研究报告全文：电子行业深度Chiplet助力半导体产业弯道超车先进封装IC载超配维持研板半导体IP等多环节受益究Chiplet行业专题报告2023年3月30日投资要点刘梦麟SAC执业证书编号Chiplet能有效提升集成度并保证良率是后摩尔时代我国芯片弯道超S0340521070002车的重要途径Chiplet是将一类满足特定功能的die通过die-to-die电话0769-22110619邮箱liumenglindgzqcomcn内部互联技术实现多个模块芯片与底层基础芯片封装在一起进而形成一个系统芯片它能在不改变制程的前提下提升芯片集成度提高算力罗炜斌并保证芯片生产良率相比传统SoC在设计灵活度设计与生产成本SAC执业证书编号上市周期等方面优势明显有望成为后摩尔时代我国集成电路弯道超车S0340521020001的重要途径电话0769-22110619邮箱luoweibindgzqcomcn行国内外厂商积极推进市场规模有望实现快速增长新互联标准UCle的提出为集成不同制程工艺不同厂商不同技术的芯片提供了标准业陈伟光与技术支持让晶圆代工厂可以对不同类型的芯片进行集成减小行业研SAC执业证书编号发展阻力有助于Chiplet行业快速走向成熟Chiplet可在一定程度上究S0340520060001避免摩尔定律放缓的窘境全球半导体龙头企业积极推进国内亦有多电话0769-22110619家知名企业先后加入UCle联盟直接受益相关技术标准共同构建邮箱Chiplet生态体系助力Chiplet市场规模实现快速增长chenweiguangdgzqcomcnChiplet技术持续推进先进封装IC载板半导体IP等多环节受益先进封装与测试Chiplet需要先进封装技术作为支持此外且在生电子行业指数走势产完成后需要进行全检增大集成电路测试需求利好在先进封测布局领先的封测厂商与测试设备供应商IC载板IC载板为先进封装的关键材料国产替代率低行业存在较大供需缺口以兴森深南为代表的内资PCB企业积极扩产以满足下游客户需求半导体IPChiplet开启IP复用新模式即硅片级别的复用不同功能的IP可灵活选用选择不同的工艺分别进行生产从而可以灵活平衡计算性能与成本随着Chiplet技术演进IP供应商的商业灵活性和发展空间得到拓展可积极关注相资料来源Wind东莞证券研究所关企业证投资策略维持行业超配评级Chiplet为后摩尔时代提升芯片算相关报告券力与集成度的重要途径有望助力我国集成电路产业先进制程实现弯道研超车各大厂商积极布局Chiplet技术持续推进先进封装半导体究测试IC载板与半导体IP等多环节受益建议关注相关企业先进封装报长电科技600584华天科技002185通富微电002156晶告方科技603005集成电路测试设备华峰测控688200长川科技300604IC载板兴森科技002436深南电路002916半导体IP芯原股份688521风险提示Chiplet推进不及预期集成电路行业景气持续低迷本报告的风险等级为中高风险本报告的信息均来自已公开信息关于信息的准确性与完整性建议投资者谨慎判断据此入市风险自担请务必阅读末页声明电子行业专题报告目录1Chiplet是国内半导体弯道超车的重要途径市场规模有望快速增长411Chiplet为后摩尔时代提升芯片算力与集成度的重要途径412海外科技领域制裁加剧Chiplet助力国内半导体产业弯道超车613新互联标准提供行业规范Chiplet市场规模有望快速扩张82Chiplet技术持续推进先进封装IC载板半导体IP等多环节受益1021Chiplet拉动先进封装半导体测试需求1022IC载板是先进封装的关键材料国产替代前景广阔1623Chiplet采用新型的IP复用模式为半导体IP发展提供新机遇183投资策略204风险提示21插图目录图1摩尔定律在过去几十年指引集成电路产业发展4图2摩尔定律逐步放缓4图3GPUCPUChiplet示意图4图4集成多制程工艺器件的Chiplet异构处理器4图5Chiplet晶圆设计方案6图6Chiplet方案能显著提升芯片良率6图7台积电22Q3收入分布按制程节点划分7图8台积电7nm及以下制程占比不断提升7图9Ucle产业联盟董事会成员9图10UCIE的堆栈可分为三层9图11全球Chiplet芯片市场规模预测亿美元10图122014-2021年全球集成电路封测行业市场规模及同比增长率10图132014-2021年中国集成电路封测销售额及同比增长率10图142010-2021年国内集成电路设计行业市场规模及同比增长率11图152010-2022年中国芯片设计企业数量增长情况11图16不同制程节点下芯片的成本结构13图17传统封装与先进封装比较13图182017-2027年全球先进封装细分方向市场规模预测13图19EMIB封装技术14图20CoWOS封装技术14图21