全球半导体封装载板市场格局研究

2018-10-05 21:22:45 来源: Sophie

来源:内容来自「 左撇子看板」,作者 HQ YANG, 谢谢。


半导体是指导电性介于良导电体与绝缘体之间,利用半导体材料特殊电特性来完成特定功能的电子元器件。半导体是一种重要的电子元器件,是电子信息产业的基础,也是衡量一个国家(或地区)技术水平的重要标志之一。在电子产品整机中半导体产值约占 20% ,居细分市场份额第一。


一般广义概念上的 半导体包括四类:集成电路(占半导体总产值 4086.91 亿美元的 83.2% )、光电子器件( 8.4% )、分立器件( 5.3% )、传感器( 3.1% )。集成电路又包括四类:微处理器(占半导体总产值的 15.5% )、存储器( 30.1% )、逻辑器件( 24.8% )、模拟器件( 12.9% (数据来源: WSTS 2017 11 28 日)。在狭义概念上,通常把集成电路等同于半导体(本文中的半导体也专指集成电路,后文也将以此展开论述)。


1.2 半导体产业链


半导体的制作技术复杂,资金投入巨大,产业链长,结构专业化高,属典型的技术、资金密集型产业。 一般根据半导体的制作流程(设计 制造 封测)将半导体产业分为半导体设计业、半导体制造业和半导体封测业三个子产业群。 有时,在考虑半导体产业链时,会将最上游的设备、原材料等厂商计入在内,称为泛半导体产业链。图 1 是全球泛半导体产业链产值分布图,包含材料、设备、 EDA IP/ 服务(知识产权供应商,收取基本授权费和版税)、半导体设计、半导体制造、封装测试(简称封测,以下用简称)、 IDM (集成器件制造商)。



1.3 半导体产业链的业务模式


根据目前半导体产业的商业模式,可以分为两大类: IDM Integrated Device Manufacture ,集成器件制造商)和垂直分工模式(半导体设计、制造和封测) 1987 TSMC (台湾积体电路公司,简称台积电)成立前,只有 IDM 一种模式(自 1958 年德州仪器开始),此后,半导体产业的专业化分工成为一种趋势。


根据各厂商的具体功能可以细分为: IDM (集成器件制造商:涉及半导体整个产业链,从半导体设计、制造,直至封测,典型如英特尔等)、 Fabless (半导体设计商:专注于半导体设计,也称作芯片设计,如苹果、高通、联发科、海思、展讯等)、 Foundry (半导体制造商:专注于半导体制造,常称作晶圆制造代工,为 Fabless IDM (委外订单)提供代工服务,如台积电、联电、中芯等)、 Packaging (包括 Assembly & Test ,半导体封测商:专注于封装与测试,也称作封测代工( OSAT Outsourced SemiconductorAssembly and Test ),为 Fabless IDM (委外订单)提供封测服务(如日月光、安靠、长电、通富等。 2017 年封测代工占全球半导体封测总产值的 52% IDM 48% )、多元化制造商(从事以上两种及以上业务,如三星电子,它既是 IDM ,又从事 Foundry ),具体参见图 2


2017 年全球前十大半导体营收排名见表 1 (其中, IDM 8 家, Fabless 2 家(高通、博通) ), 2017 年全球前十大 Fabless 公司营收排名见表 2 2017 年全球前十大封测公司营收排名见表 3 (因以下数据来自不同机构的数据,故有所差异)。


