半導體設備之封裝設備行業專題報告

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1.中國大陸封測市場正茁壯成長

1.1.芯片性能要求不斷提高，先進封裝前景廣闊

現代半導體產業分工愈發清晰，大致可分為設計、代工、封測三大環節，其 中封測即封裝測試，位於半導體產業鏈的末端中下游：

1）封裝是將芯片在基板上布局、固定及連接，並用可塑性絕緣介質灌封形成 電子產品的過程，目的是保護芯片免受損傷，保證芯片的散熱性能，以及實現電 能和電信號的傳輸，確保系統正常工作；

2）測試主要是對芯片、電路等半導體產品的功能和性能進行驗證的步驟，其 目的在於將有結構缺陷以及功能、性能不符合要求的半導體產品篩選出來，以確 保交付產品的正常應用。

封裝體主要是提供一個引線的接口，內部電性訊號可通過引腳將芯片鏈接到 系統，並避免硅芯片受到外力、水、濕氣、化學物等的破壞和腐蝕等。

封裝有多種分類方法：1）按材料可以劃分為：金屬封裝、陶瓷封裝、塑料封 裝等；2）按照和 PCB 板連接方式分為：PTH 封裝、SMT 封裝；3）按照封裝外型可 分為：SOT、SOIC、TSSOP、QFN、QFP、BGA、CSP 等。

隨着 5G、人工智能、大數據等應用的不斷擴張，對半導體器件性能的要求不 斷提高，而先進封裝技術在提升芯片性能方面展現的巨大優勢，吸引了全球各大 主流 IC 封測廠商在先進封裝領域進行持續布局，先進封裝技術包括 FC BGA、FC QFN、2.5D/3D、WLCSP、Fan-Out 等非焊線形式。

1.2.中國大陸封測市場規模在全球已佔據較高比重

根據 Yole 的統計數據，2018 年全球半導體市場規模約為 4688 億美元，其中 封測市場規模約為 560 億美元，佔比約為 11.95%，全球前五名企業分別為中國台 灣日月光（19%，不含矽品精密）、美國安靠（15.6%）、中國長電科技（13%）、 矽品精密（10%）、力成科技（8%）。

2018 年全球前十大封測廠中，包括三家中國大陸公司，分別是第 3 位的長電 科技、第 6 位的通富微電和第 7 位的華天科技，三者合計市佔率達到 22%，大陸企 業在搶佔中國台灣、美國、日韓等封測企業市場份額中規模不斷擴大。

國內集成電路大發展已經成為必由之路，中美貿易摩擦背景下，各個環節的 進口替代快速崛起，根據中國半導體行業協會數據，2019 年國內集成電路產業銷 售額 7562.3 億元人民幣，同比增長 15.8%，其中設計、製造、封測環節的銷售額 分別為 3063.5、2149.1、2349.7 億元，分別同比增長 21.6%、18.2%、7.1%，其中 封測環節收入佔比約為 31.1%。

2.封裝設備市場格局

晶圓在封裝前和封裝過程中需進行多次多種測試，如封裝前的晶圓測試（WAT 測試）、在封測過程中需進行 CP 測試、FT 測試等，所涉及設備包括探針探、測 試機、分選機等，該部分測試設備我們在此前專題報告《檢測設備系列之二：半 導體測試設備——進口替代正當時-20200301》中已進行詳細論述和市場規模測算， 在此不再贅述，下文對封裝環節具體流程和對應設備進行分析和測算。

2.1.封裝工藝流程——多環節、高要求

IC 封測可以分為前段和後段工藝，具體加工環節包括磨片、劃片、裝片、鍵 合、塑封、電鍍、切筋/打彎、打印、測試、包裝、倉檢、出貨等環節，完成從晶 圓到芯片出廠的過程。

2.1.1.前段工藝

在 IC 封裝前段工藝中，除光學檢測外，主要包括磨片、晶圓切割、引線鍵合 等，對應的設備有磨片機、切割機、引線鍵合機等，其中引線鍵合是封裝工藝中 最為關鍵的一步，利用高純度的金線、銅線或鋁線把 Pad 和 Lead 通過焊接的方 法連接起來，Pad 是芯片上電路的外接點，Lead 是 Lead Frame 上的連接點。