IC载板结构示意图16图22IC载板下游应用领域16图23封装材料价值量占比17图24全球IC载板竞争格局17图252014-2025年中国IC载板市场规模亿元含预测值18图26Chiplet通过集成大量IP缩短研发周期提升良率19图27不同工艺节点下芯片所集成的硬件IP数量平均值19图28全球半导体IP市场规模单位10亿美元19表格目录表1Chiplet芯片与SoC比较6表2海外制裁限制我国半导体产业发展7请务必阅读末页声明2电子行业专题报告表32022年全球封测前十强预估排名12表4全球部分先进封装解决方案14表5全球主要提供Chiplet封装厂商解决方案汇总15表6封装基板分类按基板材料划分17表7重点公司盈利预测及投资评级截至202232920请务必阅读末页声明3电子行业专题报告1Chiplet是国内半导体弯道超车的重要途径市场规模有望快速增长11Chiplet为后摩尔时代提升芯片算力与集成度的重要途径摩尔定律指引过去几十年集成电路产业发展摩尔定律由英特尔创始人之一的戈登摩尔GordonMoore提出其核心内容为在价格不变时集成电路上可以容纳的晶体管数量每18-24个月便会增加一倍即处理器性能大约每两年翻一倍同时价格下降为之前的一半在过去几十年摩尔定律指引着集成电路产业发展随着工艺进步集成电路上晶体管密度不断提升驱动计算机性能保持几何级数增长而性能的快速提升则推动芯片价格迅速下降摩尔定律发展陷入瓶颈集成电路进入后摩尔时代从1987年的1um制程至2015年的14nm制程集成电路制程迭代大致符合摩尔定律的规律但自2015年以来集成电路先进制程的发展开始放缓7nm5nm3nm制程的量产进度均落后于预期随着台积电宣布2nm制程工艺实现突破集成电路制程工艺已接近物理尺寸的极限摩尔定律发展陷入瓶颈行业进入了后摩尔时代图1摩尔定律在过去几十年指引集成电路产业发展图2摩尔定律逐步放缓资料来源维基百科东莞证券研究所资料来源AMD东莞证券研究所Chiplet可在不改变制程的前提下提升算力且保证芯片良率Chiplet俗称芯粒又称小芯片组从字面意义上可以理解为粒度更小的芯片它是将一类满足特定功能的die通过die-to-die内部互联技术实现多个模块芯片与底层基础芯片封装在一起进而形成一个系统芯片它可以有效提升芯片的集成度是在不改变制程的前提下提升算力并且保证芯片生产良率的一种手段图3GPUCPUChiplet示意图图4集成多制程工艺器件的Chiplet异构处理器请务必阅读末页声明4电子行业专题报告资料来源电子工程世界东莞证券研究所资料来源芯原股份年报东莞证券研究所与传统SoC相比Chiplet在设计灵活度设计与生产成本上市周期等方面优势明显传统SoC即系统级单芯片是将多个负责不同类型计算任务的计算单元通过光刻的形式制作到同一块晶圆上随着摩尔定律放缓传统的SoC的生产周期越来越长在成本大幅增加的情况下性能提升幅度有限行业接近制造瓶颈与SoC不同Chiplet是将一块原本复杂的SoC芯片从设计时就先按照不同的计算单元或功能单元对其进行分解然后每个单元选择最适合的半导体制程工艺进行分别制造再通过先进封装技术将各个单元彼此互联最终集成封装为一个系统级芯片组相比传统的SoCChiplet能够有效降低研发设计与制造成本并显著提升芯片良率英特尔公司高级副总裁中国区董事长王锐在2022世界集成电路大会上表示Chiplet技术是产业链生产效率进一步优化的必然选择不但提高芯片制造良品率利用最合适的工艺满足数字模拟射频IO等不同技术需求而且更将大规模的SoC按照不同的功能分解为模块化的芯粒减少重复的设计和验证环节大幅度降低设计复杂程度提高产品迭代速度且有利于后续的产品迭代缩短上市周期Chiplet优势一降低芯片设计的复杂程度有效降低研发与设计成本Chiplet芯粒设计灵活且可重复使用通过将已知的合格芯片裸片进行集成能够缩短芯片的研发与设计周期降低研发设计成本据悉设计28nm芯片的平均成本为4000万美元设计7nm芯片的成本上升至217亿美元而TheLinleyGroup的白皮书ChipletsGainRapidAdoptionWhyBigChipsAreGettingSmall中提出Chiplet技术可以将大型7nm设计的成本降低25Chiplet优势二提升良率SoC将多个不同类型计算任务的计算单元以光刻形式集成在同一片晶圆上随着先进制程不断推进单位面积上集成的晶体管数量越来越多设计周期越来越厂芯片面积也在加大高性能计算等领域巨大运算需求推动逻辑芯片运算核心数量上升配套SRAM容量IO数量随之提升随着芯片面积的加大和集成的晶体管数量增多对制造过程中的芯片良率提出较高挑战让芯片生产中的工艺误差和加工缺陷显得愈发明显一个微小的缺陷就可能导致整个大芯片报废Chiplet技术将大芯片分割成不同功能模块进行独立制造通过将广泛的成熟的芯