台积电:先进封装涨价20%,未来可能进一步上涨

每日调研备忘录 2024-06-21 18:53:46

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台积电先进封装涨价:

6月17日,据台媒《工商时报》报道,在产能供不应求的情况下,台积电将针对3nm、5nm先进制程和先进封装执行价格调涨。

其中,台积电3nm代工报价涨幅或在5%以上,先进封装明年年度报价涨幅在10%~20%。

台积电的产能规划在三季度的CoWoS月产能有望从1.7万增至3.3万片,并且产能基本预定,在产能释放情况下,价格还在持续上涨行业景气度可见一斑。

先进封装

半导体产业链分为IC设计,晶圆制造和封装测试几个环节。

由于AI算力需求的高增长Yole 预计,全球先进封装市场规模有望从2023 年的468.3 亿美元增长到2028 年的785.5 亿美元。

先进封装也称为高密度封装,通过缩短I/O 间距和互联长度,提高I/O 密度,进而实现芯片性能的提升。相比传统封装,先进封装拥有更高的内存带宽、能耗比、性能,更薄的芯片厚度,可以实现多芯片、异质集成、芯片之间高速互联。Bump、RDL、TSV、Hybrid Bonding 等是实现先进封装的关键技术。

目前产业化应用最成熟的先进封装是采用TSMC CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)封装形式的英伟达GPU 芯片。

先进封装可以突破带宽瓶颈,提升芯片性能。如台积电CoWoS 技术,将HBM 和处理器集成,可以显著提升芯片性能。

CoWoS作为AI应用领域英伟达GPU和HBM的封装技术备受产业关注。COWOS 2.5D封装通过硅中介层进行互联,实现多芯片封装、高密度互连和功耗优化,诞生10余年来,在中介层面积、异构互联、内存带宽上不断升级。台积电CoWoS-R的RDL线宽/间距可达2/2微米,CoWoS-S可实现亚微米的铜RDL互连。CoWoS的重要应用场景就是HPC、AI领域,英伟达P100、V100和A100等数据中心GPU均使用CoWoS技术,2020年TOP 500超算中有超过一半的算力来自基于台积电CoWoS-S封装技术的芯片。

先进封装技术是半导体行业为应对摩尔定律挑战而发展的关键技术,在AI算力需求下,未来几年将实现单晶片上整合超过2,000亿个电晶体并透过3D封装达到超过一兆个电晶体,3D堆叠、先进封装技术越来越重要对于国产算力来说更有无可替代的作用。

行业扩产情况

海外大厂积极扩产先进封装。如台积电24年1月表示,计划今年将CoWos产量提高一倍(产能已被预订),25年将进一步提高产量。英特尔、日月光等亦表示将进一步扩产先进封装。

本土厂商如长电科技、通富微电、华天科技等,计划2024年加大先进封装技术研发和产能扩充。

行业高增长下带来的投资机会

先进封装行业需求高增和不断扩产下,主要有三个方向受益最大:

封测公司

先进封装市场规模有望从2023 年的468.3 亿美元增长到2028 年的785.5 亿美元,封测公司首先受益。

同时上半年消费电子与家电产品的旺盛需求,特别是海外出口、面板驱动芯片提前备货以及欧奥体育赛事备货效应明显;二是MCU库存消化显著,市场库存水平恢复正常。同时,即将到来的果链(以苹果为代表的手机和平板市场)基于AI技术的新一轮换机潮也将有力提振半导体市场需求。需求带动下行业回暖,头部厂家稼动率接近8成。

国内龙头长电科技,通富微电,晶方科技等收益

封装设备

从工艺路线角度,COWOS带来设备的主要变动包括:基于晶圆减薄要求及数量提升的研磨切割+CMP减薄设备、基于精准度、洁净度提升的固晶机、热压键合设备。HBM带来的设备变动则是从热压键合向混合键合的发展。

光刻,刻蚀,沉积,电镀,CMP和键合等设备最为关键。

封装材料

美日厂商在先进封装用高端材料占据垄断地位,国内厂商还在积极追赶中。

包括CMP步骤提升带动下的相关耗材(抛光液、抛光垫等)、先进封装需求提升的电镀液等功能性湿电子化学品等。

电镀液,CMP材料的抛光液和抛光垫,光刻材料的光刻胶,掩膜板,玻璃液是光刻环节的主要耗材。

保护材料中的环氧塑封料,占先进封装主材中的不到10%

玻璃基板

玻璃基板因其出色的平整度,在光刻和展示应用中展现出良好的性能。其尺寸稳定性和良好的延展性使其适合制造更大尺寸的产品,并且能够显著增加通孔密度,降低布线宽度,从而提升整个系统的传输速率和功耗。英特尔专家指出,玻璃基板可用于构建更高性能的多芯片堆叠系统,且能有效减少裸片使用,促进制造效率的提升。从产业链调研看,玻璃基板的应用还处于早期阶段。

核心问题

先进封装材料国产化情况?

封测行业对国产材料的需求强烈,但在实际应用中面临诸多挑战:如国产材料的稳定性和质量需进一步提高以满足国际品牌的要求,验证周期长导致销售贡献有限,以及客户对国产材料的引入持谨慎态度。此外,尽管市场上对先进封装材料的需求较高,国产材料供应商目前在市场规模和深度扩增方面进展缓慢,多数仍处于新项目验证和小规模试生产阶段。

从供给端和需求端看,目前半导体材料有何显著变化?

