半导体设备之封装设备行业专题报告

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1.中国大陆封测市场正茁壮成长

1.1.芯片性能要求不断提高，先进封装前景广阔

现代半导体产业分工愈发清晰，大致可分为设计、代工、封测三大环节，其 中封测即封装测试，位于半导体产业链的末端中下游：

1）封装是将芯片在基板上布局、固定及连接，并用可塑性绝缘介质灌封形成 电子产品的过程，目的是保护芯片免受损伤，保证芯片的散热性能，以及实现电 能和电信号的传输，确保系统正常工作；

2）测试主要是对芯片、电路等半导体产品的功能和性能进行验证的步骤，其 目的在于将有结构缺陷以及功能、性能不符合要求的半导体产品筛选出来，以确 保交付产品的正常应用。

封装体主要是提供一个引线的接口，内部电性讯号可通过引脚将芯片链接到 系统，并避免硅芯片受到外力、水、湿气、化学物等的破坏和腐蚀等。

封装有多种分类方法：1）按材料可以划分为：金属封装、陶瓷封装、塑料封 装等；2）按照和 PCB 板连接方式分为：PTH 封装、SMT 封装；3）按照封装外型可 分为：SOT、SOIC、TSSOP、QFN、QFP、BGA、CSP 等。

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 FC BGA、FC QFN、2.5D/3D、WLCSP、Fan-Out 等非焊线形式。

1.2.中国大陆封测市场规模在全球已占据较高比重

根据 Yole 的统计数据，2018 年全球半导体市场规模约为 4688 亿美元，其中 封测市场规模约为 560 亿美元，占比约为 11.95%，全球前五名企业分别为中国台 湾日月光（19%，不含矽品精密）、美国安靠（15.6%）、中国长电科技（13%）、 矽品精密（10%）、力成科技（8%）。

2018 年全球前十大封测厂中，包括三家中国大陆公司，分别是第 3 位的长电 科技、第 6 位的通富微电和第 7 位的华天科技，三者合计市占率达到 22%，大陆企 业在抢占中国台湾、美国、日韩等封测企业市场份额中规模不断扩大。

国内集成电路大发展已经成为必由之路，中美贸易摩擦背景下，各个环节的 进口替代快速崛起，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 7562.3 亿元人民币，同比增长 15.8%，其中设计、制造、封测环节的销售额 分别为 3063.5、2149.1、2349.7 亿元，分别同比增长 21.6%、18.2%、7.1%，其中 封测环节收入占比约为 31.1%。

2.封装设备市场格局

晶圆在封装前和封装过程中需进行多次多种测试，如封装前的晶圆测试（WAT 测试）、在封测过程中需进行 CP 测试、FT 测试等，所涉及设备包括探针探、测 试机、分选机等，该部分测试设备我们在此前专题报告《检测设备系列之二：半 导体测试设备——进口替代正当时-20200301》中已进行详细论述和市场规模测算， 在此不再赘述，下文对封装环节具体流程和对应设备进行分析和测算。

2.1.封装工艺流程——多环节、高要求

IC 封测可以分为前段和后段工艺，具体加工环节包括磨片、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。

2.1.1.前段工艺

在 IC 封装前段工艺中，除光学检测外，主要包括磨片、晶圆切割、引线键合 等，对应的设备有磨片机、切割机、引线键合机等，其中引线键合是封装工艺中 最为关键的一步，利用高纯度的金线、铜线或铝线把 Pad 和 Lead 通过焊接的方 法连接起来，Pad 是芯片上电路的外接点，Lead 是 Lead Frame 上的连接点。

2.1.2.后段工艺

IC 封测后段工艺中，除光检外，主要流程包括塑封、电镀、切筋/成型等环节， 对应的设备主要为塑封设备、电镀设备、切筋/成型设备等。

2.2.全球封装市场规模约 42 亿美元

根据 SEMI2018 年报告数据，全球封装设备约为 42 亿美元。另外根据 2018 年 VLSI 数据，半导体设备中，晶圆代工厂设备采购额约占 80%，检测设备约占 8%， 封装设备约占 7%，硅片厂设备等其他约占 5%。假设该占比较稳定，结合 SEMI 最 新数据，2019 年全球半导体制造设备销售额达到 598 亿美元，此前预计 2020 年全 球半导体设备销售额将达到 608 亿美元，据此计算出 2019、2020 年全球封测设备 市场空间约为 41.86、42.56 亿美元。结合二者我们判断全球封测装备市场空间在 40-42 亿美元。

