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>> 华安证券-机械设备行业:先进封装产业+键合技术发展,共驱键合设备广阔空间-250320
上传日期:   2025/3/20 大小:   3346KB
格式:   pdf  共41页 来源:   华安证券
评级:   -- 作者:   张帆,徒月婷
行业名称:   机械
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半导体键合概念
  半导体后道封装工艺包含背面研磨(Back Grinding)、划片(Dicing)、芯片键合(Die Bonding)、引线键合(Wire Bonding)及成型(Molding)等步骤。这些工艺的顺序可根据封装技术的变化进行调整、相互结合或合并。
  “键合”是指将晶圆芯片固定于基板上。键合工艺可分为传统方法和先进方法两种类型。传统方法采用芯片键合(Die Bonding)(或芯片贴装(Die Attach))和引线键合(Wire Bonding),而先进方法则采用IBM于60年代后期开发的倒装芯片键合(Flip Chip Bonding)技术。倒装芯片键合技术将芯片键合与引线键合相结合,并通过在芯片焊盘上形成凸块(Bump)的方式将芯片和基板连接起来。
  键合分类
  按是否需要进行解键合,可以将晶圆键合分为永久键合和临时键合。
  永久键合后无需解键合,按照封装方案的不同,永久键合可能涉及完整的晶圆或单片芯片,其连接到其他晶圆或再分配层或中介层,目的是保证封装组件键合的永久性,并提供牢固的电、热和机械连接。根据是否有中间层,可以将永久键合分为两种主要类型:
  (1)没有中间层的直接键合,包括融熔键合/直接或分子键合、铜-铜/氧化物混合键合、阳极键合等;
  (2)有中间层的间接键合,按照中间层材料分为使用绝缘中间层的玻璃浆料键合、胶键合等,以及使用金属键合的共晶键合、金属热压键合、回流焊等。
  临时键合是指将晶圆临时键合到一个或多个临时载体衬底上,从而为薄晶片或超薄晶片提供机械支撑,之后再解离的过程。电子产品的小型化要求芯片具有更好的散热和更高性能,因此需要对晶圆进行减薄以达到所需厚度。然而当晶圆的厚度减小到200微米内时,超薄晶圆会变得脆弱并容易发生翘曲。因此半导体行业提出了各种临时粘合/解离(TBDB)技术,在晶圆减薄、加工和转移过程中为超薄晶圆提供机械支撑和物理保护,减少翘曲和破片的风险,以及加工时因晶圆位移等可能产生的缺陷。
  终端市场发展与设备迭代互为驱动
  AI、电动汽车和先进移动设备等终端应用市场的驱动下,永久键合以及临时键合和解键合设备市场持续增长。相对的,光刻和键合设备的升级迭代,是下游市场持续迭代的重要支撑。
  根据Techlnsights,2024年半导体封装设备市场与2023年相比预计实现增长,但与2021年的上一个周期性峰值相比预计下降。当前的下行周期主要是由2020年和2021年大规模产能建设后主流消费应用需求下降驱动的。2024年主要终端用户市场的需求减少,被生成式AI应用的大幅增长所抵消,主要用于高端计算和数据中心。在持续两年多的行业低迷之后,2024年至2026年组装设备市场预期将增长59%,这受益于半导体单位产量增加,过剩库存消耗,产能利用率上升,以及AI相关先进封装解决方案的需求继续增加。
  光刻设备是超越摩尔器件的制造技术发展的支柱,键合设备的改进则推动了先进封装。在永久键合设备方面,背面照明(BSI)CMOS图像传感器的混合键合正在发展,混合键合也无可争议地被用于存储器和逻辑器件的3D集成和堆叠。临时键合设备的销售则受衬底减薄和处理的推动,尤其是先进封装。
  先进封装发展中的键合设备技术升级
  摩尔定律驱动先进封装的发展,同样伴随着键合方式的改变,键合技术的发展的主线是实现更高密度的互联和更小的封装尺寸。
  在封装史上,最后一次重大范式转变是从引线键合到倒装芯片:引线键合工艺要求键合焊区的凸点电极沿芯片四周边缘分布,引线的存在也需要塑封体提供保护,从而增加了体积,阻碍了芯片工作时热量的散发。随着器件小型化和复杂化,传统封装使用的引线键合工艺逐渐难以满足行业需求。与传统的引线键合技术相比,倒装芯片焊接技术键合焊区的凸点电极不仅仅沿芯片四周边缘分布,且可以通过再布线实现面阵分布。因而倒装芯片焊接技术具有小尺寸、高密度、高性能等优点。
  从倒装芯片起,更先进的封装形式(例如晶圆级扇出和TCB)一直是相同核心原理的渐进式改进。未来,随着堆叠需求的增长,密度及精度要求的提升,无焊剂的混合键合工艺有望引领封装范式的下一次转变
  风险提示
  1.半导体行业供需波动风险。
  2.先进封装行业进展及下游应用不及预期的风险。
  3.国产封装厂商及键合设备厂商发展不及预期的风险。
  4.国际贸易政策变化的风险。
  5.相关企业存货和应收账款减值风险。
  6.市场竞争加剧的风险。
  7.公司核心技术人员变动引发的风险。
  8.核心零部件供应的风险。
  9.测算市场空间的误差风险。
  10.研究依据的信息更新不及时,未能充分反映公司最新状况的风险。
 
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