本没有解决办法。

3.2、IC载板寡头垄断，产业转移助力企业成长

IC载板市场呈现寡头垄断的特点。

IC载板技术最早起源于日本，主导BT载板生产，发展初期诞生了揖斐电（IBIDEGN）、新光电气（Shinko）、京瓷（Kyocera）等领先厂商。

1999年日本生产刚性有机封装基板的厂家已有28家，其中大型企业有19家。

随着半导体产业向韩国和中国台湾转移，封装基板行业也从日本逐渐发展至两地，带动韩国和中国台湾地区优质IC载板企业的发展，如欣兴电子、景硕科技、南亚电路、三星电机等。

日本企业由于受到韩国、中国台湾厂商进入的冲击，退出中低端市场，主导FCBGA、FCCSP等高端封装产品。

韩国、中国台湾企业为配套本地的封装产业链。

三星电机产品线主要提供FCPOP类产品，大德、信泰、KCC、LC等均有IC载板工厂。

中国台湾拥有全球65%的晶圆代工产能，南电、景硕、欣兴等是主要IC载板企业。

从营业收入、产能规模方面来看，日本、韩国和中国台湾有领先优势。

根据Prismark统计，2020年全球十大封装基板企业掌握了超过80%的市场份额，其中欣兴集团、揖斐电和三星电机市场份额分别为14.78%、11.20%和9.86%位居前三名。

统计2017年至2020年龙头企业营业收入以侧面判断市场格局。

2017年至2020年期间欣兴电子、日月光、新光电气复合增长率分别是12.92%、20.23%和10.82%，其余龙头封装基板企业营业收入保持稳定增长。

判断当前封装载板市场仍然由全球十大厂商占据，且具有很高的行业进入壁垒，几乎没有新进入厂商。

4、中国供给：

起步晚发力快，内资厂商深入布局高端赛道

中国大陆IC载板起步晚，大多数企业都是外资属性。

以昆山南亚、苏州欣兴、苏州景硕为例，都是具有台资背景的厂商。

中国大陆内资属性的封装基板厂商以兴森科技、深南电路、珠海越亚为代表。

2009年中国才实现封装基板产业化的突破，内资企业在技术水平、工艺能力以及市场占有率上仍然处于落后地位。

2020年中国大陆封装基板产值呈现出快速提升的趋势。

中国大陆IC载板产值约为14.8亿美元，全球占比为14.5%，但大部分在中国大陆生产的封装基板产品却是来自外资企业，来自于内资企业封装基板产值约为5.4亿美元，全球占比为5.3%。

对比海外龙头厂商发展历程及竞争优势，半导体产业向中国大陆转移，将推动内资IC载板厂商发展。

国内政策提供支持，产业链上下游项目协同，重视半导体产业人才培养将会使内资厂商在该赛道上有望快速成长，带来大量投资机会。

（1）政策支持

国家支持是IC载板发展的坚实后盾。

在国家集成电路产业发展领导小组的指导下，我国设立了千亿国家集成电路产业基金，各地方亦设立了集成电路基金，带动半导体产业链建设。

IC载板作为集成电路产业链中的关键材料，属于国家行业政策重点鼓励和支持发展的领域。

（2）产业协同

上下游协同发展是关键。

IC载板企业发展需要需求端大厂的支持，通过与客户建立稳定的战略联系而保证自己的长期稳定发展。

中国内资厂商开始具备上下游协同发展的优势，以深南电路和兴森科技为例，两家公司深入布局IC载板中高端产品，导入中国ICT巨头日月光、三星、Intel等大厂客户。

随着全球半导体产业格局逐渐转移，我们预测中国内资厂商将逐渐扩产并且进行产品结构升级和技术沿革，进入全球供应链大平台。

（3）人才培养

产教融合培养专业半导体人才。

在半导体产业竞争的大背景下，中国高校设立集成电路一级学科，扩大招生规模，优化配置集成电路教育资源。

复旦大学率先开展“集成电路科学与工程”一级学科试点，为行业做出了新的尝试。

新思联合华中科技大学设立“武汉新芯（长江存储）微电子技术中心”，实行产教融合，合作培养整合型产业人才。

我们认为，政府、企业与高校合作进行项目指导，实行产教融合的培养方案是培养整合型半导体人才的重要途径。

IC载板需要长时间的技术研发和工艺磨合，国内IC载板产业与国际厂商之间存在明显的断层。

兴森科技、深南电路、珠海越亚虽然实现量产并在细分市场取得了不错的进展，但与国际一线大厂之间还存在技术差距。

投资成本高和缺乏行业标准是IC首要关注的问题。

（4）投资成本高

IC载板项目前期资本投入高，开发风险大。

IC载板项目从工厂建设到客户认证会花费长达4-5年的时间，并且在搭建产线和提升良率的过程中，需要不断注入资金。

以兴森科技为例，布局IC载板初期公司亏损接近5亿元。

前期投入规模大，投资回报率低是新进入厂商普遍会面临的问题。

（5）缺乏行业标准

IC载板在需求端呈现高定制化趋势。

IC载板需求端有高定制化的需求使供给端在生产时无法形成标准化。

但IC载板产线成本过高，业界采用“一线多工”的生产模式，通过人工进行参数调整，这种方法虽然有效控制了生产成本，生产良率却很难得到提升。

综合上述对国内IC载板产业的市场分析，可以看出国内厂商的优势在于政策扶持、产业链整合和人才培养几个方面，短板在于项目投资风险大和缺乏行业标准。

国产IC载板企业的核心在于提升技术与量产能力，补充的短板让企业具备国际竞争的能力。

在“国产替代+产能紧缺”的历史性发展大背景下，自身技术研发能力过硬，又具备量产水平的企业是最值得关注的投资对象。

5、国产替代黄金时期，关注IC载板龙头企业发展

国内IC载板厂商在终端需求驱动与历史性芯片缺货的大背景下，有望通过“研发创新+扩张产能”突破被海外厂商垄断的IC载板市场。

以兴森科技和深南电路为代表的内资厂商积极布局IC载板行业中高端市场，并预计短期内可以实现产能突破。

6、IC载板行业重点厂商分析

6.1、兴森科技：

内资IC载板的先驱者

内资最大PCB快件制造商，封装基板与测试业务多维布局。

兴森科技是内资最大的样板和快件的制造商。

公司在2012年布局IC载板业务，已经成为国内存储领域IC载板的龙头企业，聚焦于FCCSP等中高端产品，是国内的三星载板供应商。

2015年收购美国Harbor公司和成立上海泽丰标志公司正式进入半导体测试板领域，目前Harbor已经实现扭亏为盈，向客户提供完全定制化的服务。

附加值较高，产品价格和毛利率水平都较高。

高压时期降本战略取得成效，经营业绩超预期。

公司受到新冠疫情和贸易摩擦的影响，推行降本增效控费政策。

新产能投放带来折旧增加对公司利润造成了不利影响，但是公司仍然在2020年期间实现收入稳定增长。

21Q1公司主营业务收入10.71亿元，同比增长24.40%，归属于母公司净利润1.01亿元，同比增长158.76%。

公司当前经营效率提升，费用率下降，带动