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封测行业分析报告

2018年封测行业分析报告

2018年8月

国产中低端产能替代：

国产封测产能正在冲击国际封测企业，中低端产品产能中国市场具备成本优势，将稳步增长，替代国际封测企业的中低端产能。

高成长性生态链：

国内设计企业产品升级，先进封装应用需求开始增长，国内封测企业配套国内生态改善，加快先进封装技术成熟。

国内封测企业通过并购国际企业进入国际生态体系，受益于下游客户的成长。

成熟先进封装技术：

先进封装产品ASP高于传统封装产品，甚至有些产品不在同一数量级，但技术不成熟导致的低良率将限制产品应用推广。

半导体封测行业正在由IDM模式向OSAT代工模式转型。

OSAT企业在封测市场占有率已超过50%，行业集中度在不断提高。

中国三大半导体封测代工龙头占全球OSAT行业总值的约19%，主要产品为中低端传统封装产品。

先进封装引领未来发展，中国封测企业占比较低。

根据Yole数据2017年全球先进封装产值达约200亿美元，占全球封测总值接近一半的市场，其中中国的先进封装产值仅占11.9%。

先进封装由于其更高封装性价比，将是未来封测行业的主要发展方向。

传统封装出货量仍占主要份额，中国封测企业市占率稳步提升。

根据VLSI统计，2017年先进封装出货量约占35%，下游客户群向先进封装转移的速度暂时放缓，传统封装仍为主要的封装形式。

一、封测行业市场

1、封测行业定位

半导体封装测试行业处于半导体产业链的下游：

半导体产业可以主要分为芯片设计、晶圆制造、封装测试三个环节，封测行业位于整个半导体产业链的下游，位于晶圆制造之后，在电子制造电路组装之前。

2、全球封测行业趋势

（1）全球封测市场稳步增长，2017年封测行业占比半导体行业产值13%

根据Gartner数据，2017年全球半导体行业收入4204亿美元，同比增长21.6%，其中封测行业收入占533亿美元，同比增长7.0%，占比半导体行业收入13%。

根据Yole对历年封测行业产值统计，除2014年行业激增导致2015年市场略降外，全球封测行业一直保持个位数稳步增长，预计2018年将继续保持个位数同比增长。

（2）半导体封装测试行业的商业模式方面在由IDM模式向OSAT为主模式转型，技术方面先进封装技术是重要发展方向

IDM模式为厂商全流程负责芯片设计、制造和封测的生产流程，OSAT模式则是为芯片设计企业提供封装测试代工服务。

从技术演进层面看，封测行业可分为传统封装和先进封装，其中先进封装的成长空间大，是未来技术发展的主要方向。

本文将横向从商业模式分析应用市场，纵向从技术发展分析对应技术发展空间和投资机会。

（3）商业模式：

IDM与OSAT对比

IDM（IntegratedDeviceManufacture，整合一体化制造服务）与OSAT（OutsourcedAssembly&Test，外包封装测试）是目前半导体封测行业中的两种商业模式。

IDM是自有品牌，业务范围属于一条龙服务，从设计、制造到封测，甚至销售一体化完成，如Intel，Samsung都属于这种模式。

OSAT代工厂则没有自己的品牌，只为其他半导体设计、制造等相关行业客户提供代工封装测试服务，像台湾巨头日月光、美国安靠，国内的长电科技、华天科技、通富微电等都属于OSAT。

OSAT+Foundry代工模式是半导体行业未来发展的主要商业模式，一方面受惠于轻资产的fabless设计公司的不断增长，另一方面由IDM企业因内部产能不足而溢出的订单驱动，OSAT企业在封测行业占比已经超过IDM模式。

根据Gartner数据，封测行业中OSAT与IDM收入于2013年达到平衡，各占50%，在后续的发展中OSAT模式将逐渐超越IDM模式，由于部分IDM已转型为Fabless设计公司，轻资产商业模式可以使IDM企业保留附加值最大、利润率最高的芯片设计环节，同时避免重资产IDM模式的大量资本开支。

