《中国半导体封装专用设备 产业调研报告》-中半协封装分会

2019年全球晶圆加工设备的销售额下降6％，而其他前端部分的销售额增长9％。...

调研组长单位：北京中电科电子装备有限公司

副组长单位：  深圳格兰达智能装备股份有限公司、铜陵丰山三佳微电子有限公司1

前 言2019年全球半导体市场稳中有降，处于调整时期。根据Gartner调查结果，2019年全球半导体营收为4 183亿美元，比2018年下降11.9%。2019年全球半导体制造设备销售额达到598亿美元，比2018年的645亿美元的历史高点下降了7％。

国际半导体产业协会SEMI在2020年4月报告指出，中国台湾地区是去年半导体设备的最大市场，销售额增长了68％，达到171.2亿美元。中国大陆以134.5亿美元的销售额保持其第二大设备市场的地位，其次是韩国，为99.7亿美元，销售额下降了44％。尽管日本，欧洲和世界其他地区的新设备市场萎缩，但北美设备销售额在2019年跃升了40％，达到81.5亿美元，这是该地区连续第三年增长。

2019年全球晶圆加工设备的销售额下降6％，而其他前端部分的销售额增长9％。封装和测试设备的销售也分别下降了27％和11％，而在中国，除封装设备之外，所有主要设备领域的销售额均有所增长。2019年世界各地区半导体设备市场规模及其增长率如表1所示。



图1展示了2011-2019年全球半导体封装测试设备市场规模及增长率变化情况。封测行业营收呈现一定程度周期性，2019以来随半导体景气度提升而复苏。封测行业作为半导体加工的最后一个重要环节，其封测出片量与半导体晶圆的出货量变化趋势保持一致，因此受半导体整体周期性的影响，封测行业也存在着较为明显的周期特性。2018年后期受半导体整体周期下行影响，封测行业增速放缓。2019年二季度起，随着半导体景气度回升，封测行业也明显回暖。同时，国内半导体需求大客户的转单将加速国产替代,使得中国内地半导体封测行业的景气度回升高于全球平均水平。2

国内封装测试设备现状2.1

●

国内封装测试设备市场

根据中国半导体行业协会数据，2019年国内集成电路产业销售额7 562.3亿元人民币，同比增长15.8%，其中封测环节的销售额为2 349.7亿元，同比增长7.1%，占比约为31.1%。随着5G、人工智能、大数据等应用的不断扩张，对半导体器件性能的要求不断提高，而先进封装技术在提升芯片性能方面展现的巨大优势，吸引了全球各大主流IC封测厂商在先进封装领域进行持续布局，先进封装技术包括FCBGA、FCQFN、2.5D/3D、WLCSP、Fan-Out等非焊线形式。

2020年全球封装设备市场规模约为42亿美元、国内约10亿美元，国内市场国产化率极低。IC封测可以分为前段和后段工艺，加工环节包括磨片、划片、装片、键合、塑封、电镀、切筋/打弯、打印、测试、包装、仓检、出货等环节，完成从晶圆到芯片出厂的过程。在全球封装设备领域，全球重要企业有ASM、Disco、K&S、Shinkawa、Besi等等，国内市场同样为这些国际企业占据，目前国产化程度很低，大基金二期起航有望实现突破。国内半导体产业快速成长，同时先进封装对设备要求不断提升，北京中电科、大连佳峰、深圳翠涛、苏州艾科瑞思、嘉兴景焱等封测设备企业正不断推出新产品，封装设备国产替代进程紧迫。

2.2

●

国内封装测试设备生产销售情况

目前国内从事封装测试设备与模具生产的国有企业主要有中电科电子装备集团有限公司；合资企业有深圳格兰达智能装备股份有限公司、铜陵三佳山田科技有限公司、南通金泰科技有限公司；民营企业有大连佳峰电子有限公司、上海微松工业自动化有限公司、广东阿达智能装备有限公司等；股份企业有上海微电子装备有限公司、盛美半导体设备（上海）股份有限公司和大族激光科技产业集团股份有限公司。这些公司除研发销售半导体封装测试设备及封装模具外，也涉足半导体前工艺设备、后工艺生产验证设备、封装专用材料及化学品试剂等其他业务，如：中电科电子装备集团有限公司同时从事半导体材料加工设备、芯片制造设备、光伏太阳能电池生产设备、LCD生产设备以及其他半导体工艺相关辅助设备的研发、制造、销售和服务业务。

