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TUhjnbcbe - 2023/2/1 18:40:00
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年,在德州仪器(TexasInstruments,TI)就职的杰克·基尔比(JackS.Kilby)以锗(Ge)衬底,将几个晶体管、电阻、电容连接在一起,成功研制出世界上第一块集成电路。随后,罗伯特·诺伊斯(RobertNoyce)发明了基于硅(Si)的集成电路,当今半导体大多数应用的就是基于硅的集成电路(所谓第一代半导体)。芯片成为了现代工业“石油”。

芯片产业刚起步时,都是IDM模式(IntegratedDeviceManufacturing,整合设备生产模式),INTEL和TI都是既设计又制造芯片,小企业难以染指芯片行业。

出自TI的张忠谋于年创建了专业晶圆代工公司(Foundry)台积电,“解耦合”开创了半导体代工时代。芯片分为设计、晶圆、封测三段,设计公司(FablessDesign,无工厂模式)可以将晶圆和封测外包出去,专注做好设计、销售和服务。

科技老兵戴辉我一直想分享一件往事,今天终于逮到机会了。早在年,王祥富老师率领我班在无锡实习,在流水线上手工焊电路板。每天早晚,都看到一个围墙高高戒备森严的大院,大牌子上有两个大字:华晶。当时还纳闷这是干啥的。此时,工程的5英寸3um产线正在热火朝天的建设中。

中国台湾的芯片外包封装测试产业(OSAT,OutsourcedSemiconductorAssemblyandTesting)就迅猛发展了起来,如日月光和矽品都成立于年。

无数轻资产的芯片设计企业成长起来,如鼎鼎大名的高通和英伟达等,大陆也大跨步进入代芯片设计领域。年,联想倪光南做出了芯片,华为徐文伟也做出了芯片(德州仪器TI代工)。国微于年成立,成为深圳芯片业的*埔*校。目前中国大陆有数千家芯片设计企业(一说上万家)。

当然,重资产的IDM模式也一直存在,两种模式各有千秋。AMD是从IDM模式转型为FABLESS的成功典范,INTEL则一直坚持IDM,最近升级到IDM2.0模式,要大投先进封装,并重新进入晶圆代工市场。

封测环节则“藏在深闺”,对大众而言是陌生的。其实封装和测试可以是独立的,可在一个厂里做,也可分开在不同的厂里做。封测采用“来料加工”的商业模式,订单来源于半导体设计厂商。

传统的芯片级封装是把晶圆切割后的裸片(Die)封入一个密闭空间(外壳)内,免受外部环境、杂质和物理作用力的影响,同时引出相应的引脚(或者接脚),最后作为一个基本的元器件使用。

晶圆级芯片封装技术(WaferLevelPackaging)是对整片晶圆进行封装测试后再切割得到单个成品芯片的技术,封装后的芯片尺寸与裸片一致。

IC测试是运用各种方法,检测出不合格芯片样品,主要分为两个阶段:一是进入封装之前的晶圆测试;二是封装后的IC成品测试。目前在封装阶段也导入了视觉测试。

在SEMICONCHINA(国际半导体展)中给我最直观的感受是:封装测试产业在大陆风起云涌,带动了设备与材料的群体崛起,很多门类的设备都有了国产型号,像是中科飞测、普莱信、镭明激光、矽电、悦芯、加速、宏泰、宏邦、明锐理想等众多公司的设备。目前国产设备的市场份额还很小,未来发展空间很大。

当然,在泛芯片领域(阻容感等分立元器件、LED、显示屏、太阳能多晶硅)中也采用封测技术,在本文中就不展开论述了,芯碁微装则主打在PCB和显示(FPD)等领域。

一、大陆封测产业:狂飙20年

目前全球前十大半导体封测厂商主要包括有中国台湾日月光(不含矽品与环旭)、美国安靠、长电科技(大陆)、矽品(台)、力成(台)、通富微电(大陆)、华天科技(大陆)、新加坡联合测试、京元电(台)和欣邦科技(台)。大陆“三剑客”长电科技、通富微电以及华天科技名列前十。