与封装测试流程对应的，整个封装与测试设备包括划片机、引线焊接/键合设 备、贴片机、塑封及切筋设备、电镀设备等，根据 VLSI 2018 年数据，贴片机、 划片机/检测设备、引线焊接设备、塑封/切筋成型设备等占比较大，分别约为 30%、 28%、23%、18%，则按照全球封测设备市场规模 42 亿美元计算，前述设备市场规 模分别为贴片机 12.6 亿美元、划片机/检测设备 11.76 亿美元、引线焊接设备 9.66 亿美元、塑封、切筋成型设备 7.56 亿美元。

根据 SEMI 2018 年数据，国内封装设备在半导体设备中的比重同样约为 7%， 结合 SEMI 的数据，2018、2019 年中国大陆半导体设备销售额分别为 134.5 亿美元、 2020 年将达到 149 亿美元，则 2018-2020 年中国大陆半导体封装设备市场规模约 为 9.2、9.4、10.4 亿美元。

2.3.大基金二期已起航，卡脖子环节亟待突破

2014 年 6 月国务院颁布《集成电路产业发展推进纲要》，根据此文，我国集 成电路产业 2020 年要达到与国际先进水平的差距逐步缩小、企业可持续发展能力 大幅增强的发展目标，到 2030 年，我国集成电路产业链主要环节达到国际先进水 平，一批企业进入国际第一梯队。

同年 9 月国家集成电路产业基金成立，总规模 1387 亿元，至 2018 年 5 月已 经投资完毕，公开投资公司为 23 家，未公开投资公司为 29 家，累计有效投资项 目达到 70 个左右，引导带动社会融资新增达到 5000 亿元左右。

2019 年 10 月 22 日国家集成电路产业投资基金二期股份有限公司（简称“国 家大基金二期”）注册成立，注册资本 2041.5 亿元，两倍于一期的注册资本，按 照 1∶3 的撬动比，所撬动的社会资金规模在 6000 亿元左右。

国家大基金二期共有 27 位股东，第一大股东为财政部，出资 225 亿元占股 11.02%，其余几家分别为国开金融有限责任公司（10.78%）、浙江富浙集成电路 产业发展有限公司（7.35%）、上海国盛（集团）有限公司（7.35%）、中国烟草 总公司（7.35%）、重庆战略性新兴产业股权投资基金合伙企业（有限合伙） （7.35%）、成都天府国集投资有限公司（7.35%）和武汉光谷金融控股集团有限 公司（7.35%）。

在 2019 年 9 月中国(上海)集成电路创新峰会上，国家大基金表示未来投资布 局方向主要有三，如下表所示，可见在大基金一期完成产业布局后，二期将重点 支持龙头企业做大做强、产业聚集以及下游应用，其中对刻蚀机、薄膜设备、测 试设备和清洗设备等领域已布局的企业保持高强度的持续支持，加快开展光刻机、化学机械研磨设备等核心设备以及关键零部件的投资布局等措施都将很大程度上 利好国内半导体设备龙头企业。

3.封装设备市场格局

在全球封装设备领域，全球重要企业有 ASM Pacific、K&S、Shinkawa、Besi 等等， 国内市场同样为这些国际企业占据且目前国产化程度很低。

3.1.ASM Pacific（0522.HK）

ASM Pacific Technology Ltd.是一家主要从事半导体及电子行业机械及材料 生产业务的中国香港投资控股公司，公司业务覆盖中国、英国、新加坡及马来西 亚等地。公司通过三大分部运营：1）后工序设备分部从事后工序设备的开发、生 产及销售业务，其产品包括焊接机、发光二极管（LED）设备及测试处理机等；2） 表面贴装技术解决方案分部提供表面贴装技术相关解决方案；3）物料分部从事引 线框架业务。

ASM 于 1975 在中国香港成立，是全球首个为半导体封装及电子产品生产的所 有工艺步骤提供技术和解决方案的设备制造商，包括从半导体封装材料和后段 （芯片集成、焊接、封装）到 SMT 工艺。其中后工序设备业务生产及提供半导体 装嵌及封装设备，应用于微电子，半导体，光电子，及光电市场，可以提供多元 化产品如固晶系统，焊线系统，滴胶系统，切筋及成型系统及全方位生产线设备，物料业务生产及提供半导体封装材料，由引线框架部和模塑互连基板部构成；SMT 解决方案业务负责为 SMT、半导体和太阳能市场开发和分销一流的 DEK 印刷机， 以及一流的 SIPLACE SMT 贴装解决方案。