通过国内封装测试设备与模具企业调研，2019年全行业封装测试设备与模具销量达5 276台(套)，实现销售收入22.23亿元，封装测试设备与模具行业年生产能力达11 408台。其中12家主要封装测试设备与模具生产企业的销量2019年为3 276台，占行业总销量的62.1%，销售额实现14.09亿元，占行业总销售额的63.38%。2019年国内12家主要封装测试设备与模具企业调研结果如表2所示，表中仅为各公司半导体封装测试设备及封装模具相关业务的基本情况。2.3

●

国内封装测试设备与技术

许多新产品继续进行技术提升和推广应用。12英寸全自动划片机采用双轴结构工作台桥接技术、大直径薄晶圆传输及清洗甩干技术、分布式总线结构控制平台设计等技术提升，划切精度和效率提高。12英寸全自动划片机在2019年取得重要技术突破和市场突破，实现批量化生产，签订合同金额过千万元。

12寸晶圆减薄机采用高分辨率在线测量仪实现了精确减薄厚度控制，采用高精度高刚度电空气静压磨削主轴实现了高精度磨削，关键技术取得进一步提升，在硅晶圆、半导体化合物等硬脆材料磨削加工领域获得了应用，得到用户好评。2020年4月，12英寸晶圆减薄抛光设备顺利通过02专项验收。

12寸全自动装片机突破了传统国内传统装片机最大只能拾取200 mm晶圆芯片的限制，开创了国内无大晶圆环设备的先例，目前在天水华天已实现±25μm精度和16K的UPH。

全自动晶圆激光标记系统，采用单料盒上下料方式，取料、打标、放料回原位置；全自动上下料，全自动寻边定位，高效易操作；兼容2/4/6吋晶圆；设备体积小，易摆放；具备自动检测料盒功能、自动技术功能、产品正反双面打标功能；适用于晶圆产品边缘打标。

晶圆激光切割系统采用355 nm UV激光器，性能稳定，光斑模式好，工作稳定性高；拥有高可靠、高精度X-Y-Z-θ工作台，优良的加减速新能，有效提高系统单位工作时间内产能；通过真空吸附产品，在平台运动过程中保证晶圆不会移动；通过对晶圆上的MARK点进行定位，定位晶圆位置，保证切割精度；高效灵活的软件操作系统，界面直观、简洁；自动（手动）上下料方式，机械手搬运，自动寻边功能。

目前国内12家主要封装测试设备与模具生产企业的产品已覆盖半导体封装产业链的各个环节，产品已系列化，既能满足传统半导体封装测试需求，也能满足IC、LED、LQFN、QFP、IGBT、RFID、WLP等先进封装领域集成电路芯片和分立器件封装的需求，多种封装测试设备达到国际先进水平，得到国内封装大厂认可和应用，表3是12家公司主要半导体封装测试设备与模具一览表。2.4

●

国产封装测试设备国内市场

中国大陆的集成电路封测环节发展成熟度好于晶圆制造环节，但封装设备与测试设备国产化率均远低于晶圆制程设备的国产化率，国内缺乏知名的封装设备制造厂商，也缺乏中高端测试设备供应商，封测设备尤其是封装设备的国产品牌还需产业链及政策重点培育。

多个封装设备国产品牌正在蕴育中。北京中电科公司主要经营后道封装设备，产品涉及减薄、划切、倒装、引线键合等设备，2019年10月，北京中电科12寸划片机获得超过千万元大单；2019年5月，苏州艾科瑞思与ASM、Besi等国际巨头同台竞技，参与天水华天科技股份有限公司国际竞争性招标，装片设备慧芯3100成功中标总金额760余万元。江苏京创积极稳定扩展供应链、优化生产测试制程，保质保量按期交付产品，持续稳定供应AR9000型12英寸全自动划片机，解决许多封测客户产能增缺的燃眉之急。大连佳峰新研发机型12寸软焊料全自动装片机已入驻世界最大的半导体公司之一—意法半导体（ST），并获得ST全球合格供应商代码。