如AMD公司已经剥离晶圆制造业务（该业务剥离后成为GlobalFoundry，2012）和部分封测业务（该业务出售85%的股权给通富微电，2016），完成向fabless设计公司的转型，而其公司的资源则可以集中投入于产品开发，于2018年领先老对手Intel推出7nm制程处理器产品。

封装测试行业OSAT企业集中度高，未来将继续扩大占比。

根据Gartner数据，封测行业2017年收入533亿美元，其中IDM企业实现收入252亿美元，同比增长5.4%，占比47%；OSAT封测实现收入281亿美元，同比增长8.5%，占比53%。

而OSAT行业集中度高，全球前十名占比封测行业收入约51.1%，占比OSAT行业总收入约91%。

2016年Amkor并购日本最大的OSAT企业J-Device，由全球收入排名第四一跃成为第二位；2015年长电科技并购星科金鹏，成为全球第三大封测代工企业；在2018年全球收入第一的日月光与全球第四矽品的并购即将完成，合并完成后，这一数字将进一步提高。

OSAT企业在传统封装领域具备规模优势，但在先进封装领域面临产业上下游的竞争。

传统封装领域，OSAT企业凭借行业资本密集、技术密集、劳动密集的高准入门槛，通过规模效应降低成本，获得比IDM厂商更低的成本优势，不断扩大封测业务市场占比份额。

先进封装领域，OSAT企业积极与行业上下游协同研发，需要大量的资本和资源投入。

但在晶圆级封装（WaferLevelPackage）OSAT企业将面临来自上游foundry企业（如台积电等）的跨界竞争；在系统级封装（SysteminPackage）OSAT企业将受到下游EMS企业（如富士康等）侵蚀部分市场份额。

先进封装引领未来发展，先进封装产值占封测总产值近一半。

从全球封测市场产值来看，根据Yole数据2017年先进封装产值超过200亿美元，占全球封测总值接近一半的市场。

先进封装由于可以提高封装效率，降低封装成本，提供更好的封装性价比，将是未来封测行业的主要发展方向。

传统封装出货量仍占主要份额，中国封测企业占比稳步提升。

根据VLSI统计，2017年先进封装出货量约占35%，下游客户群向先进封装转移的速度暂时放缓，传统封装仍为主要的封装形式。

中国封测企业大部分产能为传统封装产量，下游客户群向先进封装转移速度的放缓将有利于国内封测企业的市占率进一步提高。

技术层面，先进封装增长速度高于传统封装。

根据Yole预测，2017~2022年，全球先进封装2.5D&3D，Fan-out（FO），Flip-Chip（FC）等技术的收入年复合增长率分别为28%/36%/8%，对比同期全球封测行业收入年复合增长率为3.5%，明显领先于传统封装市场。

先进封装成为未来市场的导向，其主要的优势在于可将封装尺寸减小到和IC芯片一样大，以及其低廉的加工成本。

WaferBumping（晶圆凸块）技术是先进封装技术的重要步骤。

在芯片集成度越来越高的大背景下，单位面积芯片上的连线长度越来越长，为了获得更低的连线时延，保证电路的性能，封装时“以点带线”是必经之路，而Bumping是实现先进封装“以点带线”连接的核心技术。

因此，WaferBumping的市场的变化也直接反映了先进封装市场的情况。

根据TechSearch统计，2016年WaferBumping领域全球300mm晶圆产能约1400万片，200mm及以下晶圆产能约800万片。

3、中国封测行业趋势

（1）国内半导体封测行业增长快速，封测行业重心由国际向国内转移

根据中国半导体行业协会统计，2017年中国集成电路产业封测业销售额达1889.7亿元，同比增长20.8%，远超国际同期增长速度3.8%。

预计2018年中国封测行业收入将达2282.8亿元，同比增长19.6%。

中国半导体封测行业市场的全球占有率从2015年的约40%增长至2017年的约55%，产业重心在由海外向国内转移。

（2）中国先进封装市场产值全球占比较低，但成长迅速，占比不断扩大

根据Yole数据，2017年中国封测行业的先进封装产值仅占全球先进封装总值的11.9%，中国封测企业在2018年也将在先进封装技术上加速提高产能，主要以FlipChip和FOWLP为主。