1 2017 年全球前十大半导体公司营收排名表

单位:亿美元

排名

公司

营收额

市场份额

年增长率

1

三星电子

612.15

14.6%

52.6%

2

英特尔

577.12

13.8%

6.7%

3

SK 海力士

263.09

6.3%

79.0%

4

美光科技

230.62

5.5%

78.1%

5

高通

170.63

4.1%

10.7%

6

博通

154.90

3.7%

17.1%

7

德州仪器

138.06

3.3%

16.0%

8

东芝

128.13

3.1%

29.2%

9

西部数据

91.81

2.2%

120.2%

10

恩智浦

86.51

2.1%

-7.0%

其他

1744.18

41.6%

10.6%

合计

4197.20

100%

22.2%

数据来源: Gartner 2018 1


2 2017 年全球前十大 Fabless 公司营收排名表

单位:亿美元

排名

公司

营收额

市场份额

年增长率

1

高通

170.78

17.0%

11%

2

博通

160.65

16.0%

16%

3

英伟达

92.28

9.2%

44%

4

联发科

78.75

7.8%

-11%

5

苹果

66.60

6.6%

3%

6

AMD

52.49

5.2%

23%

7

海思

47.15

4.7%

21%

8

Xilinx 赛灵思

24.75

2.5%

7%

9

Marvell 美满

23.90

2.4%

-1%

10

紫光

20.50

2.0%

9%

其他

268.25

26.7%

9%

合计

1006.10

100

11%

数据来源: IC Insights 2018 1


3 2017 年全球前十大封测公司营收排名表

单位:亿美元

排名

公司

营收额(估)

市场份额

年增长率

1

ASE 日月光

52.07

19.2%

6.4%

2

Amkor 安靠

40.63

15.0%

4.3%

3

JCET 长电科技

32.33

11.9%

12.5%

4

SPIL 矽品

26.84

9.9%

2.2%

5

Powertech 力成

18.93

7.0%

26.3%

6

华天

10.56

3.9%

28.3%

7

通富

9.10

3.3%

32.0%

8

京元电

6.75

2.5%

8.3%

9

联测

6.74

2.5%

-2.2%

10

ChipMOS 南茂

5.96

2.2%

4.9%

数据来源:拓墣产业研究院, 2017 10

(注: 2018 4 ASE SPIL 正式合并)


具体看半导体封测,它包含封装和测试两步,封装是指将晶圆加工得到独立芯片的过程,测试则是对封装后的产品进行性能测试以确保其功能的完整性。


半导体封装有多种形式,按材料分为:金属封装、陶瓷封装、金属 - 陶瓷封装、塑料封装;按密封性分为:气密性封装、非气密性封装;按外型 / 尺寸 / 结构分为:引脚插入式( SIP (注:为 Single Inline Package ,非下文的 SiP )、 DIP PGA 类)、表面贴片式( SOP QFP 类)、表面封装式( BGA 类)等。


BGA 类封装技术含量相对较高,常见的封装形式有 BGA Ball Grid Array ,球栅阵列封装)、 PBGA Plastic Ball Grid Array ,塑料型球栅阵列封装)、 CSP Chip Scale Packaging ,芯片级封装,或者 FBGA Fine-pitch Ball Grid Array ,精细间距球栅阵列封装)、 SiP System in Package ,系统级封装)、 MCM Multi Chip Module ,多芯片模组)、 MCP Multi Chip Package ,多芯片叠层封装)、一般的 FCCSP Flip Chip Scale Package ,覆晶封装(条状),或者倒芯片封装)、 FCBGA Flip Chip Ball Grid Array ,倒芯片封装(颗状))、 3D PoP Package on Package ,堆叠封装)、 TSV Through Silicon Via ,硅通孔))、 WLP Wafer level Package ,晶圆级封装)、 PLP Panel level Package ,板级封装)等。 其一般的封测过程为:来自晶圆前道工艺的晶圆( Wafer )通过划片工序后,被切割为小的晶片( Die ),然后将切割好的晶片贴装到相应的载板( Substrate ,也有称作基板,不建议使用基板这个容易引起混淆的名称)或引线框架( Lead Frame )上,再用超细的金属导线(金、铜等)或导电性树脂将晶片的接合焊盘( Bond Pad )连接到载板或引线框架的相应引脚( Lead ),并构成所要求的电路(倒芯片封装技术则用焊料凸点相连);然后再对独立的晶片用塑料外壳加以封装保护,塑封之后,进行后固化( Post Mold Cure )、切筋和成型( Trim & Form )、电镀( Plating )及打印等工艺(注: PLP 与前述工艺有所不同)。封装完成后进行成品测试,通常经过入检(外观检查)、测试(性能测试)和包装等工序,最后入库出货。


综上,载板的客户源自 IDM 封测商(实际源自 Fabless )。对于客户为封测商,一般是封测商拥有采购载板的权利(包括供应商认定、价格、交货期、份额、付款周期、质量问题处理等);但也有少部分 Fabless 拥有采购载板的权利,封测商负责封测。

2 我们的同行是谁?