片裸片进行集成只需保障各个被集成的成熟芯片良率即可能够降低先进制程的研发与制造风险有效提升良率Chiplet优势三大幅降低芯片制造成本SoC中的逻辑计算单元对性能要求高整体依赖先进制程具有极高的生产壁垒与制造成本Chiplet方案则可针对不同的模块采请务必阅读末页声明5电子行业专题报告取不同的合适的制程分开制造最后采用先进封装技术进行组装能大幅降低芯片的制造成本图5Chiplet晶圆设计方案图6Chiplet方案能显著提升芯片良率资料来源EETimes东莞证券研究所资料来源WikiChip东莞证券研究所后摩尔时代Chiplet成为提高芯片算力与集成度的重要途径后摩尔时代随着集成度提升SoC开始在供电功耗和散热等方面面临挑战芯片全流程设计成本大幅增加而制程工艺接近极限每次迭代升级都需要付出极大的额外成本而随着性能提升发热功耗等方面的问题也日益凸显继续追求极致工艺的意义已经不大Chiplet作为当下较受关注的半导体发展方向可有效降低能够有效降低芯片设计与制造的门槛提升良率和节约成本因此成为摩尔定律趋缓背景下提升芯片集成度与算力的重要途径表1Chiplet芯片与SoC比较项目单片SOCChiplet芯片设计成本高7nm大于2亿美元低于单片SoC设计时间长一般大于18个月较短一般为12个月后续设计更快设计风险高遗漏功能需要重新设计较低重新设计内容可以增减模块芯片高针对不能规模化功能的重新设计会造成资源较高可根据模块功能选择芯片制程性能低效使用功耗低接近单片SOC功耗上市时间慢较快产品尺寸小较小资料来源后摩尔时代Chiplet技术的演进与挑战东莞证券研究所12海外科技领域制裁加剧Chiplet助力国内半导体产业弯道超车海外科技领域制裁加剧国内半导体先进制程发展受限近年来中美摩擦加剧美国针对中国在高科技领域的限制增多企图通过加大制裁力度来限制国内集成电路产业发展2020年12月美国将中芯国际列入实体清单限制企业14nm及以下半导体制程的扩产2022年8月美国签署芯片与科学法案主要用于增强美国本土晶圆厂的竞争力并明确规定获得美国政府补贴的企业10年内不得在中国大陆扩产28nm以下的芯片制造芯片法案的签署进一步加剧了中美在高科技领域的脱钩程度导致国内芯片先进制程发展受到限制请务必阅读末页声明6电子行业专题报告表2海外制裁限制我国半导体产业发展环节过去及现有封锁四方联盟芯片法案2019年5月美国商务部预计四方联盟或将限制将华为将华为列入出口管半导体设计供应中国28nm以下的先制实体清单当月22日进制程芯片的设计软件ARM停止与华为合作2018年特朗普签署2019财年国防授权法案限制政府采购华为中兴海康等企业的设备及产品2021年12月美国禁止韩亚洲与美国的设备出口半导体设备国SK海力士在华工厂引进已对中国大陆设限ASMLEUV光刻机2021年11月intel成都扩产计划因美国政府反对而取消美国或利用四方芯片联2020年5月美国商务部盟结合芯片法案限制获得美国政府补贴的企业10年内不得在中半导体制造宣布禁止芯片代工厂使用中国大陆在先进制程上国大陆扩产28nm以下的芯片制造美国设备为华为生产芯片的扩产能力美国限制向中国出口主要芯片制造原材料包括四方联盟或将在材料上半导体材料复合半导体晶圆极紫外限制对中国的供给掩膜光刻胶刻蚀气体和掺杂物资料来源中美战略竞争下两岸半导体产业发展问题研究美国商务部东莞证券研究所先进制程是提高算力的必要途径台积电先进制程占比不断提高近年来人工智能大数据自动驾驶和AIoT等下游应用的不断发展对芯片处理与运算能力提出更高的要求高性能低功耗成为先进制程的发展方向从全球晶圆代工龙头台积电的各制程营收占比来看近年来台积电先进制程营收占比不断提升2022年前三季度台积电实现营收61314亿元新台币其中5nm制程占比287nm制程占比26而分地区看近年来台积电来自大陆市场的营收占比有所下滑2022年美国市场成为台积电最大来源营收规模达149万亿新台币占比6596中国大陆市场营收245168亿元占比1082相比2020年的1745大幅下滑图7台积电22Q3收入分布按制程节点划分图8台积电7nm及以下制程占比不断提升请务必阅读末页声明7电子行业专题报告资料来源台积电法说会东莞证券研究所资料来源台积电法说会材料东莞证券研究所海外制裁加剧Chiplet有望助力国内半导体产业实现弯道超车通过先进制程可实现芯片性能的迅速提升因此全球晶圆代工龙头先进制程占比不断提升而中国大陆先进制程发展受到限制Chiplet技术仅对核心Chip采用先进制程其他如存储芯片IO芯片采用成熟制程有效降低对先进制程的依赖有望成为我国半导体产业弯道超车的突破口2022年12月我国第一个原生Chiplet技术标准小芯片接口总线技术要求团体标准正式发布这个标准涵盖了多种应用场景的小芯片接口总线技术要求包括总体概述接口要求链路层适配层物理层和封装