根据Yole统计，长电科技在收购星科金鹏之后，其2017年先进封装产品出货量全球占比7.8%，排名第三，仅次于Intel和SPIL。

（3）国内先进封装市场增长迅速，向价值链上游攀登

根据Yole统计，2016年中国先进封装市场规模已达25亿美元，2016~2020年间将保持高达16%的年复合增长率。

产量方面根据Yole预测，2017年中国先进封装晶圆出货量约合4800片12寸晶圆，预计到2020年到达8100片12寸晶圆，2015~2020年CAGR为18%。

其中FlipChip（倒装芯片）将是主要增长动能。

根据TechSearch统计，2016年WaferBumping领域，中国300mm晶圆产能约64万片，200mm及以下晶圆产能约254万片，分别占比4.6%和31.8%，目前国内Bumping的产能仍在扩张。

据Yole预测，2016~2020年，WaferBumping的产能年复合增长率达16%。

（4）中国三大封测企业收入占比行业收入约19.7%，行业集中度低于全球水平

根据中国半导体行业协会统计，2017年中国集成电路产业封测业销售额达1889.7亿元，国内三大封测龙头企业长电科技、华天科技、通富微电实现收入373亿人民币，占比中国封测行业总值约19.7%，远低于国际行业集中度。

中国封测行业的主力仍是IDM，Foundry企业，OSAT行业仍具备发展空间和资源整合空间。

二、封测企业对比

1、全球封测企业主要财务数据对比

国内封测企业收入增速快于国际同行。

2017年全球前十大OSAT企业实现收入1759亿人民币（约合271亿美元），同比增长15.3%，占比全球封测行业总值约51.1%，占OSAT企业行业总值的91%。

其中中国三家OSAT龙头企业（长电科技，华天科技，通富微电）实现收入373亿人民币，同比增长27.7%，分别同比增长24.5%/27.9%/41.7%，占比中国封测行业总值约19.7%。

国内封装企业收入增速明显快于全球封测企业，得益于传统封装产能扩张及部分先进封装产能投入使用，具有良好的发展潜力。

横向比较全球封测企业的利润率，中国封测行业企业普遍毛利率和净利率与国际同行相比偏低。

境外封测企业净利率相对较高，归因于良好的产品结构及较高的管理水平。

日月光作为行业龙头公司2017年毛利率、净利率分别为18.2%和7.9%，表现稳定；安靠（Amkor）完成对J-device的收购之后，2017年毛利率、净利率分别为18.1%和6.2%，其中净利率较2016年有2%的提高。

三家中国OSAT企业中，华天科技的管理最为优秀，其2017年毛利率、净利率分别为17.5%、7.1%；通富微电紧随其后，2017年毛利率、净利率分别为14.1%、1.9%；而长电科技受制于星科金鹏的财务负担，利润率较低，毛利率，净利率仅为11.5%、1.4%。