—— 全球半导体封装载板市场格局分析


2.1 半导体封装 载板相关 概念


业界一般将半导体封装载板分为两大类:成品为颗状( Unit base ,积层采用 ABF 材料)的 FCBGA 载板( Flip Chip Ball Grid Array )、条状( Strip base )的 BGA 载板( Ball Grid Array )。 FCBGA 种类单一,常见层数为 4-16 层,主要应用在 PC (如 CPU Chipset GPU 等)。 BGA 种类繁多,常见层数为 1-10 层,主要应用在手机(如 AP 主处理器、 BB 基带、 RF 射频类、 PMIC 电源管理类等)。


常见的 BGA BOC Board on Chip )、 PBGA Plastic Ball Grid Array )、 CSP Chip Scale Packaging ,也称作 FBGA Fine-pitch Ball Grid Array ))、 Memory Card SiP System in Package )、 FCCSP Flip Chip Ball Grid Array )等。其中 FCCSP 种类较为繁多,包括入门级 FCCSP Tenting/MSAP 工艺)、一般 FCCSP SAP 工艺)、 ETS Embedded Trace Substrate ,或者称作 EPP Embedded Pattern Process )、 EPS Embedded Passive Substrate )、 EAD Embedded Active Device )、 PLP Panel level Packaging )等。

2.2 全球载板主要制造地及主要制造商现状分析

根据 2017 年的统计数据,目前全球载板的市场容量约为 73 亿美元,量产公司近 30 家。从生产地来看,全球载板主要在日本、韩国、中国台湾三地生产( 79% ),中国内地等国家、地区有少量生产;从制造商归属国来看,全球载板主要为中国台湾( 38% )、日本( 26% )、韩国( 28% )制造商,约占全球 93% 的份额 ,见表 4


2017年 全球前十大载板公司如表 5 所示。从表中可以看出,载板公司基本上都是 PCB 产品多元化,即,非从事单一的载板业务(唯一例外的是 日月光材料 (仅从事 BGA 载板制造) ,主要是由于该公司的母公司从事的是封测代工服务 )。


4 全球载板制造分布表(估)


5 2017 年全球前十大半导体封装载板公司营收额排名表

单位:亿美元

数据来源:年报及作者预估



2.2.1 日本


长期以来,日本代表着全球高端 PCB (特别载板)的制造水平和引导着全球 PCB 的发展方向,但近年来,由于其市场策略、价格水平,削弱了其竞争力。当前日本主要的载板制造商有 Ibiden Shinko Kyocera Daisho MGC-JCI (逐步退出)、 Eastern (已被韩国的 Simmtech 收购)等。


Ibiden 揖斐电:


揖斐电成立于 1912 年,开始从事的是碳化物的生产和销售,后逐步扩大业务,进入了电化学、住宅建材、陶瓷、电子等领域。现有员工 14290 名。 2017 财年,它的营收额为 3004 亿日元(约 26 亿美元)。目前的主要业务包括 PCB 2017 财年,营收额为 115.6 亿日元(约 10 亿美元,其中载板约 占7.5亿 ,占 38.5% )、陶瓷制品(占 37.7% ,具体为柴油微粒过滤器、特殊碳素、纤细陶瓷制品、陶瓷纤维)、其他类(室内材料等,占 23.8% )。


PCB 产品包括 HDI BGA FCBGA FCBGA 技术一直称冠全球。目前揖斐电在日本、菲律宾、马来西亚、中国内地共有 7 个生产基地,具体为:日本岐阜县大垣市 4 个:大垣厂( FCBGA )、大垣中央厂( FCBGA )、青柳厂( HDI )、河间厂( FCBGA ),菲律宾厂( FCBGA )、马来西亚槟榔屿厂( HDI ),北京厂( HDI )。


Shinko 新光电气:


新光电气成立于 1946 9 月,现有员工 4838 名,归属于富士通集团,富士通占新光电气 50 %的股份。主要产品包括:载板( BGA FCBGA )、引线框架、封测、电子元器件等。 2018 4 月,公司决定投资 1.9 亿美元新建载板产线扩充产能 20% 2017 财年,它的载板及封装营收额为 849.23 亿日元(约 7.4 亿美元,其中载板 5.6 亿 )。


Kyocera 京瓷:


京瓷成立于 1959 4 月,是全球领先的电子零部件(包括汽车等工业、半导体、电子元器件等)、设备及系统制造公司(信息通信、办公文档解决、生活与环保等),京瓷集团有 265 家公司,员工人数 75940 名。 2017 财年,整个集团的营收额为 15770.39 亿日元(约 137 亿美元))。


