速度提升1000倍 更快更節(jié)能的光子芯片來了 先進(jìn)封裝產(chǎn)業(yè)政策及應(yīng)用領(lǐng)域需求分析報(bào)告

• 李波 2024年3月4日 來源：中研普華集團(tuán)、央視財(cái)經(jīng)、中研網(wǎng) 512 27
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據(jù)中證報(bào)報(bào)道，日前，香港城市大學(xué)副教授王騁團(tuán)隊(duì)與香港中文大學(xué)研究人員合作，利用鈮酸鋰為平臺(tái)，開發(fā)出處理速度更快、能耗更低的微波光子芯片，可運(yùn)用光學(xué)進(jìn)行超快模擬電子信號(hào)處理及運(yùn)算。相關(guān)研究成果在發(fā)表于新一期《自然》。

據(jù)中證報(bào)報(bào)道，日前，香港城市大學(xué)副教授王騁團(tuán)隊(duì)與香港中文大學(xué)研究人員合作，利用鈮酸鋰為平臺(tái)，開發(fā)出處理速度更快、能耗更低的微波光子芯片，可運(yùn)用光學(xué)進(jìn)行超快模擬電子信號(hào)處理及運(yùn)算。相關(guān)研究成果在發(fā)表于新一期《自然》。

據(jù)介紹，該芯片不僅在速度上比傳統(tǒng)電子處理器快出1000倍，而且能耗更低。其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋了5G/6G無線通信系統(tǒng)、人工智能、計(jì)算機(jī)視覺以及圖像/視頻處理等多個(gè)方面。

中證報(bào)認(rèn)為，鈮酸鋰又被稱為“光學(xué)之硅”，重要性堪比集成電路中的硅，該材料光學(xué)損耗極低。相比硅基方案(硅光)和磷化銦方案，鈮酸鋰方案電光系數(shù)顯著高于磷化銦，而硅沒有直接電光系數(shù)，因而鈮酸鋰調(diào)制器是大容量光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)和高速光電信息處理系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件。鈮酸鋰方案具有高帶寬、低插損、較高消光比等優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)路線未來可期。

公司方面，據(jù)上證報(bào)表示，新易盛 、福晶科技等。在后摩爾定律時(shí)代，先進(jìn)封裝對(duì)于芯片及系統(tǒng)整體性能提升的重要性愈發(fā)明顯，同時(shí)，作為封裝工藝的核心關(guān)鍵，封裝設(shè)備和材料的國產(chǎn)替代對(duì)于封裝行業(yè)的自主可控尤為重要，該行看好在先進(jìn)封裝、核心封裝設(shè)備及材料領(lǐng)域重點(diǎn)布局的相關(guān)廠商，有望在先進(jìn)封裝和國產(chǎn)替代浪潮下持續(xù)受益。

先進(jìn)封裝行業(yè)國產(chǎn)替代趨勢(shì)

半導(dǎo)體封測(cè)環(huán)節(jié)使得芯片能夠可靠、穩(wěn)定的進(jìn)行工作，主要作用包括機(jī)械連接、機(jī)械保護(hù)、電氣連接和散熱。受益于半導(dǎo)體行業(yè)整體增長，根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，2017-2022年全球半導(dǎo)體封測(cè)市場(chǎng)規(guī)模從533億美元增長到815億美元，預(yù)計(jì)2023年將達(dá)到822億美元，2026年將達(dá)到961億美元。競(jìng)爭格局方面，根據(jù)芯思想研究院數(shù)據(jù)，2022年全球委外封測(cè)(OSAT)廠商Top10合計(jì)占比77.98%，主要為中國臺(tái)灣和中國大陸廠商。其中日月光占比27.11%，排名第1;安靠占比14.08%，排名第2;中國大陸廠商長電科技/通富微電/華天科技/智路封測(cè)分列第3/4/6/7名，占比分別為10.71%/6.51%/3.85%/3.48%。