要求等能够灵活应对不同的应用场景适配不同能力的技术供应商总线技术要求的发布对于我国集成电路产业延续摩尔定律打破先进制程限制因素提升产业综合竞争力具有重要意义13新互联标准提供行业规范Chiplet市场规模有望快速扩张新互联标准UCle出台为集成不同芯片提供标准与技术支持尽管Chiplet优势明显但由于过去Chiplet互联标准并不统一各类Chiplet产品接口有所不同无法拼接在一起因此行业发展受到制约2022年3月AMD英特尔台积电三星美光微软MetaGoogle等十余家半导体互联网行业巨头联合成立了Chiplet标准联盟正式推出了通用Chiplet高速互联标准UniversalChipletInterconnectExpress通用芯粒互连简称UCIe旨在定义一个开放可互操作的Chiplet生态系统标准业内巨头联手推动Chiplet接口规范的标准化以实现Chiplet在封装级别的普遍互联构建开放的Chiplet生态系统有助于Chiplet行业快速发展UCle是唯一具有裸片间接口堆栈的标准成为Chiplet设计的首选标准此前为应对Chiplet设计中所面临的挑战行业出现了集中不同的标准但UCle是唯一具有完整裸片间接口堆栈的标准其他标准都没有为协议栈提供完整裸片间接口的全面规范大多仅关注在特定层而且UCIe支持2D25D和桥接封装预计未来还会支持3D封装新思科技Synosys指出Ucle的堆栈本身拥有三层协议层最上层为协议层通过基于流量控制单元FLIT的协议实现确保最大效率和降低延迟支持最流行的协议包括PCIExpressPCIeComputeExpressLinkCXL和或用户定义的流协议中间层用于对协议进行仲裁与协商以及通过裸片间适配器进行连接管理基于循环请务必阅读末页声明8电子行业专题报告冗余检查CRC和重试机制该层还包括可选的错误纠正功能物理层定义了与封装介质的电气接口是电气模拟前端AFE发射器和接收器以及边带通道允许两个裸片之间进行参数交换与协商的层级逻辑PHY实现了连接初始化训练和校准算法以及测试和修复功能图9Ucle产业联盟董事会成员图10UCIE的堆栈可分为三层资料来源Ucle官网东莞证券研究所资料来源UcleSynosys东莞证券研究所国内厂商纷纷加入直接受益于Chiplet发展趋势Ucle的提出为集成不同制程工艺不同厂商不同技术的芯片提供了标准与技术支持让晶圆代工厂可以对不同类型的芯片进行集成有助于Chiplet行业快速走向成熟经过数年发展Chiplet技术已逐渐走向商用成为芯片厂商较为依赖的技术手段也被认为是未来芯片行业发展的重要方向截至目前芯原股份长电科技OPPO阿里巴巴等众多国内知名企业已加入UCle联盟中直接受益于相关技术标准共同构建Chiplet生态体系助力行业快速发展Chiplet市场规模不断扩张预计2034年有望达到570亿美元Chiplet可在一定程度上避免摩尔定律放缓的窘境全球半导体龙头企业积极推进市场规模有望实现高速增长Omdia指出2018年全球chiplet市场规模约为645亿美元至2024年将达到58亿美元预计到2035年有望突破570亿美元2018-2035年复合增长率超过30请务必阅读末页声明9电子行业专题报告图11全球Chiplet芯片市场规模预测亿美元资料来源Omdia东莞证券研究所2Chiplet技术持续推进先进封装IC载板半导体IP等多环节受益21Chiplet拉动先进封装半导体测试需求近年我国封测产业稳步发展行业增速高于全球平均水平封测行业位于半导体生产制造环节的下游需要大量的设备与人员投入属于资本密集型人员密集型产业过去十余年在半导体产业转移人力资源成本优势税收优惠等因素促进下全球集成电路封测产能逐步向亚太地区转移目前亚太地区占据全球约80集成电路封测产能近年来全球集成电路封测产业进入稳步发展期2014-2021年行业市场规模复合增长率为427而我国受益于下游智能手机等终端应用的蓬勃发展封测产业增速领先全球据中国半导体行业协会数据统计中国集成电路封测业年度销售额从2014年的1256亿美元增至2021年的2763亿美元2014-2021年符合增长率约为1192远高于同期全球平均水平随着下游应用持续发展以及先进封装工艺不断进步国内封测行业成长空间广阔图122014-2021年全球集成电路封测行业市场规模及图132014-2021年中国集成电路封测销售额及同比增长同比增长率率请务必阅读末页声明10电子行业专题报告资料来源Yole东莞证券研究所资料来源中国半导体行业协会东莞证券研究所本土IC设计企业增多增大下游封测需求我国的集成电路设计产业发展起点较低但依靠着巨大的市场需求和良好的产业政策环境等有利因素已成为全球集成电路设计产业的新生力量从产业规模来看我国大陆集成电路设计行业销售规模从2010年的5500亿元增长至2022年的53457