但我们相信，中国企业的利润率未来在技术水平提高，和经验成熟之后将会有更大的提升空间。

2、国内封测企业主要财务数据和战略对比

（1）华天科技

2017年收入70.10亿元，净利润5.47亿元，毛利率17.90%，净利率7.80%。

公司客户主要为设计公司，公司战略以市场为导向，积极配合客户产品升级，扩张先进封装产能，公司管理务实，盈利情况较好。

（2）通富微电

2017年收入65.19亿元，净利润1.97亿元，毛利率14.46%，净利率3.02%。

公司收购AMD槟城和苏州厂85%的股权，切入AMD产业链，相关业务占公司总收入超过40%。

公司战略深度绑定下游大客户，AMD产品市占率提升可期，公司有望深度受惠。

（3）长电科技

2017年收入238.56亿元，净利润0.74亿元，毛利率11.71%，净利率0.31%。

公司收购星科金朋，收购时星科金朋客户仅30余个，高通相关收入占比超过30%，且负债率较高，收购后公司财务费用高企。

尽管公司在先进封装技术方面布局全面，短期内仍在消化星科金朋，需要时间调整公司的客户结构和产品结构。

中国封测企业ROE仍有提高空间，与国际企业相比仍有较大差距。

由于中国封测企业的传统封装产能扩张迅速，而先进封装仍以研发投入为主，目前产能利用率稳定性较差，拖累了ROE的上升。

经营管理方面细致程度仍有提升空间，产品结构以低端为主也同样限制了ROE。

目前国内封测企业正积极地调整产品结构，如华天科技正在大幅削减客户数量，尽全力为优质客户服务，来提高公司的ROE。

通富微电收购AMD封测业务85%的股权后，切入AMD供应链，积极改善产品结构。

长电科技收购的星科金鹏产品和客户结构单一，受通信行业影响较大，目前在积极改善客户和产品结构。

3、全球主要封测企业战略对比

国内封测企业产能扩张和研发并进，主打中低端产品，并向价值链上游攀登；国际OSAT同行主要投资先进技术开发，主打中高端产品。

从市场规模来看，全球封测行业已步入缓慢增长时期，根据Yole预测，2017年全球先进封装产值240亿美元，同期中国先进封装产值约28.6亿美元，占比11.9%。

2015-2020年全球IC产业先进封装规模CAGR约为6%，而同期中国先进封装市场规模2015~2020年CAGR达18%，增速快于国际水平。

根据ICinsight的数据，预计到2019年，中国半导体消费市场将占到全世界的60.5%。

国内由于市场空间大，且处于发展阶段，传统封装产能可增长空间大。

面对中国中低端产能的冲击，国际封测企业及IDM传统封装产能投资有限，主要投资在先进封装技术研发方面，以图新技术、新产品量产初期可以获得较高的利润率和市占率。

国际OSAT龙头企业如日月光、安靠、矽品近两年研发支出均超过中国境内的三家龙头公司。

在晶圆级封装领域，OSAT行业面临晶圆厂的跨界竞争。

在晶圆级封装领域，由于工艺制作流程由传统的“先切割再封装”转为“先封装再切割”，在制备流程上直接对接传统芯片制造流程，晶圆厂有更大的产品制备整合优势，如台积电自主开发了InFO、CoWoS等先进封装技术。

未来OSAT厂商将不得不在先进封装领域面对TSMC等晶圆厂和三星、Intel等IDM企业的跨界竞争。

“中道”崛起，先进封装催生Bumping等中道封测技术和产能扩张。

凸块（bumping）是倒装芯片以及晶圆级封装技术的基础，也是先进的半导体制造前段工艺良率测试所必需的。

随着高密度芯片需求的不断扩大，以及28nm、14nm等先进IC制造工艺的大量采用，终端芯片对凸块加工的需求急剧增长。

根据Yole预测，Bumping细分领域参与的企业结构中OSAT和IDM的占比将会进一步提高，晶圆厂和专业的bumpinghouse占比将被侵蚀。

中国封测企业通过并购扩大规模，获得先进技术，但除长电外目前先进封装市占率较低。

在2017年十大封测厂商收入排名中，中国台湾的日月光集团稳居第1位，美国的安靠（AmkorTechnology）仍居第2位，中国的长电科技在收购星科金鹏之后跃居第3位。

中国大陆的封测业发展迅速，近两年来，中国大陆IC封测业的实力提升明显，并购案频出，长电科技以“蛇吞象”的方式并购了新加坡封测业巨头上市公司星科金鹏，华天科技收购美国FCI，而通富微电收购AMD苏州及槟城两家子公司各85%的股权。