2.1.2.後段工藝

IC 封測後段工藝中，除光檢外，主要流程包括塑封、電鍍、切筋/成型等環節， 對應的設備主要為塑封設備、電鍍設備、切筋/成型設備等。

2.2.全球封裝市場規模約 42 億美元

根據 SEMI2018 年報告數據，全球封裝設備約為 42 億美元。另外根據 2018 年 VLSI 數據，半導體設備中，晶圓代工廠設備採購額約佔 80%，檢測設備約佔 8%， 封裝設備約佔 7%，硅片廠設備等其他約佔 5%。假設該佔比較穩定，結合 SEMI 最 新數據，2019 年全球半導體製造設備銷售額達到 598 億美元，此前預計 2020 年全 球半導體設備銷售額將達到 608 億美元，據此計算出 2019、2020 年全球封測設備 市場空間約為 41.86、42.56 億美元。結合二者我們判斷全球封測裝備市場空間在 40-42 億美元。

與封裝測試流程對應的，整個封裝與測試設備包括劃片機、引線焊接/鍵合設 備、貼片機、塑封及切筋設備、電鍍設備等，根據 VLSI 2018 年數據，貼片機、 劃片機/檢測設備、引線焊接設備、塑封/切筋成型設備等佔比較大，分別約為 30%、 28%、23%、18%，則按照全球封測設備市場規模 42 億美元計算，前述設備市場規 模分別為貼片機 12.6 億美元、劃片機/檢測設備 11.76 億美元、引線焊接設備 9.66 億美元、塑封、切筋成型設備 7.56 億美元。

根據 SEMI 2018 年數據，國內封裝設備在半導體設備中的比重同樣約為 7%， 結合 SEMI 的數據，2018、2019 年中國大陸半導體設備銷售額分別為 134.5 億美元、 2020 年將達到 149 億美元，則 2018-2020 年中國大陸半導體封裝設備市場規模約 為 9.2、9.4、10.4 億美元。

2.3.大基金二期已起航，卡脖子環節亟待突破

2014 年 6 月國務院頒布《集成電路產業發展推進綱要》，根據此文，我國集 成電路產業 2020 年要達到與國際先進水平的差距逐步縮小、企業可持續發展能力 大幅增強的發展目標，到 2030 年，我國集成電路產業鏈主要環節達到國際先進水 平，一批企業進入國際第一梯隊。

同年 9 月國家集成電路產業基金成立，總規模 1387 億元，至 2018 年 5 月已 經投資完畢，公開投資公司為 23 家，未公開投資公司為 29 家，累計有效投資項 目達到 70 個左右，引導帶動社會融資新增達到 5000 億元左右。

2019 年 10 月 22 日國家集成電路產業投資基金二期股份有限公司（簡稱“國 家大基金二期”）註冊成立，註冊資本 2041.5 億元，兩倍於一期的註冊資本，按 照 1∶3 的撬動比，所撬動的社會資金規模在 6000 億元左右。

國家大基金二期共有 27 位股東，第一大股東為財政部，出資 225 億元占股 11.02%，其餘幾家分別為國開金融有限責任公司（10.78%）、浙江富浙集成電路 產業發展有限公司（7.35%）、上海國盛（集團）有限公司（7.35%）、中國煙草 總公司（7.35%）、重慶戰略性新興產業股權投資基金合夥企業（有限合夥） （7.35%）、成都天府國集投資有限公司（7.35%）和武漢光谷金融控股集團有限 公司（7.35%）。

在 2019 年 9 月中國(上海)集成電路創新峰會上，國家大基金表示未來投資布 局方向主要有三，如下表所示，可見在大基金一期完成產業布局後，二期將重點 支持龍頭企業做大做強、產業聚集以及下游應用，其中對刻蝕機、薄膜設備、測 試設備和清洗設備等領域已布局的企業保持高強度的持續支持，加快開展光刻機、化學機械研磨設備等核心設備以及關鍵零部件的投資布局等措施都將很大程度上 利好國內半導體設備龍頭企業。

3.封裝設備市場格局

在全球封裝設備領域，全球重要企業有 ASM Pacific、K&S、Shinkawa、Besi 等等， 國內市場同樣為這些國際企業佔據且目前國產化程度很低。

3.1.ASM Pacific（0522.HK）

ASM Pacific Technology Ltd.是一家主要從事半導體及電子行業機械及材料 生產業務的中國香港投資控股公司，公司業務覆蓋中國、英國、新加坡及馬來西 亞等地。公司通過三大分部運營：1）後工序設備分部從事後工序設備的開發、生 產及銷售業務，其產品包括焊接機、發光二極管（LED）設備及測試處理機等；2） 表面貼裝技術解決方案分部提供表面貼裝技術相關解決方案；3）物料分部從事引 線框架業務。