3.2.库力索法半导体（K&S，KLIC.O）

库力索法半导体（库力索法工业股份有限公司） Kulicke and Soffa Industries, Inc 创立于 1951 年，是美国一家半导体封装设备设计与制造的全球 领导商，公司主要生产半导体封装所需的焊针和晶圆切割所需的刀片，其中焊针 产品的全球市占率达 50%，近年通过战略并购，在其核心产品球焊线的基础上，增 加了贴片机、楔焊机等诸多产品解决方案。

公司主要客户包括半导体设备制造商、委外封测厂、其他电子制造商及汽车 电子供应商等，分为 2 个部门来运作：Equipment（半导体设备）、Expendable Tools（消耗性工具）。

1、Equipment——制造和销售一系列球式焊接机，以便在半导体器件或管芯 的键合焊盘与其封装上的引线之间连接由金，银合金或铜制成的非常细的电线； 晶圆级接合机，其对倒装芯片组装工艺的一些变型机械地施加凸块至晶粒；楔形 焊接机连接功率封装，功率混合电路和汽车模块的半导体芯片；该部门还提供先 进的封装和自适应机器分析芯片到衬底焊接机，用于倒装芯片和热压接应用；电 子装配解决方案，以及备件，设备维修，维护和保养，设备升级和培训服务。

2、Expendable Tools——为各种半导体封装应用提供各种消耗性工具。该部 门的产品包括用于球磨机的毛细管，以及金线接合；用于重型楔形焊接机的楔块； 用于将硅晶片切割成单个半导体管芯的切割刀片。

3.3.新川 Shinkawa（6274.T）

1959 年 Shinkawa 成立于日本，主要为芯片制造商和电子元件制造商制造和销 售半导体制造设备，从 1963 年宣布推出二极管自动组装机和自动分选机开始，致 力于半导体制造设备的自动化，这是当时半导体工厂最耗费人力的过程；1977 年， 公司开发了业内第一台内置设备的微型计算机，并于 1977 年宣布了世界上第一台 全自动引线键合机，为精密和高性能半导体的生产做出了重大贡献。目前公司产 品包括贴片机、焊线机、倒装芯片键合机、凸焊机等。

3.4.Besi（BESI.AS）

Besi 是面向全球半导体和电子行业的半导体组装设备的领先供应商，为电子、 移动互联网、汽车、工业、LED 和太阳能等众多最终用户市场开发领先的组装工艺 和设备，用于引线框架、基板和晶圆级封装应用，客户主要是领先的半导体制造 商，组装分包商以及电子和工业公司。

4.国内企业进展

4.1.盛美半导体

盛美半导体设备公司是国际领先的半导体和晶圆级封装设备供应商，目前盛 美半导体的子公司盛美上海已接受上市辅导。近日公司发布新产品，适用于晶圆 级先进封装应用(Wafer Level Advance Package)的无应力抛光(Stree-FreePolish)解决方案，在 2019 年第四季度已交付一台先进封装级无应力抛光设备至 中国晶圆级封装龙头企业。先进封装级无应力抛光（Ultra SFP ap）设计用于解 决先进封装中，硅通孔（TSV）和扇出(FOWLP)应用金属平坦化工艺中表层铜层过 厚引起晶圆翘曲的问题。

先进封装级无应力抛光技术整合无应力抛光(SFP)、化学机械研磨(CMP)、和 湿法刻蚀工艺(Wet-Etch)，通过这三步工艺，在化学机械研磨和湿法刻蚀工艺前， 采用电化学方法无应力去除晶圆表面铜层，释放晶圆的应力。

4.2.中电科 45 所

北京半导体专用设备研究所（中国电子科技集团公司第四十五研究所）创立 于 1958 年，是国内专门从事电子元器件关键工艺设备技术、设备整机系统以及设 备应用工艺研究开发和生产制造的国家重点科研生产单位。