京瓷的 PCB ,包括有机载板( BGA FCBGA )、 HDI 、高层数板、陶瓷基板等。 2017 财年,它的 PCB 营收额约 6.6 亿美元,其中载板 3 亿

2.2.2 中国台湾


2006 年中国台湾第一次 PCB 产值超过日本,居全球第一;之后在规模上,一直领跑全球的 PCB 产业。当前,台湾主要的载板制造商有 Unimicron Nanya PCB Kinsus ASE Material Boardtek 先丰、 Subtron 旭德(欣兴持股 30% )、 ZDT 臻鼎(制造在秦皇岛)、 PPt 恒劲( C 2 iM ® )等。


Unimicron 欣兴:


欣兴成立于 1990 年,联电为最大股东, 2001 年合并群策电子、恒业电子, 2002 年合并鼎鑫电子, 2009 年合并全懋, 2011 年收购德国 Ruwel 100% 的股权和日本 Clover75% 的股权。产品包括 PCB (其中,多层板占 15% FPC 5% HDI 35% 、载板占 45% )、连接器等。


目前欣兴在全球共在 4 个国家 / 地区建有 13 个工厂,其中台湾 6 个(合江厂、合江二厂生产 HDI 和背板,芦竹二厂、芦竹三厂生产 HDI ,山莺厂生产 HDI BGA FCBGA ,新丰厂生产 BGA FCBGA ),中国内地 5 个(昆山欣兴同泰生产 FPC 及组装,昆山鼎鑫生产多层板和 HDI ,深圳联能生产 HDI 和背板,苏州群策生产 BGA 、黄石欣益兴生产多层板和 HDI ),日本北海道的 Clover 生产多层板和 HDI ,德国 Geldern RUWEL 生产多层板和 HDI


2017 财年,它的营收额为 649.92 亿元新台币(约 22.4 亿美元, 其中载板 9.9 亿, 产值位列全球第一 );在整个载板中, FCBGA 占营收的 53% FCCSP 17% ,一般 BGA 29%


Nanya 南亚:


南亚电路板原为台塑集团旗下南亚塑料的 PCB 事业部(始于 1985 年),于 1997 10 月独立。它的 PCB 产品主要包括 BGA FCBGA HDI 和多层板。它在台湾、昆山建有 PCB 工厂,其中,台湾工厂主要从事中高端 BGA FCBGA 的生产(桃园芦竹一、二、五、六、七厂、新北市树林八厂),昆山工厂(一、二厂)主要从事多层板、 HDI 和中低端 BGA 的生产。 2010 年以前,南亚主要承接来自日本 NGK 前段的英特尔订单(南亚负责前段制程生产、 NGK 负责后段), NGK 2010 3 月底起停止供货给英特尔后,南亚直接承接英特尔订单(于 2010 6 月底通过英特尔的全制程认证)。


南亚电路板现有员工 12072 人。 2017 财年,它的营收额为 266.23 亿元新台币(约 9.0 亿美元, 其中载板 5.9 亿 )。其中, FCBGA 42% BGA 24% HDI 及其他约 34%


Kinsus 景硕:


景硕 成立于 2000 9 月,为华硕投资。它的 PCB 产品主要包括 BGA FCBGA HDI FPC 和多层板(其中载板占营收的 80% 以上)。它在台湾、苏州建有工厂,其中,台湾工厂主要从事中高端 BGA FCBGA 等的生产(石磊厂 BGA ,清华厂 FCBGA BGA ,杨梅厂 FPC ,新丰厂 FCBGA BGA ),苏州工厂主要从事多层板、 HDI 和中低端 BGA 的生产。 2017 财年,它的营收额为 223.35 亿元新台币(约 7.5 亿美元, 其中载板 6.2 亿


ASE Material 日月光材料:


ASE Material (或称作 ASEE ,日月光电子)为全球最大的半导体封测商日月光集团旗下载板制造公司,它在台湾高雄、上海、昆山建有工厂,主要产品为 BGA 载板,包括 BOC FBGA PBGA Memory Card FCCSP 等。 2017 财年,它的载板营收额约 2.9 亿美元。