这三次跨界并购使得中国大陆的封测行业再上一层楼，迅速与国际水平接轨。

2015年以前只有长电科技能够跻身全球前十，而在2017年，三家中国封测公司营业收入分别增长25%/28%/42%。

长电科技一跃成为全球OSAT行业中收入排名的第3名，华天科技和通富微电两家企业分列6、7位。

长电科技收购星科金鹏后，先进封装技术具备优势。

技术储备上，虽然中国三大龙头封测企业都拥有先进封装产能，但长电的先进封装优势最为突出。

其掌握了Fan-outeWLB（embeddedwaferlevelBGA），WLCSP（wafer-levelchipscalepackaging），SiP（systeminpackage），Bumping，PoP（packageonpackage）等高端封装技术，根据Yole的数据，2017年长电科技先进封装市占率达7.8%，仅此于Intel的12.4%及SPIL的11.6%。

国际封测企业与上游企业协同开发，国内企业追赶现有技术研发。

2017年，日月光全年研发费用高达3.96亿美元，超过长电科技、华天科技和通富微电的研发费用总和。

与上游客户共同开发、投资研发可以在项目量产初期拥有较高的利润和较好的议价能力。

如果后期没有其他竞争者跟进，这种利润优势将继续保持。

中国企业的研发投入主要是现有技术的研发，与客户共同开发的能力较弱。

三、封测技术发展趋势

1、技术发展方向

半导体产品在由二维向三维发展，从技术发展方向半导体产品出现了系统级封装（SiP）等新的封装方式，从技术实现方法出现了倒装（FlipChip），凸块（Bumping），晶圆级封装（Waferlevelpackage），2.5D封装（interposer，RDL等），3D封装（TSV）等先进封装技术。

2、SoCvs.SiP

►SoC：

全称System-on-chip，系统级芯片，是芯片内不同功能电路的高度集成的芯片产品。

►SiP：

全称System-in-package，系统级封装，是将多种功能芯片，包括处理器、存储器等功能芯片集成在一个封装内，从而实现一个基本完整的功能。

随着摩尔定律的放缓，半导体行业逐渐步入后摩尔时代，SoC与SiP都是实现更高性能，更低成本的方式。

一般情况下，从集成度来讲，SoC集成度更高，功耗更低，性能更好；而SiP的优势在灵活性更高，更广泛的兼容兼容性，成本更低，生产周期更短。

所以，面对生命周期相对较长的产品，SoC更加适用。

对于生命周期短，面积小的产品，SiP更有优势，灵活性较高。

3、传统封装vs.先进封装

传统封装概念从最初的三极管直插时期后开始产生。

传统封装过程如下：

将晶圆切割为晶粒（Die）后，使晶粒贴合到相应的基板架的小岛（LeadframePad）上，再利用导线将晶片的接合焊盘与基板的引脚相连（WireBond），实现电气连接，最后用外壳加以保护（Mold，或Encapsulation）。

典型封装方式有DIP、SOP、TSOP、QFP等。

先进封装主要是指倒装（FlipChip），凸块（Bumping），晶圆级封装（Waferlevelpackage），2.5D封装（interposer，RDL等），3D封装（TSV）等封装技术。

先进封装在诞生之初只有WLP，2.5D封装和3D封装几种选择，近年来，先进封装的发展呈爆炸式向各个方向发展，而每个开发相关技术的公司都将自己的技术独立命名注册商标，如台积电的InFO、CoWoS，日月光的FoCoS，Amkor的SLIM、SWIFT等。

尽管很多先进封装技术只有微小的区别，大量的新名词和商标被注册，导致行业中出现大量的不同种类的先进封装，而其诞生通常是由客制化产品的驱动。

IEEE在2018年5月的电子元件和技术大会上推出2.x式命名法，但这一命名方法的行业接受程度有待观察。

我们将在先进封装领域主要讨论倒装（FlipChip），凸块（Bumping），晶圆级封装（Waferlevelpackage），2.5D封装（interposer，RDL等），3D封装（TSV）等技术。