亿美元年复合增长率约为2087而本土产业链的逐步完善也为国内初创芯片设计公司提供了晶圆制造支持叠加产业资金与政策支持以及海外人才回流我国芯片设计公司数量快速增加据中国半导体行业协会数据自2010年以来我国芯片设计公司数量大幅提升2010年仅为582家2022年增长至3243家2010-2022年年均复合增长率约为1539不断扩大的集成电路设计市场规模与不断增加的IC设计企业数量也增大对下游半导体封装测试需求推动我国集成电路封测产业发展图142010-2021年国内集成电路设计行业市场规模及图152010-2022年中国芯片设计企业数量增长情况同比增长率资料来源中国半导体行业协会集成电路设计分会年会东资料来源中国半导体行业协会集成电路设计分会年会东莞莞证券研究所证券研究所封测为我国集成电路领域最具竞争力环节共有四家厂商营收进入全球前十目前我国集成电路领域整体国产自给率较低尤其是在半导体设备材料与晶圆制造等环节与国际领先水平差距较大而封测为我国集成电路领域最具国际竞争力的环节近年来以长电为代表的几家国内封测龙头企业通过自主研发和并购重组在先进封装领域不断发力现已具备较强的市场竞争力有能力参与国际市场竞争据芯思想研究院2022中国大陆有4家企业进入全球封测厂商前十名分别为长电科技通富微电华天科技和智路封测全年营收分列全球第3第4第6和第7位请务必阅读末页声明11电子行业专题报告表32022年全球封测前十强预估排名222120212022公司地区2021年2022年年增长排名排名市占率市占率11日月光控股ASE中国台湾772408548910682690271122安靠Amkor美国386064439314991344140833长电科技JCET中国大陆305023377810741062107145通富微电TFME中国大陆1581220519297755165154力成科技PTI中国台湾1891619277191659611华天科技66中国大陆1209712127025421385HUATIAN智路封测77中国大陆9146109681992319348WiseRoad88京元电子KYEC中国台湾77888448847271268910欣邦Chipbond中国台湾62475515-1172218175109南茂ChipMOS中国台湾63215401-1455220171前十大合计222675245915104477557798其他644666943577122452202全球合计2871413153509821000010000资料来源芯思想研究院2023年1月东莞证券研究所注智路封测的营收包括UTAC和日月新半导体后摩尔时代先进封装成为提升芯片性能的重要途径后摩尔时代制程技术突破难度较大工艺制程受成本大幅增长和技术壁垒等因素进步速度放缓据市场调研机构ICInsights统计28nm制程节点的芯片开发成本为5130万美元16nm节点的开发成本为1亿美元7nm节点的开发成本需要297亿美元而5nm节点开发成本则上升至54亿美元从产品开发角度产品进入到大规模量产前需要多次流片验证带来费用支出成倍增加由于集成电路制程工艺短期内难以突破且制程升级对芯片性能提升的边际收益有所收窄通过先进封装技术提升芯片整体性能成为了集成电路行业的一个重要发展趋势请务必阅读末页声明12电子行业专题报告图16不同制程节点下芯片的成本结构资料来源IBS东莞证券研究所先进封装相比传统封装优势明显先进封装是相对传统封装提出来的概念传统封装主要是以引线框架作为载体采用引线键合互联的形式进行封装包含DIPSOPSOTDFNBGA等封装形式先进封装指当下最前沿的封装形式与技术目前带有倒装芯片FlipChipFC结构的封装晶圆级封装WaferLevelPackageWLP25D封装3D封装等被认为属于先进封装的范畴随着先进制程持续演进以及电子产品不断向小型化高速化系统化与低成本化发展传统封装的局限性愈发突出与传统封装相比先进封装能够提升芯片的集成密度与互联速度有效降低设计门槛优化功能搭配的灵活性能够增强芯片性能并改善散热和可靠性因此在高端逻辑芯片存储芯片射频图像处理和触控芯片等领域得到广泛应用Yole指出2019年全球先进封装市场规模占总封装市场比重约为4260预计2019-2025年将以66的年均复合增长率持续增长至2025年先进封装占整个封装市场的比重有望接近50图17传统封装与先进封装比较图182017-2027年全球先进封装细分方向市场规模预测资料来源甬矽电子招股说明书东莞证券研究所资料来源Yole东莞证券研究所先进封装技术是Chiplet的基础Chiplet方案大概率会采用先进封装推动先进封装发展Chiplet具有成本低周期短良率高等优点其核心是实现芯片间的高速互联且兼顾多种芯片互联后的重新布线为实现既定性能对Chiplet之间