摘要：介紹了全球集成電路封裝測試業(yè)的發(fā)展歷程、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)競爭格局和技術(shù)發(fā)展趨勢，并重點分析我國封裝測試業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀以及面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。研究結(jié)果表明，我國封裝測試業(yè)整體呈穩(wěn)步增長態(tài)勢，本土集成電路市場內(nèi)生增長前景廣闊，內(nèi)資企業(yè)與外資、合資企業(yè)的技術(shù)、規(guī)模差距不斷縮小，我國封測業(yè)面臨前所未有的發(fā)展機(jī)遇。但是國內(nèi)封測業(yè)的發(fā)展也面臨制造業(yè)漲薪潮、大批國際組裝封裝業(yè)向中國大陸轉(zhuǎn)移、整機(jī)發(fā)展對元器件封裝組裝微小型化等要求等重大挑戰(zhàn)。

　　關(guān)鍵字：集成電路封裝測試業(yè);發(fā)展現(xiàn)狀;競爭格局;技術(shù)趨勢

　　1、前言

　　封裝測試是集成電路產(chǎn)業(yè)鏈必不可少的環(huán)節(jié)。封裝是指對通過測試的晶圓進(jìn)行劃片、裝片、鍵合、封裝、電鍍、切筋成型等一系列加工工序而得到的具有一定功能的集成電路產(chǎn)品的過程。隨著技術(shù)進(jìn)步，由于圓片級(WLP)、倒裝焊(FC)以及3維封裝技術(shù)(3D)的出現(xiàn)，顛覆了通常意義上封裝工藝流程。

　　封裝是保護(hù)芯片免受物理、化學(xué)等環(huán)境因素造成的損傷，增強(qiáng)芯片的散熱性能，以及將芯片的I/O端口聯(lián)接到部件級(系統(tǒng)級)的印制電路板(PCB)、玻璃基板等，以實現(xiàn)電氣連接，確保電路正常工作。測試主要是對芯片、電路以及老化后的電路產(chǎn)品的功能、性能測試等，外觀檢測也歸屬于其中。其目的是將有結(jié)構(gòu)缺陷以及功能、性能不符合要求的產(chǎn)品篩選出來。目前，國內(nèi)測試業(yè)務(wù)主要集中在封裝企業(yè)中，通常統(tǒng)稱為封裝測試業(yè)(以下簡稱“封測業(yè)”)。

　　圖1集成電路產(chǎn)業(yè)鏈

　　2、集成電路封裝產(chǎn)業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀

　　(1)集成電路封裝技術(shù)的發(fā)展

　　在集成電路產(chǎn)業(yè)市場和技術(shù)的推動下，集成電路封裝技術(shù)不斷發(fā)展，大體經(jīng)歷以下三個技術(shù)階段的發(fā)展過程：

　　第一階段是1980年之前以為代表的通孔插裝(THD)時代。這個階段技術(shù)特點是插孔安裝到PCB上，主要技術(shù)代表包括TO(三極管)和DIP(雙列直插封裝)，其優(yōu)點是結(jié)實、可靠、散熱好、功耗大，缺點是功能較少，封裝密度及引腳數(shù)難以提高，難以滿足高效自動化生產(chǎn)的要求。

　　第二階段是1980年代開始的表面貼裝(SMT)時代，該階段技術(shù)的主要特點是引線代替針腳，由于引線為翼形或丁形，從兩邊或四邊引出，較THD插裝形式可大大提高引腳數(shù)和組裝密度。最早出現(xiàn)的表面貼裝類型以兩邊或四邊引線封裝為主，主要技術(shù)代表包括SOT(小外形晶體管)、SOP(小外形封裝)、QFP(翼型四方扁平封裝)等。采用該類技術(shù)封裝后的電路產(chǎn)品輕、薄、小，提升了電路性能。性價比高，是當(dāng)前市場的主流封裝類型。

　　在電子產(chǎn)品趨小型化、多功能化需求驅(qū)動下，20世紀(jì)末期開始出現(xiàn)以焊球代替引線、按面積陣列形式分布的表面貼裝技術(shù)。這種封裝的I/O是以置球技術(shù)以及其它工藝把金屬焊球(凸點)矩陣式的分布在基板底部，以實現(xiàn)芯片與PCB板等的外部連接。該階段主要的封裝形式包括球狀柵格陣列封裝(BGA)、芯片尺寸封裝(CSP)、晶圓級芯片封裝(WLP)、多芯片封裝(MCP)等。BGA等技術(shù)的成功開發(fā)，解決了多功能、高集成度、高速低功耗、多引線集成電路電路芯片的封裝問題。

