全球半导体封装载板市场格局研究
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 年 11 月 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 年 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 和 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 和 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 占 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 有 8 家, Fabless 有 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)。
表 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 年 1 月
表 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 年 1 月
表 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 年 10 月
(注: 2018 年 4 月 ASE 和 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 和 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 有 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 )。
表 4 全球载板制造分布表(估)
表
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 和 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 年 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 和 FCBGA )、引线框架、封测、电子元器件等。 2018 年 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 约 5.6 亿 )。
Kyocera 京瓷:
京瓷成立于 1959 年 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 约 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 占 5% 、 HDI 占 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 和 FCBGA ,新丰厂生产 BGA 和 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 的 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 约 9.9 亿, 产值位列全球第一 );在整个载板中, FCBGA 占营收的 53% , FCCSP 占 17% ,一般 BGA 占 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 年 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 自 2010 年 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 年 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 约 5.9 亿 )。其中, FCBGA 约 42% , BGA 约 24% , HDI 及其他约 34% 。
Kinsus 景硕:
景硕 成立于 2000 年 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 约 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 年 3 月, 日月光 与 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 和 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 约 6.6 亿 )。
Simmtech 信泰 :
信泰成立于 1987 年,它的产品主要包括 HDI 和 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 和 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 约 5 亿 )。
Daeduck 大德:
大德成立于 1965 年 1 月,是韩国最早的 PCB 制造企业。旗下有两家 PCB 公司: Daeduck GDS 和 Daeduck , Daeduck GDS 的产品主要包括多层板、 FPC 和 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 约 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 年 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。
图 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
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