的布线密度信号传输质量提出较高要求封装加工精度与难度进一步加大并且要考虑散热和功率分请务必阅读末页声明13电子行业专题报告配等问题因此Chiplet技术因此需要高密度大带宽的先进封装技术提供硬件支持大概率采用先进封装方案如SiP系统级封装技术RDL晶圆重布线技术Bumping晶圆凸点工艺Fan-inout扇入扇出式封装等表4全球部分先进封装解决方案先进封装解决功能密年份2D25D3D应用主要厂商方案度FOWLP20192D低智能手机5GAI英飞凌恩智浦INFO20162D中智能手机5GAI台积电FOPLP20172D中移动设备5GAI三星EMIB20182D中GraphicsHPC英特尔CoWoS201225D中HPC台积电AMD英伟达海力士HBM20153D25D高GraphicsHPC英特尔三星美光三星IBMARMHMC20123D高HPC微软Wide-IO20123D中高端智能手机三星Foveros20183D中HPC英特尔Co-EMIB20193D2D高HPC英特尔TSMC-SolC20203D非常高5GAI可穿戴移动式设备台积电X-Cube20203D高5GAI可穿戴移动式设备三星资料来源先进封装与异构集成东莞证券研究所图19EMIB封装技术图20CoWOS封装技术资料来源半导体行业观察东莞证券研究所资料来源台积电东莞证券研究所Chiplet提升半导体测试需求利好下游封测厂商半导体独立测试厂商和测试设备供应商Chiplet通过将多个裸芯die进行堆叠合封的先进封装通常使用较为复杂的芯片由于在Chiplet中封装了多个die为确保正常运行需要对Chiplet进行全检以确保每一个裸芯片都能正常工作此外需通过边界扫描BoundaryScan测试才能确保多个裸芯die互联的可靠性中芯国际在其2020年的技术发展性报告中说道以Chiplet技术生产芯片的可测试性是一个挑战特别是一旦这些小系统被封装在一起只有数量较少的测试引线可以延伸到封装外因此测试必须分阶段进行先测试单个的芯片然后测试封装后的完整系统由此可见Chiplet既要对每一个裸芯片进行测试也要对裸芯片下的互联进行测试因此会增大对半导体封测半导体封测设备的需求并对测试设备的数量和性能都提出更高要求利好封测企业半导体独立测试厂商请务必阅读末页声明14电子行业专题报告与半导体测试设备供应商全球国内大厂积极布局Chiplet先进封装共同推动封测产业发展Chiplet优势显著提高对先进封装与测试需求国内及全球OSAT厂晶圆代工大厂积极布局支持Chiplet方案的先进封装目前已取得初步成果国内方面长电科技XDFOI平台以25D无TSV为基本技术平台并于2023年1月宣布XDFOIChiplet高密度度多维异构集成系列工艺已按计划进入稳定量产阶段基于利用有机重布线堆叠中介层可实现2D25D3D集成并已实现国际客户4nm多芯片系统集成封装产品出货通富微电与AMD合作紧密利用次微米级硅中介层以TSV将多芯片整合于单一封装已实现7nm量产5nm有望于22H2实现小规模试产华天科技于3月28日晚间公告公司全资子公司华天江苏拟投资2858亿元进行高密度高可靠性先进封测研发及产业化项目的建设项目建成投产后形成Bumping84万片WLCSP48万片超高密度扇出UHDFO26万片的晶圆级集成电路年封测能力表5全球主要提供Chiplet封装厂商解决方案汇总公司平台方案技术类型主要特点目前公司可支持工艺节点1高密度扇出型封装平台支持6层RDL225D3D先进封装平台7nm量产5nm已完成研通富微电VISionS25DBVR技术实现通线并已完发有望于22H2小规模成客户首批产品验证2层试产芯片堆叠的CoW技术完成技术验证以25D无TSV为基本技术平台具备成本优势可长电科技XDFOI25D实现2D25D3D集成封4nm稳定量产装体背后进行金属沉积有效提高散热效率将25D3D先进封装相关技术整合为3DFabric平台前段技术3DSoIC利用芯片间直接铜键合具台积电3DFabric有更小间距后段技术25D方面CoWos扩展至三种不同转接板技术InFO将封装凸块直接连接到再分配层扇出封装FC排列于BGA上具备RDL允许在多个芯片之间构建更短的日月光FOCoSdie-to-die互连能够实现封装内部多个chiplet互联请务必阅读末页声明15电子行业专题报告芯片互连方面使用成熟TSV工艺目前能够将SRAMXCube芯片堆叠在三星生产的7nmEUV工艺的逻辑芯片上三星将一个或多个逻辑die和多个HBMdie水平放置在ICube硅中介层进行异构集成支持增强热管理及稳定的电源供应资料来源公司官网公司公告东莞证券研究所CIS封测龙头积极扩张业务边界强化业务布局晶方科技最早于2019年3月出资3225万欧元收购荷兰公司Anteryon73股权2023年3月27日晚间晶方科技再次公告购买