2018 3 月, 日月光 TDK 合资 15 亿元新台币(约 0.5 亿美元)在台湾高雄正式成立日月旸电子股份有限公司( ASE Embedded Electronics );将来日月旸电子将采用 TDK 授权的 SESUB Semiconductor Embedded in SUBstrate )技术制造埋入式载板。

2.2.3 韩国


韩国的载板公司数量较多,这主要归功于近年来韩国快速发展的半导体以及消费电子产业;但单个 PCB 公司的规模较小。当前,韩国主要的载板制造商有 SEMCO Simmtech Daeduck LG Innotek KCC Young Poong 旗下)、 Cosmotech HDS 等。


SEMCO 三星电机:


三星电机成立于 1973 年,属三星集团,是全球排名前列的的电子元器件制造公司。主要业务包括 PCB 、积层陶瓷电容、摄像头模组、 WiFi 模组等。其 PCB 产品包括 HDI 、刚 - 挠性结合板、 BGA FCBGA ,公司自 2015 年起全力开发 PLP 封装技术。目前共有 5 个工厂:韩国釜山厂生产 HDI 、刚 - 挠性结合板和 FCBGA ,韩国世宗厂生产 BGA ,韩国 天安厂生产 PLP ,中国昆山厂生产 HDI ,越南厂生产 HDI 和刚 - 挠性结合板。 2017 财年,它的 PCB 营收额为 14694 亿韩币(约 13.5 亿美元, 其中载板 6.6 亿 )。


Simmtech 信泰


信泰成立于 1987 年,它的产品主要包括 HDI BGA 载板。它在韩国清州、日本茅野、中国西安建有 PCB 工厂(韩国: HDI BGA ,日本: BGA (原 Eastern 工厂),西安: HDI )。 2017 财年它的营收额为 8116 亿韩币(约 7.5 亿美元, 其中载板 5 亿 )。


Daeduck 大德:


大德成立于 1965 1 月,是韩国最早的 PCB 制造企业。旗下有两家 PCB 公司: Daeduck GDS Daeduck Daeduck GDS 的产品主要包括多层板、 FPC HDI Daeduck 的产品包括高层板、 HDI 和载板( BGA )。它在韩国、菲律宾和中国天津建有 PCB 工厂。 2017 财年两家 PCB 公司的营收额合计为 9686 亿韩币(约 8.9 亿美元), 其中载板 3.1 亿

2.2.4 中国内地


中国内地的载板起步较晚,第一家实现量产 BGA 载板的公司于 2002 年正式投产,为当时属港资美维科技集团的上海美维科技公司(后被美资 TTM 收购);第一家实现量产 FCBGA 载板的公司则于 2016 2 月正式投产,为属奥地利的奥特斯科技(重庆)有限公司。


目前,中国内地实现量产的 BGA 公司有昆山南亚、苏州欣兴、苏州景硕、秦皇岛臻鼎等台资,上海美维科技等美资,美龙翔、安捷利电子等港资,兴森快捷、深南电路、越亚、丹邦、东莞康源电子、普诺威电子等内资;实现量产的 FCBGA 公司则有重庆奥特斯 1 家。


笔者估算, 2017 年中国内地载板产出约 11.5 亿美元,占全球 16% ,已经占据一席之位;内资产出约 3 亿美元,占全球 4% ,未来成长空间很大。

2.3 全球主要载板制造商产品市场布局分析


基于半导体封装载板实际制造的难易程度和市场规模、发展趋势(和常见的的分类完全不同),把载板分为以下三类:


(一)入门类:包括 BOC PBGA CSP SiP 、简单的 FCCSP Tenting/MSAP 工艺)等

(二)一般类:包括一般的 FCCSP SAP 工艺)、 ETS EPS 、一般的 FCBGA (非 CPU 类)等

(三)高端类:包括复杂的 FCCSP EAD/PLP 等)、复杂的 FCBGA CPU 类)等


综上,制作图 3 所示的全球 13 家载板制造商核心产品布局图,供参考和指正。


3 全球 13 家主要载板制造商核心产品布局图

参考文献:

[1] 杨宏强 . 全球半导体产业现状分析 [J]. 电子与封装, 2014, 10 24-26.

[2] 杨宏强 . 全球 PCB 百强企业的变迁与演进 [J]. 印制电路信息, 2017, 10 16-21.

[3] 各公司官网和年报


今天是《半导体行业观察》为您分享的第1726期内容,欢迎关注。


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