ASM 於 1975 在中國香港成立，是全球首個為半導體封裝及電子產品生產的所 有工藝步驟提供技術和解決方案的設備製造商，包括從半導體封裝材料和後段 （芯片集成、焊接、封裝）到 SMT 工藝。其中後工序設備業務生產及提供半導體 裝嵌及封裝設備，應用於微電子，半導體，光電子，及光電市場，可以提供多元 化產品如固晶系統，焊線系統，滴膠系統，切筋及成型系統及全方位生產線設備，物料業務生產及提供半導體封裝材料，由引線框架部和模塑互連基板部構成；SMT 解決方案業務負責為 SMT、半導體和太陽能市場開發和分銷一流的 DEK 印刷機， 以及一流的 SIPLACE SMT 貼裝解決方案。

3.2.庫力索法半導體（K&S，KLIC.O）

庫力索法半導體（庫力索法工業股份有限公司） Kulicke and Soffa Industries, Inc 創立於 1951 年，是美國一家半導體封裝設備設計與製造的全球 領導商，公司主要生產半導體封裝所需的焊針和晶圓切割所需的刀片，其中焊針 產品的全球市佔率達 50%，近年通過戰略併購，在其核心產品球焊線的基礎上，增 加了貼片機、楔焊機等諸多產品解決方案。

公司主要客戶包括半導體設備製造商、委外封測廠、其他電子製造商及汽車 電子供應商等，分為 2 個部門來運作：Equipment（半導體設備）、Expendable Tools（消耗性工具）。

1、Equipment——製造和銷售一系列球式焊接機，以便在半導體器件或管芯 的鍵合焊盤與其封裝上的引線之間連接由金，銀合金或銅製成的非常細的電線； 晶圓級接合機，其對倒裝芯片組裝工藝的一些變型機械地施加凸塊至晶粒；楔形 焊接機連接功率封裝，功率混合電路和汽車模塊的半導體芯片；該部門還提供先 進的封裝和自適應機器分析芯片到襯底焊接機，用於倒裝芯片和熱壓接應用；電 子裝配解決方案，以及備件，設備維修，維護和保養，設備升級和培訓服務。

2、Expendable Tools——為各種半導體封裝應用提供各種消耗性工具。該部 門的產品包括用於球磨機的毛細管，以及金線接合；用於重型楔形焊接機的楔塊； 用於將硅晶片切割成單個半導體管芯的切割刀片。

3.3.新川 Shinkawa（6274.T）

1959 年 Shinkawa 成立於日本，主要為芯片製造商和電子元件製造商製造和銷 售半導體製造設備，從 1963 年宣布推出二極管自動組裝機和自動分選機開始，致 力於半導體製造設備的自動化，這是當時半導體工廠最耗費人力的過程；1977 年， 公司開發了業內第一台內置設備的微型計算機，並於 1977 年宣布了世界上第一台 全自動引線鍵合機，為精密和高性能半導體的生產做出了重大貢獻。目前公司產 品包括貼片機、焊線機、倒裝芯片鍵合機、凸焊機等。

3.4.Besi（BESI.AS）

Besi 是面向全球半導體和電子行業的半導體組裝設備的領先供應商，為電子、 移動互聯網、汽車、工業、LED 和太陽能等眾多最終用戶市場開發領先的組裝工藝 和設備，用於引線框架、基板和晶圓級封裝應用，客戶主要是領先的半導體製造 商，組裝分包商以及電子和工業公司。

4.國內企業進展

4.1.盛美半導體

盛美半導體設備公司是國際領先的半導體和晶圓級封裝設備供應商，目前盛 美半導體的子公司盛美上海已接受上市輔導。近日公司發布新產品，適用於晶圓 級先進封裝應用(Wafer Level Advance Package)的無應力拋光(Stree-FreePolish)解決方案，在 2019 年第四季度已交付一台先進封裝級無應力拋光設備至 中國晶圓級封裝龍頭企業。先進封裝級無應力拋光（Ultra SFP ap）設計用於解 決先進封裝中，硅通孔（TSV）和扇出(FOWLP)應用金屬平坦化工藝中表層銅層過 厚引起晶圓翹曲的問題。

先進封裝級無應力拋光技術整合無應力拋光(SFP)、化學機械研磨(CMP)、和 濕法刻蝕工藝(Wet-Etch)，通過這三步工藝，在化學機械研磨和濕法刻蝕工藝前， 採用電化學方法無應力去除晶圓表面銅層，釋放晶圓的應力。

4.2.中電科 45 所

北京半導體專用設備研究所（中國電子科技集團公司第四十五研究所）創立 於 1958 年，是國內專門從事電子元器件關鍵工藝設備技術、設備整機系統以及設 備應用工藝研究開發和生產製造的國家重點科研生產單位。