45 所以光学细微加工和精密机械与系统自动化为专业方向，以机器视觉技术、 运动控制技术、精密运动工作台与物料传输系统技术、精密零部件设计优化与高 效制造技术、设备应用工艺研究与物化技术、整机系统集成技术等六大共性关键 技术为支撑，围绕集成电路制造设备、半导体照明器件制造设备、光伏电池制造 设备、光电组件制造和系统集成与服务等五个重点技术领域，开发出了电子材料 加工设备、芯片制造设备、光/声/电检测设备、化学处理设备、先进封装设备、 电子图形印刷设备、晶体元器件和光伏电池等八大类工艺设备和产品，服务于集 成电路、光电元器件与组件、半导体照明和太阳能光伏电池四大行业。

4.3.苏州艾科瑞思

苏州艾科瑞思智能装备股份有限公司成立于 2010 年，始终专注于高端装片机 的研发、设计、制造和销售，重点开发高速、高精准、更智能的半导体封装设备， 为集成电路、微波组件、高速光模块、MEMS 传感器、摄像头模组等领域客户提供 最佳性价比的微组装设备。

艾科瑞思的产品已成功进入业内一流客户，公司和兵器工业集团、中电科集 团、华天科技（002185）、中际旭创（300308）、Oplink（NASDAQ：OPLK）等领 先客户建立战略合作伙伴关系。

公司核心优势包括领先的机器视觉和运动控制技术、丰富的半导体封装工艺 制程经验以及全面的质量管控系统，现在的艾科瑞思研发和生产设备齐全，资金 供应链坚实有力，目前已有精芯、智芯、慧芯、睿芯、悦芯、麒芯等六个系列在 内的近 30 种机型，为产品申请 6 项国家商标权保护，申请专利 70 余件（已授权 53 件），其中发明专利 23 件（已授权 16 件）；获授权软件著作权 6 件。

装片机（Die bonder）作为半导体封装产线核心装备，艾科瑞思的装片机产 品经苏州市质量技术监督综合检验检测中心的严格测试和试验，经科技部查新， 经江苏省工信厅组织专家两新鉴定，在技术设计、工艺制造上属国内首创，能够 填补国产中高端装片机的市场空白，有效替代进口。艾科瑞思慧芯系列点胶装片 机是目前唯一能够进入上市公司(华天科技)集成电路量产产线的国产点胶装片机 品牌（已陆续交付 116 台），打破荷兰 ASM 公司三十年市场垄断。智芯系列 SiP 模块多芯片高精度装片机是国内唯一能在光通讯行业领军企业中际旭创（300308） 100G/400G 产线中替代瑞士 Besi 公司的国内品牌。

4.4.大连佳峰

大连佳峰自动化股份有限公司成立于 2001 年 10 月，主要从事芯片生产所需 自动化设备的研发、制造与销售，是国内领先的拥有自主知识产权的从事集成电 路封装设备的高新技术企业，公司主要产品包括软焊料装片机（Soft Solder Die Bonder）、IC 用全自动装片机（Epoxy Die Bonder）、粗铝线超声波打线机 （Ultrasonic Au Wire Bonder）、IGBT 装片机（Die bonder for IGBT）等，能 满足 TO、SOP、QFN、LQFP、IGBT 和 RFID 等各色封装技术和工艺要求。

经过十多年的市场磨砺，公司产品在整体技术水平上已达到国际先进，完全 可以替代进口设备，已被国内几百家封装企业认可及好评，并远销中国台湾及日 本，先后获得国家重点新产品奖、国家火炬计划重点高新技术奖及多届国家半导 体行业协会创新产品和技术奖，获得发明专利授权 10 项，实用新型专利 12 项， 所有产品皆具有自主知识产权。企业重视国际先进技术的引进，与多家世界一流 集成电路设备公司有着紧密的合作，包括知名的日本、韩国及新加坡企业。

4.5.深圳翠涛

深圳翠涛自动化设备股份有限公司是一家设在中国大陆以半导体设备研发、 设计、生产、销售为一体的国家高新技术企业。公司主要致力发展具有完全自主 知识产权、科技含量高、有独创性和广阔市场前景的自动化类产品，以高品质的 原材料、优秀的产品设计、完备的精密工量具与完善的品质管理、精、稳、准、 快的焊接技术领先国内同行水平。

公司主要服务于微电子后工序封装设备与 LED 光电照明设备封装领域，并且 还能为半导体及微电子领域提供增值服务。“JAL”品牌的邦定机、固晶机、全自 动荧光粉喷胶机是公司目前的主力产品，公司现已成为大的国产 COB 邦定机与喷 胶机供应商，市场除中国大陆地区外还出口至韩国、中国台湾、中东等地区。

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（报告观点属于原作者，仅供参考。报告来源：华西证券）

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