先进封装设备国产化率略高于传统封装产线。据中国国际招标网数据统计，2019年国内某先进封装产线上的工艺设备国产化率高达20%-50%，但后道封装设备国产化率较低。其中，刻蚀设备、曝光机、清洗机、去胶机、涂胶显影、C2W倒装设备等都有实现国产化突破，但封装用减薄抛光、划片机、编带机、电镀设备等设备少有国产设备，仍主要依赖于进口。

近几年来随着国内本土封装测试企业的快速成长以及国外半导体公司向国内大举转移封装测试能力，中国的集成电路封装测试行业充满生机。根据中国电子专用设备工业协会的统计，目前 12 英寸的晶圆先进封装、测试生产线设备中，已经有 17 种实现高度国产化，这些设备的国产化率可达到70%。在先进封装生产线中，实现了批量销售的设备包括光刻、涂胶、去胶、刻蚀、PVD、清洗机、晶圆切割等。但在传统封装生产线上，主要设备如探针机、划片机、键合机等仍然大量依赖进口。

3

发展趋势与展望目前，全球半导体销售和投资进入新一轮高增长期，晶圆制造厂和封测厂正前所未有地加大投入，新建晶圆厂和封测厂如雨后春笋。未来几年，我国集成电路每年投资额都在5 000亿元上下，其中70%的投资是采购装备和材料。封测在集成电路行业中占比加大，发展成熟度也好于晶圆制造环节，但各类封装设备几乎全部被进口品牌垄断。一直以来，业内普遍认为封装设备技术难度远低于晶圆制造设备，行业关注度低，产业政策向晶圆厂、封测厂、晶圆制造设备等有所倾斜。虽然近年来国家重大科技02专项加大支持，但整体上封装设备缺乏产业政策培育和来自封测客户的验证机会。

目前我国还没有真正意义上大而强的封装设备企业，我国集成电路封装设备下一步发展值得深思。笔者从以下几个方面提出建议：一是大力支持设备核心零部件的发展，与国内相关领域龙头企业形成合作，国家重大专项成立专题支持核心零部件研发；二是平台级企业大力引进高端人才和团队，特别是具有国际封装设备领先企业的领军人物，创造有利于人才发展的宽松环境，构建以企业为主体、以高校与科研机构为支撑、产学研用相互促进的协同创新体系；三是建立持续政策导向的工艺-设备生态圈联合体协同创新，由国内终端用户、设计、制造、封测、材料、设备等完整的集成电路产业链上下游企业组成，利用各产业链龙头企业的资源和技术优势，共同研发先进技术；四是加强资本运作，深度整合，共享资源，提高技术研发和创新能力，做强做大企业，设备企业可采用并购方式增强自身竞争力、扩大生存空间和削减成本，节省研究经费，从而打通行业上下游环节。

4

结束语我国先进封装前段设备国产化率较好，但后段设备整体上处于低端，在集成电路高端芯片的封装工艺中应用较少，个别机型依靠定制化需求打入市场，还未形成批量生产带动高端研发的良性循环。集成电路封装设备的发展是由市场驱动和技术推动共同作用的，国产化应以芯片设计厂商为引领，芯片设计带动制造封测，制造封测带动装备材料，营造鼓励创新、国产取代的氛围。目前我国集成电路装备产业整体技术水平不高、核心产品创新能力不强、设备总体仍处于中低端等问题依然存在。设备产业进步是一个漫长而逐步的过程，我们一方面要继续追赶现有水平的差距，另一方面随着新设计、新工艺的不断涌现，要在先进封装工艺方面发力，设备定制化需求给国产装备提供了大展拳脚的舞台，抓住工艺发展趋势机会，国产设备才有可能取得突破。

执笔人：叶乐志推荐阅读  ~~~微电子制造

公众号ID：cepemchina

    关注 微电子制造