Anteryon661股权合计持股比例达8109Anteryon为全球领先的光学设计与晶圆级光学镜头厂商并为ASML提供光学平台和晶圆对位传感器晶方科技作为全球CIS封测龙头在晶圆级封装TSV等方面领先优势明显此次通过增资Anteryon向光刻机领域进军进一步扩张业务边界且加强与原有封测业务协同有利于企业中长期发展22IC载板是先进封装的关键材料国产替代前景广阔IC载板是先进封装的关键材料下游应用广泛IC封装基板ICPackageSubstrate又称IC载板是先进封装所采用的一种关键专用基础材料它用于建立IC与PCB之间的信号连接此外还起到保护支撑散热以及形成标准化的安装尺寸的作用IC载板作为一种高端PCB板具有高密度高精度小型化和轻薄化的特点广泛应用于移动终端通信设备服务储存等下游应用领域图21IC载板结构示意图图22IC载板下游应用领域移动资料来源digitimes东莞证券研究所资料来源观研天下东莞证券研究所价值占比IC载板为半导体封装中价值量占比最大的耗材半导体封装中所用耗材种类较多包括封装基板引线框架键合线封装树脂陶瓷封装和芯片粘接等其中封装基板占比最高价价值占比接近一半连接线键合线引线框架封装树脂和其他材料占比分别为461310和15IC载板行业壁垒高于普通PCB产品IC载板具有高精度高密度高性能小型化及请务必阅读末页声明16电子行业专题报告轻薄化等特点在各种技术参数上要求较高尤其是最核心的线宽线距参数要远小于其他种类PCB产品因此具有较高的技术门槛资金投入方面相较其他PCB品类IC载板产线在投产前研发投入巨大且用时良久在产线建设后续运营等方面也需要巨大资金持续投入尤其是需要巨额的设备采购支出客户壁垒方面IC载板客户认证体系较普通PCB产品更严格业内通常采用合格供应商认证制度认证过程复杂且周期较长由此可见相比其他PCB品类IC载板具有更高的技术门槛资金壁垒和客户认证壁垒ABFBT载板原材料被海外企业垄断原料供应瓶颈制约行业产能扩张按照封装材料不同IC载板可分为硬质基板柔性基板和IC载板硬质基板又可进一步分为BTABF和MIS载板目前ABF载板与BT载板生产所需的重要原材料ABFBT有机树脂被日本头部企业垄断原材料供给较为紧缺主要原材料的供应短板也制约了行业产能扩张预计行业供不应求局面有望持续较长时间表6封装基板分类按基板材料划分基板材料特性优势主要应用领域高耐热性耐冲击绝BT缘性耐水性MEMSLED芯片通信适合细线路高脚数与内存芯片CPUGPUABF硬质基板高传输IC载板应用广泛发展空间大等高端芯片广泛应用通过电镀铜进行互联于模拟功率IC数MIS以提供在封装过程中字货币等市场领域的电性连接多应用于消费电子汽在耐热性细线化域薄重量轻厚度薄柔软车电子等民用领域运柔性基板PIPE型化等方面具有优势可弯曲载火箭巡航导弹与深海钻探等军事领域运用于半导体照明激耐热性高绝缘高强高散热低热阻寿命光与光通信航空航陶瓷基板氧化铝氮化铝碳化硅度高载流能力长耐电压天汽车电子与深海钻探等领域资料来源互联网东莞证券研究所行业竞争格局日韩台份额绝对领先大陆企业占比较低从IC载板发展过程看行业基本遵循日本-韩国-中国台湾-中国大陆的产业转移路径目前全球IC载板产能集中在东亚地区但由于我国在该领域起步较晚目前日韩台企业仍占据行业主导地位在技术储备产能规模收入与利润等方面全方位领先大陆厂商据Prismark统计全球IC载板前三大企业分别为台湾欣兴电子日本揖斐电和韩国三星电机行业市场份额高度集中前十大厂商份额占比超过80虽然大陆企业起步时间晚且面临较高的行业壁垒但受益于本土巨大的市场空间产业配套和成本优势叠加近年来全球半导体封测产业逐渐向中国大陆转移有望直接拉动封装材料需求日益旺盛的下游需求和稀缺的产能供给之间已形成较大缺口本土以兴森深南为代表去企业积推动封装基板扩产以满足下游客户需求图23封装材料价值量占比图24全球IC载板竞争格局请务必阅读末页声明17电子行业专题报告资料来源中国产业信息网东莞证券研究所资料来源Prismark东莞证券研究所先进封装拉动IC载板需求增长IC载板在高端封装领域已取代传统引线框架成为封装过程中的必备材料先进封装增加IC载板的层数有效拉动行业增长而Chiplet封装技术也大大增加了ABF载板的需求面积带动ABF载板需求提升据Prismark统计2021年全球IC封装基板行业规模达到142亿美元同比增长近40预计2026年将达到214亿美元约1474亿元2021-2026年IC载板CAGR为86国内方面预计2025年国内IC载板市场规模将达到4124亿元占全球比重接近30图252014-2025年中国IC载板市场规模亿元含预测值资料来源Omdia东莞证券研究所23Chiplet采用新型的IP复用模式为半导体IP发展提供新机遇半导体IP指预先设计好的功能模块半导体IP是指集成电路设计中预先设