后摩爾定律時(shí)代，先進(jìn)封裝成為提升系統(tǒng)整體性能的重要突破口。

先進(jìn)封裝主要包括FC(倒裝芯片)、WLP(晶圓級(jí)封裝)、2.5D封裝、3D封裝、SiP(系統(tǒng)級(jí)封裝)等。隨著摩爾定律日漸趨緩，在Chiplet、HBM等新技術(shù)的推動(dòng)下，先進(jìn)封裝愈發(fā)重要，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)微型化、高密度集成，還能降低成本，符合高端芯片向更小尺寸、更高性能、更低功耗方向演進(jìn)的趨勢(shì)。

根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，全球封裝市場(chǎng)結(jié)構(gòu)中，先進(jìn)封裝占比由2014年的38%提升到了2022年的47.2%，預(yù)計(jì)2023年將達(dá)到48.8%，2026年將首次超過傳統(tǒng)封裝，占比達(dá)到50.2%。市場(chǎng)規(guī)模方面，2019為290億美元，2022年增長至378億美元，預(yù)計(jì)2023年將達(dá)到408億美元，2026年將達(dá)到482億美元。

2022年全球先進(jìn)封裝廠商包括日月光、安靠、英特爾、臺(tái)積電、長電科技、三星、通富微電等。

設(shè)備材料作為封裝工藝核心環(huán)節(jié)，國產(chǎn)替代需求迫切。作為半導(dǎo)體封裝上游的核心關(guān)鍵，設(shè)備和材料直接決定了封裝工藝能否順利完成，目前在相關(guān)環(huán)節(jié)已有國產(chǎn)廠商布局，但是整體國產(chǎn)化率仍然偏低，國產(chǎn)替代需求迫切。

根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，全球半導(dǎo)體封裝設(shè)備2022年市場(chǎng)規(guī)模為57.8億美元，2023年受消費(fèi)電子等下游需求不足影響，預(yù)計(jì)市場(chǎng)規(guī)模將下降至45.9億美元，隨著2024年市場(chǎng)需求回暖，預(yù)計(jì)2024年將達(dá)到53.4億美元。

2023先進(jìn)封裝產(chǎn)業(yè)政策及應(yīng)用領(lǐng)域需求

受益于產(chǎn)業(yè)政策的大力支持以及下游應(yīng)用領(lǐng)域的需求帶動(dòng)，國內(nèi)封裝測(cè)試市場(chǎng)增長較快，國內(nèi)封測(cè)市場(chǎng)規(guī)模從2016年的1,564.30億元增長至2020年的2,509.50億元，年均復(fù)合增長率為12.54%，遠(yuǎn)高于全球封測(cè)市場(chǎng)3.89%，其中2020年先進(jìn)封裝市場(chǎng)規(guī)模為351.30億元。

全球集成電路封測(cè)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展期，而中國封測(cè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍保持較高增速，2017年到2021年的年復(fù)合增長率約為9.9%。

2022年中國集成電路封裝測(cè)試業(yè)銷售額2,995.1億元，同比增長8.4%。目前，先進(jìn)封裝引領(lǐng)全球封裝市場(chǎng)增長。全球封裝市場(chǎng)按技術(shù)類型來看，先進(jìn)封裝的增速遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)封裝，預(yù)計(jì)到2026年，先進(jìn)封裝總體市場(chǎng)份額將超過50%，成為封裝產(chǎn)業(yè)增長的核心動(dòng)力。

近年來我國晶圓廠建設(shè)迎來高峰期，將帶動(dòng)封裝測(cè)試市場(chǎng)的發(fā)展。根據(jù)SEMI報(bào)告預(yù)測(cè)，2020-2025 年中國大陸地區(qū)晶圓產(chǎn)能占全球比例將從18%提高至 22%，年均復(fù)合增長率約為 7%。

隨著大批新建晶圓廠產(chǎn)能的釋放，集成電路封裝測(cè)試需求將大幅增長。隨著芯片制造技術(shù)的不斷進(jìn)步和芯片封裝技術(shù)的快速發(fā)展，芯片封裝技術(shù)將更加先進(jìn)和智能化，從而提高芯片的可靠性和穩(wěn)定性。同時(shí)，芯片封裝技術(shù)的發(fā)展將促進(jìn)芯片的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大和深入。

