>> 華安證券-機(jī)械設(shè)備行業(yè)：先進(jìn)封裝產(chǎn)業(yè)+鍵合技術(shù)發(fā)展，共驅(qū)鍵合設(shè)備廣闊空間-250320
| 上傳日期： |
2025/3/20 |
大小： |
3346KB |
| 格式： |
pdf 共41頁 |
來源： |
華安證券 |
| 評級： |
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作者： |
張帆,徒月婷 |
| 行業(yè)名稱： |
機(jī)械 |
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半導(dǎo)體鍵合概念
半導(dǎo)體后道封裝工藝包含背面研磨(Back Grinding)、劃片(Dicing)、芯片鍵合(Die Bonding)、引線鍵合(Wire Bonding)及成型(Molding)等步驟。這些工藝的順序可根據(jù)封裝技術(shù)的變化進(jìn)行調(diào)整、相互結(jié)合或合并。
“鍵合”是指將晶圓芯片固定于基板上。鍵合工藝可分為傳統(tǒng)方法和先進(jìn)方法兩種類型。傳統(tǒng)方法采用芯片鍵合(Die Bonding)（或芯片貼裝(Die Attach)）和引線鍵合(Wire Bonding)，而先進(jìn)方法則采用IBM于60年代后期開發(fā)的倒裝芯片鍵合(Flip Chip Bonding)技術(shù)。倒裝芯片鍵合技術(shù)將芯片鍵合與引線鍵合相結(jié)合，并通過在芯片焊盤上形成凸塊(Bump)的方式將芯片和基板連接起來。
鍵合分類
按是否需要進(jìn)行解鍵合，可以將晶圓鍵合分為永久鍵合和臨時鍵合。
永久鍵合后無需解鍵合，按照封裝方案的不同，永久鍵合可能涉及完整的晶圓或單片芯片，其連接到其他晶圓或再分配層或中介層，目的是保證封裝組件鍵合的永久性，并提供牢固的電、熱和機(jī)械連接。根據(jù)是否有中間層，可以將永久鍵合分為兩種主要類型：
?。?）沒有中間層的直接鍵合，包括融熔鍵合/直接或分子鍵合、銅-銅/氧化物混合鍵合、陽極鍵合等；
?。?）有中間層的間接鍵合，按照中間層材料分為使用絕緣中間層的玻璃漿料鍵合、膠鍵合等，以及使用金屬鍵合的共晶鍵合、金屬熱壓鍵合、回流焊等。
臨時鍵合是指將晶圓臨時鍵合到一個或多個臨時載體襯底上，從而為薄晶片或超薄晶片提供機(jī)械支撐，之后再解離的過程。電子產(chǎn)品的小型化要求芯片具有更好的散熱和更高性能，因此需要對晶圓進(jìn)行減薄以達(dá)到所需厚度。然而當(dāng)晶圓的厚度減小到200微米內(nèi)時，超薄晶圓會變得脆弱并容易發(fā)生翹曲。因此半導(dǎo)體行業(yè)提出了各種臨時粘合/解離（TBDB）技術(shù)，在晶圓減薄、加工和轉(zhuǎn)移過程中為超薄晶圓提供機(jī)械支撐和物理保護(hù)，減少翹曲和破片的風(fēng)險，以及加工時因晶圓位移等可能產(chǎn)生的缺陷。
終端市場發(fā)展與設(shè)備迭代互為驅(qū)動
AI、電動汽車和先進(jìn)移動設(shè)備等終端應(yīng)用市場的驅(qū)動下，永久鍵合以及臨時鍵合和解鍵合設(shè)備市場持續(xù)增長。相對的，光刻和鍵合設(shè)備的升級迭代，是下游市場持續(xù)迭代的重要支撐。
根據(jù)Techlnsights，2024年半導(dǎo)體封裝設(shè)備市場與2023年相比預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)增長，但與2021年的上一個周期性峰值相比預(yù)計(jì)下降。當(dāng)前的下行周期主要是由2020年和2021年大規(guī)模產(chǎn)能建設(shè)后主流消費(fèi)應(yīng)用需求下降驅(qū)動的。2024年主要終端用戶市場的需求減少，被生成式AI應(yīng)用的大幅增長所抵消，主要用于高端計(jì)算和數(shù)據(jù)中心。在持續(xù)兩年多的行業(yè)低迷之后，2024年至2026年組裝設(shè)備市場預(yù)期將增長59%，這受益于半導(dǎo)體單位產(chǎn)量增加，過剩庫存消耗，產(chǎn)能利用率上升，以及AI相關(guān)先進(jìn)封裝解決方案的需求繼續(xù)增加。
光刻設(shè)備是超越摩爾器件的制造技術(shù)發(fā)展的支柱，鍵合設(shè)備的改進(jìn)則推動了先進(jìn)封裝。在永久鍵合設(shè)備方面，背面照明（BSI）CMOS圖像傳感器的混合鍵合正在發(fā)展，混合鍵合也無可爭議地被用于存儲器和邏輯器件的3D集成和堆疊。臨時鍵合設(shè)備的銷售則受襯底減薄和處理的推動，尤其是先進(jìn)封裝。
先進(jìn)封裝發(fā)展中的鍵合設(shè)備技術(shù)升級
摩爾定律驅(qū)動先進(jìn)封裝的發(fā)展，同樣伴隨著鍵合方式的改變，鍵合技術(shù)的發(fā)展的主線是實(shí)現(xiàn)更高密度的互聯(lián)和更小的封裝尺寸。
在封裝史上，最后一次重大范式轉(zhuǎn)變是從引線鍵合到倒裝芯片：引線鍵合工藝要求鍵合焊區(qū)的凸點(diǎn)電極沿芯片四周邊緣分布，引線的存在也需要塑封體提供保護(hù)，從而增加了體積，阻礙了芯片工作時熱量的散發(fā)。隨著器件小型化和復(fù)雜化，傳統(tǒng)封裝使用的引線鍵合工藝逐漸難以滿足行業(yè)需求。與傳統(tǒng)的引線鍵合技術(shù)相比，倒裝芯片焊接技術(shù)鍵合焊區(qū)的凸點(diǎn)電極不僅僅沿芯片四周邊緣分布，且可以通過再布線實(shí)現(xiàn)面陣分布。因而倒裝芯片焊接技術(shù)具有小尺寸、高密度、高性能等優(yōu)點(diǎn)。
從倒裝芯片起，更先進(jìn)的封裝形式（例如晶圓級扇出和TCB）一直是相同核心原理的漸進(jìn)式改進(jìn)。未來，隨著堆疊需求的增長，密度及精度要求的提升，無焊劑的混合鍵合工藝有望引領(lǐng)封裝范式的下一次轉(zhuǎn)變
風(fēng)險提示
1.半導(dǎo)體行業(yè)供需波動風(fēng)險。
2.先進(jìn)封裝行業(yè)進(jìn)展及下游應(yīng)用不及預(yù)期的風(fēng)險。
3.國產(chǎn)封裝廠商及鍵合設(shè)備廠商發(fā)展不及預(yù)期的風(fēng)險。
4.國際貿(mào)易政策變化的風(fēng)險。
5.相關(guān)企業(yè)存貨和應(yīng)收賬款減值風(fēng)險。
6.市場競爭加劇的風(fēng)險。
7.公司核心技術(shù)人員變動引發(fā)的風(fēng)險。
8.核心零部件供應(yīng)的風(fēng)險。
9.測算市場空間的誤差風(fēng)險。
10.研究依據(jù)的信息更新不及時，未能充分反映公司最新狀況的風(fēng)險。
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