集成电路封装在电子学金字塔中的位置既是金字塔的尖顶又是金字塔的基座。说它同时处在这两种位置都有很充分的根据。集成电路封装是伴随集成电路的发展而前进的。
随着物联网、人工智能、5G等技术的广泛应用,电子产品的种类和数量不断增加,对集成电路封装的需求也日益旺盛。特别是在新能源汽车、智能家居、可穿戴设备等领域,集成电路封装行业市场展现出巨大的增长潜力。
集成电路封装在电子学金字塔中的位置既是金字塔的尖顶又是金字塔的基座。说它同时处在这两种位置都有很充分的根据。从电子元器件(如晶体管)的密度这个角度上来说,IC代表了电子学的尖端。但是IC又是一个起始点,是一种基本结构单元,是组成我们生活中大多数电子系统的基础。同样,IC不仅仅是单块芯片或者基本电子结构,IC的种类千差万别(模拟电路、数字电路、射频电路、传感器等),因而对于封装的需求和要求也各不相同。本文对IC封装技术做了全面的回顾,以粗线条的方式介绍了制造这些不可缺少的封装结构时用到的各种材料和工艺。
集成电路封装是伴随集成电路的发展而前进的。随着宇航、航空、机械、轻工、化工等各个行业的不断发展,整机也向着多功能、小型化方向变化。这样,就要求集成电路的集成度越来越高,功能越来越复杂。相应地要求集成电路封装密度越来越大,引线数越来越多,而体积越来越小,重量越来越轻,更新换代越来越快,封装结构的合理性和科学性将直接影响集成电路的质量。
随着芯片制造工艺的不断提升,集成电路封装技术也在不断创新。例如,先进的封装技术如3D封装、系统级封装(SiP)等将进一步提高封装效率和性能,满足市场对高性能、高可靠性产品的需求。此外,封装材料的研发也将取得新突破,提高封装产品的环保性和可靠性。
半导体下游应用广泛,涵盖消费电子、电力电子、交通、医疗、通讯技术、医疗、航空航天等众多领域。近年来,随着物联网、人工智能、云计算、大数据、5G、机器人等新兴应用领域的蓬勃发展,各类半导体产品的使用场景和用量不断增长,为半导体产业注入了新的增长动力。根据美国半导体产业协会的数据,全球半导体销售额从2011年的3,003.4亿美元增长至2021年的5,475.8亿美元,2011-2021年CAGR为4.46%,市场规模稳步增长。全球封测市场规模从2016年的510.00亿美元增长至2020年的594.00亿美元,保持着平稳增长。
根据中研普华产业研究院发布的《2024-2029年中国集成电路封装行业市场分析及发展前景预测报告》显示:
目前,集成电路封装技术越来越高级化、微型化,这要求封装企业不断提高技术水平,逐步实现智能化和自动化生产。世界上集成电路封装技术领先的厂商主要集中在美国、日本、台湾等地,而我国封装技术也在不断提升,已具备在先进封装领域中的竞争力。
受益于产业政策的大力支持以及下游应用领域的需求带动,国内封装测试市场增长较快,国内封测市场规模从2016年的1,564.30亿元增长至2020年的2,509.50亿元,年均复合增长率为12.54%,远高于全球封测市场3.89%,其中2020年先进封装市场规模为351.30亿元。全球集成电路封测产业进入稳步发展期,而中国封测产业发展仍保持较高增速,2017年到2021年的年复合增长率约为9.9%。
2022年中国集成电路封装测试业销售额2,995.1亿元,同比增长8.4%。目前,先进封装引领全球封装市场增长。全球封装市场按技术类型来看,先进封装的增速远高于传统封装,预计到2026年,先进封装总体市场份额将超过50%,成为封装产业增长的核心动力。
封装企业与芯片设计公司、设备供应商、测试企业等形成了良性互动,实现产业链联动优化,提升了整体产业的开发、设计、封装、测试、销售等各环节的效率,推动了行业的发展。然而,也需要注意的是,在集成电路封装行业的制造过程中,会产生许多废气、废水和废渣等,对环境造成不良影响。因此,环保节能发展也是行业当前面临的重要课题。
《国家集成电路产业发展推进纲要》明确了中国集成电路产业发展的四大任务:着力发展集成电路设计业、加速发展集成电路制造业、提升先进封装测试业发展水平、突破集成电路关键装备和材料。《国家集成电路产业发展推进纲要》提出,2020年与国际先进水平的差距逐步缩小,全行业销售收入年均增速超过20%;2030年产业链主要环节达到国际先进水平,一批企业进入国际第一梯队,实现跨越式发展。
随着大批新建晶圆厂产能的释放,集成电路封装测试需求将大幅增长。随着芯片制造技术的不断进步和芯片封装技术的快速发展,芯片封装技术将更加先进和智能化,从而提高芯片的可靠性和稳定性。同时,芯片封装技术的发展将促进芯片的应用领域不断扩大和深入。
随着电子产品进一步朝向小型化与多功能的发展,芯片尺寸越来越小,芯片种类越来越多,其中输出入脚数大幅增加,使得3D封装、扇形封装(FOWLP/PLP)、微间距焊线技术,以及系统封装(SiP)等技术的发展成为延续摩尔定律的最佳选择之一,半导体封测行业也在由传统封测向先进封测技术过渡,先进封装技术在整个封装市场的占比正在逐步提升。据预测,预计先进封装市场将在2027年达到650亿美元规模,2021-2027年间年化复合增速达9.6%,相比同期整体封装市场和传统封装市场,先进封装市场的增长更为显著。总之,集成电路封装行业市场未来发展趋势及前景广阔。随着技术的不断进步和市场的不断扩大,该行业将迎来更多的发展机遇。然而,企业也需要关注行业变化和市场需求,加强技术创新和产业升级,以应对未来的挑战。
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