速度提升1000倍 更快更節(jié)能的光子芯片來了 先進封裝產(chǎn)業(yè)政策及應用領域需求分析報告

• 李波 2024年3月4日 來源：中研普華集團、央視財經(jīng)、中研網(wǎng) 512 27
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據(jù)中證報報道，日前，香港城市大學副教授王騁團隊與香港中文大學研究人員合作，利用鈮酸鋰為平臺，開發(fā)出處理速度更快、能耗更低的微波光子芯片，可運用光學進行超快模擬電子信號處理及運算。相關研究成果在發(fā)表于新一期《自然》。

據(jù)中證報報道，日前，香港城市大學副教授王騁團隊與香港中文大學研究人員合作，利用鈮酸鋰為平臺，開發(fā)出處理速度更快、能耗更低的微波光子芯片，可運用光學進行超快模擬電子信號處理及運算。相關研究成果在發(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。其廣泛的應用領域涵蓋了5G/6G無線通信系統(tǒng)、人工智能、計算機視覺以及圖像/視頻處理等多個方面。

中證報認為，鈮酸鋰又被稱為“光學之硅”，重要性堪比集成電路中的硅，該材料光學損耗極低。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)絡和高速光電信息處理系統(tǒng)中的關鍵器件。鈮酸鋰方案具有高帶寬、低插損、較高消光比等優(yōu)點，技術路線未來可期。

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

先進封裝行業(yè)國產(chǎn)替代趨勢

半導體封測環(huán)節(jié)使得芯片能夠可靠、穩(wěn)定的進行工作，主要作用包括機械連接、機械保護、電氣連接和散熱。受益于半導體行業(yè)整體增長，根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，2017-2022年全球半導體封測市場規(guī)模從533億美元增長到815億美元，預計2023年將達到822億美元，2026年將達到961億美元。競爭格局方面，根據(jù)芯思想研究院數(shù)據(jù)，2022年全球委外封測(OSAT)廠商Top10合計占比77.98%，主要為中國臺灣和中國大陸廠商。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%。

后摩爾定律時代，先進封裝成為提升系統(tǒng)整體性能的重要突破口。

先進封裝主要包括FC(倒裝芯片)、WLP(晶圓級封裝)、2.5D封裝、3D封裝、SiP(系統(tǒng)級封裝)等。隨著摩爾定律日漸趨緩，在Chiplet、HBM等新技術的推動下，先進封裝愈發(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、更低功耗方向演進的趨勢。

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

2022年全球先進封裝廠商包括日月光、安靠、英特爾、臺積電、長電科技、三星、通富微電等。

設備材料作為封裝工藝核心環(huán)節(jié)，國產(chǎn)替代需求迫切。作為半導體封裝上游的核心關鍵，設備和材料直接決定了封裝工藝能否順利完成，目前在相關環(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)，全球半導體封裝設備2022年市場規(guī)模為57.8億美元，2023年受消費電子等下游需求不足影響，預計市場規(guī)模將下降至45.9億美元，隨著2024年市場需求回暖，預計2024年將達到53.4億美元。

2023先進封裝產(chǎn)業(yè)政策及應用領域需求

受益于產(chǎn)業(yè)政策的大力支持以及下游應用領域的需求帶動，國內(nèi)封裝測試市場增長較快，國內(nèi)封測市場規(guī)模從2016年的1,564.30億元增長至2020年的2,509.50億元，年均復合增長率為12.54%，遠高于全球封測市場3.89%，其中2020年先進封裝市場規(guī)模為351.30億元。

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

2022年中國集成電路封裝測試業(yè)銷售額2,995.1億元，同比增長8.4%。目前，先進封裝引領全球封裝市場增長。全球封裝市場按技術類型來看，先進封裝的增速遠高于傳統(tǒng)封裝，預計到2026年，先進封裝總體市場份額將超過50%，成為封裝產(chǎn)業(yè)增長的核心動力。

近年來我國晶圓廠建設迎來高峰期，將帶動封裝測試市場的發(fā)展。根據(jù)SEMI報告預測，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，集成電路封裝測試需求將大幅增長。隨著芯片制造技術的不斷進步和芯片封裝技術的快速發(fā)展，芯片封裝技術將更加先進和智能化，從而提高芯片的可靠性和穩(wěn)定性。同時，芯片封裝技術的發(fā)展將促進芯片的應用領域不斷擴大和深入。

隨著電子產(chǎn)品進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，以及系統(tǒng)封裝(SiP)等技術的發(fā)展成為延續(xù)摩爾定律的最佳選擇之一，半導體封測行業(yè)也在由傳統(tǒng)封測向先進封測技術過渡，先進封裝技術在整個封裝市場的占比正在逐步提升。

據(jù)預測，2021年全球先進封裝市場總營收為374億美元，預計先進封裝市場將在2027年達到650億美元規(guī)模，2021-2027年間年化復合增速達9.6%，相比同期整體封裝市場和傳統(tǒng)封裝市場，先進封裝市場的增長更為顯著。

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

根據(jù)美國半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)，全球半導體銷售額從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%，市場規(guī)模穩(wěn)步增長。全球封測市場規(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)略研究咨詢報告》顯示：

數(shù)據(jù)顯示，從2022年到2028年，先進封裝市場復合年增長率將達到10.6%，市值達到786億美元。相比之下，從2022年至2028年，傳統(tǒng)封裝市場預計復合年增長率較慢，為3.2%，到2028年底，市值為575億美元。總體而言，封裝市場預計將以6.9%的復合年增長率增長，市值達到1360億美元。

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

異構(gòu)集成和基于小芯片的方法在人工智能、網(wǎng)絡、自動駕駛、高端 PC 和高端游戲等細分市場中變得必不可少。通過先進封裝技術實現(xiàn)的異構(gòu)集成可在緊湊的平面中實現(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。上市時間也縮短了，因為芯片可以來自不同的制造商并進行組裝。

國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(SEMI)在最新《半導體材料市場報告》中指出，2022年全球半導體材料市場年增長率為8.9%，營收達727億美元，超越2021年創(chuàng)下668億美元的市場最高紀錄。

從細分領域來看，2022年晶圓制造材料和封裝材料營收分別達到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域在晶圓制造材料市場中成長表現(xiàn)最為穩(wěn)健，另外有機基板領域則大幅帶動了封裝材料市場的成長。

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

同時，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129.7億美元。而韓國則位居第3大的半導體材料消費市場，總金額為129億美元。

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

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

先進封裝具備制造成本低、功耗較小等優(yōu)勢，將帶來產(chǎn)業(yè)鏈多環(huán)節(jié)的價值提升，以Chiplet(芯粒)技術為例，通過對芯片的解構(gòu)與重構(gòu)集成，重塑了從上游EDA、IP、設計至下游封裝、材料的全環(huán)節(jié)價值鏈，為多個環(huán)節(jié)帶來新的技術挑戰(zhàn)與市場機遇。

Yole數(shù)據(jù)顯示，2021年全球封裝市場規(guī)模約達777億美元。其中，先進封裝全球市場規(guī)模約350億美元，預計到2026年先進封裝的全球市場規(guī)模將達到475億美元。

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

《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)略研究咨詢報告》由中研普華研究院撰寫，本報告對該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進行了分析，重點分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競爭力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢預測等等。報告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動態(tài)，對行業(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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