最近两三年的半导体产业建设热潮中,大陆有数百家企业进入封装测试领域,中国大陆在全球封测产业上的整体份额越来越高了,将会超过50%,连富士康都进入了封装领域。这个数字和PCB(印刷电路板)裸板与SMT(表面贴装)的中国产能占全球份额差不多。中国大陆的SMT产线多于3万条,占全球的一半以上。曾有过一个段子:东莞一堵车,全球电子产品价格就波动。

目前普遍认为,大陆封测公司的水平已经与国际先进水平基本同步。大陆半导体第一个全面领先全球的行业,最有可能是封测业。

整机制造业所使用的芯片,有望基本都在大陆封装;在中国大陆封装的芯片,也正在大规模出口到越南/印度等新兴的整机制造(SMT为主)的市场。

换言之,如果中国大陆不发展封装产业,未来SMT产能部分迁移之后,大陆在电子供应链的核心地位会被削弱。

值得指出的是,封装设备和材料的供应链在国际上是多元化的,欧洲、美国、日本、中国台湾都积累很深。

一直以来,大陆大力发展封测产业,不仅提高了全球产能,更降低了电子产品成本,为全球老百姓谋得了福利。

中国大陆封装业的发展有如下几个关键节点。

1、年前后大规模进入现代封装业的,以苏南作为中心

年之前主要是传统封装阶段,之后先进封装迅速发展,大陆有了追赶并超越的机会。

产业发展的大逻辑是:巨大的中国电子消费市场和丰富的劳动力带动了电子整机产业。外资的芯片公司索性将芯片封测放到大陆来做,做好之后直接送到整机厂。举个例子,AMD在苏州的封装厂就与苏州工业园区的PC主板制造业密切相关。

没有整机产业的带动,芯片是做不起来的。这点对于我很重要,因为我是搞整机出身的。

大陆的先进封装产业以苏南为核心地域,天时地利人和。靠近苏州工业园区,靠近上海的ODM/IDH公司(如华勤/闻泰/龙旗等)及张江大量的芯片设计公司等。

封测三大家的通富微(年合资)、长电(年改制)、甘肃华天(年成立)都是基于早年的电子分立元器件厂发展起来的。

矽品于年底在苏州工业园区成立矽品科技(苏州)。日月光自年起在上海张江高科技园区投资设厂。年6月晶方科技在苏州成立,技术源自以色列。

2、自主设计的山寨GSM手机带来大陆芯片设计业大发展,也带动了封装产业

年,中国的GSM移动用户数目翻了一倍,超过了一个亿,成为全球最大的手机市场,诺基亚东莞和三星惠州的手机厂规模都很大,本土手机品牌也在起步。

年开始,随着全球GSM覆盖的增强(改变了3G要替代GSM的误区),自主设计的白牌GSM手机浪潮爆发。

大陆本土芯片设计产业也迎来第一次大爆发,对先进封装也有了很大的拉动。

曾在豪威工作的芯视达CEO杜峥介绍,CIS(CMOS图像传感器)对晶圆、封装、测试都有要求,需要全流程拉通来实现良好的品质。

晶方从以色列引入了封装技术,豪威还参与了投资。晶方和华天昆山厂的70%封装产能一度只为格科微的CIS一家服务。

至于测试,CIS产品也经历了一个变革。

格科微早期图像传感器的图像质量检测,要用人眼判断。随着白牌GSM手机市场的急剧放大,起家于极致性价比CIS(低至10万像素)的格科微不断扩容,在张江的场地一搬再搬,主要都是测试,坐满了青春年少的小姑娘。

图注:iPhone早期通过人工检验照相功能,图为08年的“iPhoneGirl”

随着自动化和人工智能的发展,杜峥介绍,现在已经有强大的自动化设备(handler)和AI检测手段。封装企业通富微缪小勇先生介绍,与芯视达合作WLCSP工艺(晶圆级芯片尺寸封装)。将芯片尺寸封装(CSP)和晶圆级封装(WLP)融合为一体,芯片具有“短小轻薄”的特点,符合消费类电子向智能化和小型化发展的趋势。

集微网创始人老杳(王艳辉)在年也做过测试的小型装备,不过后来发现在媒体上更有所长,但他也一直对这个行业很

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