4、传统封装测试流程

►封装：

集成电路封装是半导体器件制造的最后一步。

封装是指将制作好的半导体器件放入具有支持，保护的塑料，陶瓷或金属外壳中，并与外界驱动电路及其他电子元器件相连这一过程。

经过封装的半导体器件将可以在更高的温度环境下工作，抵御物理的损害与化学腐蚀。

封装给半导体器件带来了更佳的性能表现与耐用度。

►测试：

这里的半导体测试指的是封装后测试。

测试把已经制造完毕的半导体元器件进行结构和电气功能的确认，测试的目的是排除电子功能差的芯片，以保证其各项性能符合系统的要求。

测试也可以被称为“终段测试”，与晶圆探针测试（封装前测试）不同。

5、先进封装优势

（1）先进封装提高加工效率，提高设计效率，减少设计成本

先进封装主要包括倒装类（FlipChip,Bumping），晶圆级封装（WLCSP，FOWLP，PLP），2.5D封装（Interposer）和3D封装（TSV）等。

以晶圆级封装为例，产品生产以圆片形式批量生产，可以利用现有的晶圆制备设备，封装设计可以与芯片设计一次进行。

这将缩短设计和生产周期，降低成本。

（2）先进封装提高封装效率，降低产品成本

随着后摩尔定律时代的到来，传统封装已经不再能满足需求。

传统封装的封装效率（裸芯面积/基板面积）较低，存在很大改良的空间。

芯片制程受限的情况下，改进封装便是另一条出路。

举例来说，QFP封装效率最高为30%，那么70%的面积将被浪费。

DIP、BGA浪费的面积会更多。

（3）先进封装以更高效率、更低成本、更好性能为驱动

先进封装技术于上世纪90年代出现，通过以点带线的方式实现电气互联，实现更高密度的集成，大大减小了对面积的浪费。

SiP技术及PoP技术奠定了先进封装时代的开局，2D集成技术，如WaferLevelPackaging（WLP，晶圆级封装），Flip-Chip（倒晶），以及3D封装技术，ThroughSiliconVia（硅通孔，TSV）等技术的出现进一步缩小芯片间的连接距离，提高元器件的反应速度，未来将继续推进着先进封装的脚步。

6、先进封装技术及发展趋势

（1）先进封装：

Flip-Chip&Bumping

FlipChip指的是芯片倒装，以往的封装技术都是将芯片的有源区面朝上，背对基板和贴后键合。

而FlipChip则将芯片有源区面对着基板，通过芯片上呈阵列排列的焊料凸点（Bumping）实现芯片与衬底的互联。

硅片直接以倒扣方式安装到PCB从硅片向四周引出I/O，互联长度大大缩短，减小了RC（Resistance-Capacitance）延迟，有效的提高了电性能。

FlipChip的优势主要在于以下几点：

小尺寸，功能增强（增加I/O数量），性能增强（互联短），提高了可靠性（倒装芯片可减少2/3的互联引脚数），提高了散热能力（芯片背面可以有效进行冷却）。

Bumping是一种新型的芯片与基板间电气互联的方式。

可以通过小的球形导电材料实现，这种导电球体被称为Bump，制作导电球这一工序被称为Bumping。

当粘有Bump的晶粒被倒置（Flip-Chip）并与基板对齐时，晶粒便很容易的实现了与基板Pad（触垫）的连接。

相比传统的引线连接，Flip-Chip有着诸多的优势，比如更小的封装尺寸与更快的器件速度。

FlipChip的关键一步是Bumping，可以通过在晶圆上制作外延材料来实现。

当芯片制作工序完成后，制造UBM（Underbumpmetallization）触垫将被用于实现芯片和电路的连接，Bump也会被淀积与触点之上。

焊锡球（Solderball）是最常见的Bumping材料，但是根据不同的需求，金、银、铜、钴也是不错的选择。

对于高密度的互联及细间距的应用，铜柱是一种新型的材料。

焊锡球在连接的时候会扩散变形，而铜柱会很好的保持其原始形态，这也是铜柱能用于更密集封装的原因。

FlipChip是先进封装成长主要动力。

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