45 所以光學細微加工和精密機械與系統自動化為專業方向，以機器視覺技術、 運動控制技術、精密運動工作台與物料傳輸系統技術、精密零部件設計優化與高 效製造技術、設備應用工藝研究與物化技術、整機系統集成技術等六大共性關鍵 技術為支撐，圍繞集成電路製造設備、半導體照明器件製造設備、光伏電池製造 設備、光電組件製造和系統集成與服務等五個重點技術領域，開發出了電子材料 加工設備、芯片製造設備、光/聲/電檢測設備、化學處理設備、先進封裝設備、 電子圖形印刷設備、晶體元器件和光伏電池等八大類工藝設備和產品，服務於集 成電路、光電元器件與組件、半導體照明和太陽能光伏電池四大行業。

4.3.蘇州艾科瑞思

蘇州艾科瑞思智能裝備股份有限公司成立於 2010 年，始終專註於高端裝片機 的研發、設計、製造和銷售，重點開發高速、高精準、更智能的半導體封裝設備， 為集成電路、微波組件、高速光模塊、MEMS 傳感器、攝像頭模組等領域客戶提供 最佳性價比的微組裝設備。

艾科瑞思的產品已成功進入業內一流客戶，公司和兵器工業集團、中電科集 團、華天科技（002185）、中際旭創（300308）、Oplink（NASDAQ：OPLK）等領 先客戶建立戰略合作夥伴關係。

公司核心優勢包括領先的機器視覺和運動控制技術、豐富的半導體封裝工藝 製程經驗以及全面的質量管控系統，現在的艾科瑞思研發和生產設備齊全，資金 供應鏈堅實有力，目前已有精芯、智芯、慧芯、睿芯、悅芯、麒芯等六個系列在 內的近 30 種機型，為產品申請 6 項國家商標權保護，申請專利 70 余件（已授權 53 件），其中發明專利 23 件（已授權 16 件）；獲授權軟件著作權 6 件。

裝片機（Die bonder）作為半導體封裝產線核心裝備，艾科瑞思的裝片機產 品經蘇州市質量技術監督綜合檢驗檢測中心的嚴格測試和試驗，經科技部查新， 經江蘇省工信廳組織專家兩新鑒定，在技術設計、工藝製造上屬國內首創，能夠 填補國產中高端裝片機的市場空白，有效替代進口。艾科瑞思慧芯系列點膠裝片 機是目前唯一能夠進入上市公司(華天科技)集成電路量產產線的國產點膠裝片機 品牌（已陸續交付 116 台），打破荷蘭 ASM 公司三十年市場壟斷。智芯系列 SiP 模塊多芯片高精度裝片機是國內唯一能在光通訊行業領軍企業中際旭創（300308） 100G/400G 產線中替代瑞士 Besi 公司的國內品牌。

4.4.大連佳峰

大連佳峰自動化股份有限公司成立於 2001 年 10 月，主要從事芯片生產所需 自動化設備的研發、製造與銷售，是國內領先的擁有自主知識產權的從事集成電 路封裝設備的高新技術企業，公司主要產品包括軟焊料裝片機（Soft Solder Die Bonder）、IC 用全自動裝片機（Epoxy Die Bonder）、粗鋁線超聲波打線機 （Ultrasonic Au Wire Bonder）、IGBT 裝片機（Die bonder for IGBT）等，能 滿足 TO、SOP、QFN、LQFP、IGBT 和 RFID 等各色封裝技術和工藝要求。

經過十多年的市場磨礪，公司產品在整體技術水平上已達到國際先進，完全 可以替代進口設備，已被國內幾百家封裝企業認可及好評，並遠銷中國台灣及日 本，先後獲得國家重點新產品獎、國家火炬計劃重點高新技術獎及多屆國家半導 體行業協會創新產品和技術獎，獲得發明專利授權 10 項，實用新型專利 12 項， 所有產品皆具有自主知識產權。企業重視國際先進技術的引進，與多家世界一流 集成電路設備公司有着緊密的合作，包括知名的日本、韓國及新加坡企業。

4.5.深圳翠濤

深圳翠濤自動化設備股份有限公司是一家設在中國大陸以半導體設備研發、 設計、生產、銷售為一體的國家高新技術企業。公司主要致力發展具有完全自主 知識產權、科技含量高、有獨創性和廣闊市場前景的自動化類產品，以高品質的 原材料、優秀的產品設計、完備的精密工量具與完善的品質管理、精、穩、准、 快的焊接技術領先國內同行水平。

公司主要服務於微電子後工序封裝設備與 LED 光電照明設備封裝領域，並且 還能為半導體及微電子領域提供增值服務。“JAL”品牌的邦定機、固晶機、全自 動熒光粉噴膠機是公司目前的主力產品，公司現已成為大的國產 COB 邦定機與噴 膠機供應商，市場除中國大陸地區外還出口至韓國、中國台灣、中東等地區。

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（報告觀點屬於原作者，僅供參考。報告來源：華西證券）

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