供给端方面,国内企业在产业链中的影响力较低,尤其是在高端材料领域的国产占有率并不高,大部分仍是进行研发阶段的小规模打样,难以带来大规模批量生产的供应链变化。需求端同样如此,尽管国产材料在部分场景下增加了送样和项目开发数量,但对销售额的实际贡献不大。

封测行业对于国产材料替代的需求为何较慢实现?

主要原因在于国产材料在技术和稳定性方面相较于国际先进水平存在差距,且在工业量产环节积累不足,导致无法满足严格的性能指标要求。此外,封测厂商在引入新材料时非常谨慎,往往要求新材料需达到甚至超越原有材料的表现,因此国产材料的替代进程更为漫长和艰难。

目前半导体行业中晶圆代工厂和封测厂的涨价趋势如何?

涨价主要发生在晶圆代工厂和封测厂,尤其是由于先进封装技术(如2.5D/3D堆叠)带来的生产流程复杂性和初期投入增大,导致这两类企业的成本有所增加,供需紧张引起。

关于原材料方面,当前是否有涨价现象发生?

目前并未观察到材料端有明显的涨价趋势。即使在先进封装领域,虽然研发投入较大,但所需材料基本保持与传统封装技术相同的通用性和性价比,因此材料供应商未感受到价格上涨的压力。

在未来的封装材料发展方向上,是否存在由硅基向非硅基转变的趋势?

目前市场上已有部分应用案例出现,但普遍情况下,国内市场仍以硅基封装材料为主导,尤其在高性能芯片领域,环保理念尚未成为主流需求。然而,随着全球范围内环保意识增强,未来封装材料发展方向很可能更多地考虑环保属性,并研发相关新型材料以满足不同封装形式的需求,如堆叠封装中所需的各类流动性高低适宜的材料。

HBM封装对材料的主要需求是什么?

HBM封装对材料的主要需求在于不同封装层之间的间隙保护、散热整合以及应对芯片高算力带来的热效应。因此,材料需要具备更高的导热率、更低的热阻,并能够有效防止因温度升高导致的硅片热形变问题,这对材料的技术性能提出了较高要求。

受益个股:

封测公司

长电科技:在WLP、2.5D/3D、系统级(SiP)封装技术方面均有布局。在高性能先进封装领域,公司推出的XDFOI® Chiplet 高密度多维异构集成系列工艺已按计划进入稳定量产阶段,该技术涵盖2D、2.5D、3D 集成技术。子公司长电微电子晶圆级微系统集成高端制造项目,计划2024H1 开始设备进场。

通富微电,公司在Chiplet、2D+等封装技术方面均有储备。超大尺寸2D+封装技术、3 维堆叠封装技术、大尺寸多芯片chip last 封装技术已通过客户验证。

晶方科技,公司是全球将WLCSP 专注应用在以影像传感器为代表的传感器领域的先行者与引领者,同时拥有领先的硅通孔(TSV)、WLP、Fanout 等封装技术。

甬矽电子,公司通过实施Bumping 项目掌握了RDL 及凸点加工能力,并积极布局扇出

式封装(Fan-out)及2.5D/3D 封装工艺

设备和材料

拓荆科技:先进PECVD、ALD、永久键合设备,在先进封装领域已实现产业化应用;23年末在手订单超64亿元

芯源微: 涂胶显影机+物理清洗机龙头,平台化布局湿法清洗,划片裂片,先进封装临时键合/解键合等

华海清科: CMP抛光设备龙头,设备高端化发展+晶圆再生、CDS和SDS初显成效,减薄/膜厚量测/湿法等设备多维度平台化发展。

精测电子:半导体检量测龙头,布局先进封装领域,量测设备订单大幅度增长,膜厚、OCD、电子束等获批量订单

芯碁微装:LDI设备实现连续重复发货,混合键合设备即将推出,公司在混合键合技术的布局国内领先:混合键合极适合于HBM封装工艺,对工艺控制要求极为苛刻,目前基本为欧洲企业所垄断。

艾森股份:公司现有量产产品“先进封装负性光刻胶”、“电镀铜基液”、“铜钛蚀刻液”以及客户认证中的“电镀锡银添加剂”等产品均可用于HBM封装。其中先进封装用电镀铜基液已经正式供应,其他产品也在认证中

雅克科技:半导体材料平台型企业,国内HBM相关材料核心标的,海力士、长鑫前驱体重要供应商,长存、三星、美光等也将快速量。

华海诚科:HBM环氧塑封料(GMC)材料龙头GMC 产品已经在多个客户考核通过,自主研发的GMC 制造专用设备已经具备量产能力并持续优化

联瑞新材:高阶硅微粉国产化领先企业,以硅微粉为核心不断开发新产品,产能规模逐步扩大,受益AI对覆铜板及封装材料高端化迭代,公司low-α球型粉下游客户涉及HBM封装用GMC环氧塑封料。

赛腾股份:供应三星/海力士设备,且深度绑定,2023年已经拿到三星3亿+HBM设备订单;2024年量价均有保证。HBM检测设备现有31台订单,预计今年逐步交付,有少数会到明年上半年交付,主要是受制于日本零部件供给,未来每年的需求量预计至少30台

其他:中微公司,北方华创,中科飞测,安集科技等

如果大家有合适的标的也可以留言推给我!

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