半导体供应链关键环节！疫情之下的芯片封装

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回顾2020年，受全球新冠肺炎疫情的影响和5G、AI、物联网应用需求快速增长，全球半导体行业都面临着晶圆代工、封测到电子元件都产能饱满，供应链紧缺的情况。在疫情及中美贸易摩擦影响之下，半导体行业仍凸显出了极强韧性，扶持芯片产业上升为国家战略：

• 8月4日《国务院关于印发新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策的通知》，与原有政策相比，新政策对 28nm 及以下制程项目/企业的政策优惠、重点集成电路设计企业的税收优惠、人才培养等方面做了新的政策安排。

  
  

• 10月26日工业和信息化部称积极考虑将5G、集成电路、生物医药等重点领域纳入“十四五”国家专项规划，进一步引导企业突破核心技术。

  
  

• 12月11日发布《关于促进集成电路产业和软件产业高质量发展企业所得税政策的公告》进一步加大了半导体企业的税收优惠。
  

半导体产业通常被分为芯片设计、芯片制造、封装测试三大领域，涵盖了电路设计、EDA仿真、晶圆制造及相关原材料、芯片封装及相关原材料、晶圆测试或功能测试、可靠性验证与FA等。一般的成本测算中，封装费用占芯片总成本的20%，这是一笔很大的支出，并且封装类型越先进，成本占比越高，可能会达到50%甚至更高。

芯片封装是为集成电路的现实载体颗粒（die）提供I/O的扇出和机械/湿气等保护作用。die内部的I/O端口一般只有70*70 um左右的尺寸，而我们头发的直径大概是84um；die直接暴漏在环境中容易受到外力导致的机械损伤，湿气引起的线路腐蚀。因此裸die不太适合直接在系统上使用。我们可以把芯片封装理解为精密的机械机台组装。

 图1 芯片封装结构示意图

芯片封装使用的主要材料有包裹封装体的黑色塑封料（根据应用，也有其它颜色）、金属焊线丝、提供I/O的铜合金引线框架、固定die的装片材料。传统封装的主要流程可以简单的分成五个步骤：晶圆切割（die saw）-晶圆贴片(die bond)-引线键合（WB）-包封与成型-印章打印/包装。

国内封装厂繁多，有专注于某个方向，如做图像传感器封装的晶方科技；专门做bump，如宁波芯健、苏州颀中、江苏壹度；大部分提供常规封装+turn-key服务，如长电科技、华天科技、通富微电、东莞气派、无锡华润、苏州嘉盛等。这里只针对通用封装部分做介绍。通用型的封装是指QFN、SOP、DIP、SOT、BGA/LGA、QFP等封装，这些封装因为规格统一，各家封装厂比拼的只有质量、价格和交期。这也是国内封装厂的主营业务范畴。

全球封测行业规模2019年达564亿美元，同比增长0.7%。中国封测规模2019年达2349.7亿元，同比增长7.1%。从公开的资料来看，长电科技市场占有率11.9%，华天科技占有率3.9%，通富微电占有率3.3%。2020年这三家上市封装厂总的净利润预告下限为22亿人民币，均属于封装行业龙头。

长电科技国内的厂区主要有江阴长电、宿迁长电、滁州长电、以及在绍兴新建的厂区。江阴长电主营MIS、BGA/LGA、QFNWB、QFNFC、FCTSOT等业务，因为有SMT产线，模组类封装也基本在这里完成。传言封装尺寸小于QFN3x3的封装逐步向宿迁厂区转移。宿迁厂区主营SOP、PDFN，部分大尺寸SOT类封装，也有部分的小尺寸DFN/QFN在试产，是长电目前唯一有ribbon工艺的厂区。滁州厂区主营SOT/SOD封装、DIP封装和长电科技专利技术的FBP封装。绍兴厂区目标是开发12寸晶圆级封装，可能有星科金朋的专利转入和SMIC合作。

华天科技积极推进先进封装基地建设，近年来陆续投资扩建了昆山、宝鸡、南京等基地，打通了CIS芯片、存储器、射频等多种高端产品的生产线。先后有了主营引脚类引线键合封装的天水华天、主营引线键合无引脚封装的西安华天、主营Flip-chip(FC)封装的南京华天（目前处于客户验证阶段）和主营晶圆级封装和bump业务的昆山华天。

通富微电在国内的生产基地有南通总厂、南通崇川厂、苏州厂、合肥厂以及在建的厦门厂。各个厂区的业务不易区分，大体上通富微电的主要业务都集中在南通厂区，包括PDFN-ribbon工艺和车载芯片。南通厂与珠海越亚半导体在embeded-die 模块封装上有合作。合肥厂只做小尺寸的WB-QFN、SOP、DIP等封装，未来合肥厂区将投入更多的力量开发QFN封装，而不会再开发新形式的DIP封装。

目前封装行业中受疫情影响最大的原材料是引线框架，全球最大的引线框架供应商ASM的主要工厂都在东南亚，因工厂员工感染新冠肺炎问题，开工率仅三到四成，框架的交期延长到24-30周以上。同样日本和韩国的框架供应商也是因为疫情影响或者原材料影响，普遍将框架交期拉长到18周-24周。于是框架订单不停地从国外供应商转向国内供应商，导致国内框架厂产能爆满，日前国内交期较好的宁波康强正式通知蚀刻框架的交期从6周延长到12周。

同时，因为市场需求以及国外芯片厂商供货不足，国内芯片设计公司收到的大尺寸QFN封装和粗铜线（2mil直径）QFN封装需求在持续增长。大尺寸QFN指的是4x4mm及其以上的封装，这类产品单颗打线在60根以上，大部分有数百根线；而粗铜线因为工艺问题，UPH较低，与之合作的封装工厂在这类封装的现有WB产能上不能满足当前需求。而且，封装厂在装片站也有产能瓶颈。

面对客户的增长需求，各大封装厂从两方面入手：

一是封装厂开始进行封装费议价，不论大小客户，全面涨价。而且为了提高产出和收益，开始限制并削减客户多芯片封装的产能计划，迫使客户转厂；

二是封装厂扩产计划开始浮现，华天科技正在将FC类封装搬迁到南京，西安工厂将会空出部分场地留给WB扩产，长电科技计划在2021年7月完成大颗粒QFN封装的扩产。此外，因为产能饱和，封装厂对客户新品开发的限制也在增加，比如华天科技要求客户设计需要完全满足华天rule。

封装厂无法解决框架短缺问题，因此客户不得不去寻求框架供应商，来保证自己的产品顺利产出。

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作者 | 火石创造 陈文洁

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