计验证好的功能模块它位于IC设计上游提供SoC所需的核心功能模块在芯片设计的过程中通过结合使用EDA软件和半导体IP能有效缩短的设计周期降低开发成本目前大部分芯片厂商采用外购自主设计部分IP相结合的生产模式并结合外购EDA工具进行独立芯片设计因此fabless企业与IDM企业为半导体IP厂商的主要下游客户半导体IP在IC设计中起到不可或缺的作用半导体IP具有性能高功耗优成本适中技术密集度高知识产权集中商业价值昂贵等特征是集成电路设计产业的核心产业要素和竞争力体现随着芯片种类愈加丰富与先进制程不断推进集成电路的设计流程愈发复杂导致研发费用加大半导体IP为简化IC设计流程提供便利配合先进的EDA工具IC设计借助半导体IP实现了极大的便利请务必阅读末页声明18电子行业专题报告Chiplet开启新型IP复用模式为半导体IP发展提供机遇Chiplet采取搭积木的方式通过3D集成等先进集成技术将特定功能的芯片裸片集成在一起从而形成一个系统芯片Chiplet开启了IP复用新模式即硅片级别的IP复用不同功能的IP如CPU存储器模拟接口等可灵活选择不同的工艺分别进行生产从而可以灵活平衡计算性能与成本实现功能模块的最优配置而不必受限于晶圆厂工艺Chiplet的发展演进为IP供应商尤其是具有芯片设计能力的IP供应商拓展了商业灵活性和发展空间目前chiplet已有少量商业应用并吸引英特尔和AMD等国际芯片厂商投入相关研发在当前SOC早于工艺节点和成本瓶颈的情况下有望发展成为一种新的芯片生态图26Chiplet通过集成大量IP缩短研发周期提升良率资料来源英特尔东莞证券研究所单个芯片可集成IP数量增加半导体IP市场有望实现快速增长随着先进制程的演进线宽的缩小使得芯片中晶体管数量大幅提升使得单颗芯片中可集成的IP数量也大幅增加以28nm工艺节点为例单颗芯片中已可集成的IP数量为87个当工艺节点演进至7nm时可集成的IP数量达到178个单颗芯片可集成IP数量增多为更多IP在SoC中实现可复用提供新的空间从而推动半导体IP市场进一步发展据IBS数据显示导体IP市场将从2018年的46亿美元增长至2027年的101亿美元年均复合增长率为913其中处理器IP市场预计在2027年达到6255亿美元2018年为2620亿美元年均复合增长率为1015数模混合IP市场预计在2027年达到1332亿美元2018年为725亿美元年均复合增长率为699射频IP市场预计在2027年达到1124亿美元2018年为542亿美元年均复合增长率为844图27不同工艺节点下芯片所集成的硬件IP数量平图28全球半导体IP市场规模单位10亿美元均值请务必阅读末页声明19电子行业专题报告资料来源IBS芯原股份招股说明书东莞证券研究所资料来源IBS芯原股份招股说明书东莞证券研究所芯原股份为国内半导体IP佼佼者助力Chiplet技术发展芯原股份为国内半导体IP龙企业主营业务包括一站式芯片定制服务与半导体IP授权服务已向市场推出多款一站式芯片定制方案致力于打造芯片一体化设计平台公司在IP技术储备深厚已加入UCle联盟并推出高端应用处理器平台积极推动Chiplet相关技术发展加快Chiplet产业化落地2022年公司实现营收2679亿元同比增长2523实现归母净利润738148万元同比增长45531在全球半导体景气下行的大背景下得益于公司无产品库存风险无应用领域边界的独特商业模式以及逆产业周期的属性报告期内公司业务实现快速发展行业地位和市场竞争力不断提升3投资策略维持行业超配评级Chiplet为后摩尔时代提升芯片算力与集成度的重要途径有望助力我国集成电路产业先进制程实现弯道超车各大厂商积极布局Chiplet技术持续推进先进封装半导体测试IC载板与半导体IP等多环节受益建议关注相关企业集成电路封测长电科技600584华天科技002185通富微电002156晶方科技603005集成电路测试设备华峰测控688200长川科技300604IC载板兴森科技002436深南电路002916半导体IP芯原股份688521表7重点公司盈利预测及投资评级截至2023329股价EPS元PE倍评级变股票代码股票名称评级元2021A2022E2023E2021A2022E2023E动600584SH长电科技3281172185204190817781611买入首次002185SZ华天科技1011050024043201242972378买入维持002156SZ通富微电2255072037074313360953038买入维持603005SH晶方科技2441141039069173162253527买入维持688200SH华峰测控30800716577976430253383154买入维持300604SZ长川科技49940360881411387256883530买入维持请务必阅读末页声明20