隨著電子產(chǎn)品進(jìn)一步朝向小型化與多功能的發(fā)展，芯片尺寸越來越小，芯片種類越來越多，其中輸出入腳數(shù)大幅增加，使得3D封裝、扇形封裝(FOWLP/PLP)、微間距焊線技術(shù)，以及系統(tǒng)封裝(SiP)等技術(shù)的發(fā)展成為延續(xù)摩爾定律的最佳選擇之一，半導(dǎo)體封測(cè)行業(yè)也在由傳統(tǒng)封測(cè)向先進(jìn)封測(cè)技術(shù)過渡，先進(jìn)封裝技術(shù)在整個(gè)封裝市場(chǎng)的占比正在逐步提升。

據(jù)預(yù)測(cè)，2021年全球先進(jìn)封裝市場(chǎng)總營收為374億美元，預(yù)計(jì)先進(jìn)封裝市場(chǎng)將在2027年達(dá)到650億美元規(guī)模，2021-2027年間年化復(fù)合增速達(dá)9.6%，相比同期整體封裝市場(chǎng)和傳統(tǒng)封裝市場(chǎng)，先進(jìn)封裝市場(chǎng)的增長更為顯著。

半導(dǎo)體下游應(yīng)用廣泛，涵蓋消費(fèi)電子、電力電子、交通、醫(yī)療、通訊技術(shù)、醫(yī)療、航空航天等眾多領(lǐng)域。近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、5G、機(jī)器人等新興應(yīng)用領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，各類半導(dǎo)體產(chǎn)品的使用場(chǎng)景和用量不斷增長，為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)注入了新的增長動(dòng)力。

根據(jù)美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)，全球半導(dǎo)體銷售額從2011年的3,003.4億美元增長至2021年的5,475.8億美元，2011-2021年CAGR為4.46%，市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步增長。全球封測(cè)市場(chǎng)規(guī)模從2016年的510.00億美元增長至2020年的594.00億美元，保持著平穩(wěn)增長。

根據(jù)中研普華研究院《2023-2027年中國集成電路封裝行業(yè)全景調(diào)研與發(fā)展戰(zhàn)略研究咨詢報(bào)告》顯示：

數(shù)據(jù)顯示，從2022年到2028年，先進(jìn)封裝市場(chǎng)復(fù)合年增長率將達(dá)到10.6%，市值達(dá)到786億美元。相比之下，從2022年至2028年，傳統(tǒng)封裝市場(chǎng)預(yù)計(jì)復(fù)合年增長率較慢，為3.2%，到2028年底，市值為575億美元。總體而言，封裝市場(chǎng)預(yù)計(jì)將以6.9%的復(fù)合年增長率增長，市值達(dá)到1360億美元。

隨著摩爾定律的放緩以及前沿節(jié)點(diǎn)復(fù)雜性和成本的增加，先進(jìn)封裝正在成為將多個(gè)裸片集成到單個(gè)封裝中的關(guān)鍵解決方案，并有可能結(jié)合成熟和先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)。

異構(gòu)集成和基于小芯片的方法在人工智能、網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)駕駛、高端 PC 和高端游戲等細(xì)分市場(chǎng)中變得必不可少。通過先進(jìn)封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)的異構(gòu)集成可在緊湊的平面中實(shí)現(xiàn)具有成本效益的多芯片集成，與傳統(tǒng)封裝相比也可實(shí)現(xiàn)更卓越的性能。

在封裝內(nèi)集成更多數(shù)量的有源電路是一種通過密集互連將不同功能分配到集成到同一封裝中的不同芯片的方法。上市時(shí)間也縮短了，因?yàn)樾酒梢詠碜圆煌闹圃焐滩⑦M(jìn)行組裝。

國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(SEMI)在最新《半導(dǎo)體材料市場(chǎng)報(bào)告》中指出，2022年全球半導(dǎo)體材料市場(chǎng)年增長率為8.9%，營收達(dá)727億美元，超越2021年創(chuàng)下668億美元的市場(chǎng)最高紀(jì)錄。

從細(xì)分領(lǐng)域來看，2022年晶圓制造材料和封裝材料營收分別達(dá)到447億美元和280億美元，成長10.5%和6.3%。硅晶圓、電子氣體和光罩等領(lǐng)域在晶圓制造材料市場(chǎng)中成長表現(xiàn)最為穩(wěn)健，另外有機(jī)基板領(lǐng)域則大幅帶動(dòng)了封裝材料市場(chǎng)的成長。

從國家和地區(qū)的表現(xiàn)來看，中國臺(tái)灣連續(xù)第13年成為全球最大的半導(dǎo)體材料消費(fèi)市場(chǎng)，總金額達(dá)201億美元，SEMI指出，中國臺(tái)灣的優(yōu)勢(shì)在于大規(guī)模晶圓代工能力和先進(jìn)封裝基地。

同時(shí)，中國大陸維持可觀的年成長率表現(xiàn)，在2022年排名第2，總金額達(dá)129.7億美元。而韓國則位居第3大的半導(dǎo)體材料消費(fèi)市場(chǎng)，總金額為129億美元。

此外，多數(shù)地區(qū)去年皆實(shí)現(xiàn)了高個(gè)位數(shù)或雙位數(shù)的增長率，歐洲增幅最大為15.6%，其次是中國臺(tái)灣，年增13.6%，日本則下降1%。

目前，半導(dǎo)體集成電路(IC)依靠先進(jìn)制程突破實(shí)現(xiàn)性能迭代日漸減緩，封裝形式的改進(jìn)更多地受到業(yè)界關(guān)注。傳統(tǒng)封裝正在向以FC、FIWLP、FOWLP、TSV、SIP等先進(jìn)封裝轉(zhuǎn)型。先進(jìn)封裝有望成為后摩爾時(shí)代的主流方向。

先進(jìn)封裝具備制造成本低、功耗較小等優(yōu)勢(shì)，將帶來產(chǎn)業(yè)鏈多環(huán)節(jié)的價(jià)值提升，以Chiplet(芯粒)技術(shù)為例，通過對(duì)芯片的解構(gòu)與重構(gòu)集成，重塑了從上游EDA、IP、設(shè)計(jì)至下游封裝、材料的全環(huán)節(jié)價(jià)值鏈，為多個(gè)環(huán)節(jié)帶來新的技術(shù)挑戰(zhàn)與市場(chǎng)機(jī)遇。

Yole數(shù)據(jù)顯示，2021年全球封裝市場(chǎng)規(guī)模約達(dá)777億美元。其中，先進(jìn)封裝全球市場(chǎng)規(guī)模約350億美元，預(yù)計(jì)到2026年先進(jìn)封裝的全球市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到475億美元。

國內(nèi)外封測(cè)龍頭日月光、安靠、長電科技、通富微電、華天科技等布局Chiplet業(yè)務(wù)，英特爾、AMD、華為也積極參與。全球半導(dǎo)體封裝材料的主要供應(yīng)商包括日本信越化學(xué)、住友化工、德國巴斯夫、美國杜邦等公司，占據(jù)主要市場(chǎng)份額。隨著中國Fab工廠陸續(xù)建成投運(yùn)，且先進(jìn)封裝工藝對(duì)材料的要求不斷提高，未來IC封裝材料市場(chǎng)增長空間巨大。

《2023-2027年中國集成電路封裝行業(yè)全景調(diào)研與發(fā)展戰(zhàn)略研究咨詢報(bào)告》由中研普華研究院撰寫，本報(bào)告對(duì)該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對(duì)行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競(jìng)爭力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢(shì)預(yù)測(cè)等等。報(bào)告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動(dòng)態(tài)，對(duì)行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

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  2023-2027年中國集成電路封裝行業(yè)全景調(diào)研與發(fā)展戰(zhàn)略研究咨詢報(bào)告

  《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》明確了中國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的四大任務(wù)：著力發(fā)展集成電路設(shè)計(jì)業(yè)、加速發(fā)展集成電路制造業(yè)、提升先進(jìn)封裝測(cè)試業(yè)發(fā)展水平、突破集成電路關(guān)鍵裝備和材料?！秶?..

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