　　第三階段是21世紀(jì)初開始的高密度封裝時代。隨著電子產(chǎn)品進(jìn)一步向小型化和多功能化發(fā)展，依靠減小特征尺寸來不斷提高集成度的方式因為特征尺寸越來越小而逐漸接近極限，以3D堆疊、TSV(硅穿孔)為代表的三維封裝技術(shù)成為繼續(xù)延續(xù)摩爾定律的最佳選擇。其中3D堆疊技術(shù)是把不同功能的芯片或結(jié)構(gòu)，通過堆疊技術(shù)，使其在Z軸方向上形成立體集成和信號連通以及圓片級、芯片級、硅帽封裝等封裝和可靠性技術(shù)為目標(biāo)的三維立體堆疊加工技術(shù)，用于微系統(tǒng)集成。TSV是通過在芯片和芯片之間、晶圓和晶圓之間制作垂直導(dǎo)通，實現(xiàn)芯片之間互連的最新技術(shù)。與以往IC封裝鍵合和使用凸點的疊加技術(shù)不同，三維封裝技術(shù)能夠使芯片在三維方向堆疊的密度最大，外形尺寸最小，大大改善芯片速度和低功耗的性能。為了在允許的成本范圍內(nèi)跟上摩爾定律的步伐，在主流器件設(shè)計和生產(chǎn)過程中采用三維互聯(lián)技術(shù)將會成為必然。

　　目前，全球集成電路封裝技術(shù)的主流正處在第二階段，3D疊裝、TSV等三維封裝技術(shù)還處于研發(fā)中，僅少數(shù)業(yè)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)如三星、長電科技等在某些特殊領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)少量應(yīng)用。現(xiàn)階段，封裝測試技術(shù)的應(yīng)用范圍及代表性產(chǎn)品如下表所示：

　　表1封裝技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域及代表性封裝型式

　　(2)多種技術(shù)并存發(fā)展格局將長期存在

　　經(jīng)過60多年的發(fā)展，集成電路產(chǎn)業(yè)隨著電子產(chǎn)品小型化、智能化、多功能化的發(fā)展趨勢，技術(shù)水平、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)規(guī)模等都取得舉世矚目的成就。就集成電路封裝類型而言，在它的三個階段發(fā)展過程中，已出現(xiàn)了幾十種不同外型尺寸、不同引線結(jié)構(gòu)、不同引線間距、不同連接方式的電路。由于它們對應(yīng)不同的應(yīng)用需求，如，在功能上有大功率、多引線、高頻、光電轉(zhuǎn)換等，在中國及全球多元化的市場上，目前及未來較長一段時間內(nèi)都將呈現(xiàn)并存發(fā)展的格局：(1)直插封裝工藝成熟、操作簡單、功能較單一，雖然市場需求呈緩慢下降的趨勢，但今后幾年內(nèi)仍有巨大的市場空間;(2)表面貼裝工藝中，兩邊或四邊引線封裝技術(shù)如SOP、PLCC、QFP、QFN、DFN等已發(fā)展成熟，由于其引腳密度大大增加且可實現(xiàn)較多功能，應(yīng)用非常普遍，目前擁有三類中最大的市場容量，未來幾年總體規(guī)模將保持穩(wěn)定;面積陣列封裝技術(shù)如WLCSP、BGA、LGA、CSP等技術(shù)含量較高、集成度更高，現(xiàn)階段產(chǎn)品利潤高，產(chǎn)品市場處于快速增長階段，但基數(shù)仍然相對較小;(3)高密度封裝工藝如3D堆疊、TSV等仍處于研發(fā)階段，鑒于該類技術(shù)在提高封裝密度方面的優(yōu)異表現(xiàn)，待實用化后將迎來巨大的市場空間。

　　我國目前集成電路封裝市場中，DIP、SOP、QFP、QFN/DFN等傳統(tǒng)封裝仍占據(jù)我國市場的主體，約占70%以上的封裝市場份額;BGA、CSP、WLCSP、FC、TSV、3D堆疊等先進(jìn)封裝技術(shù)只占到總產(chǎn)量的約20%。主要市場參與者包括大量的中小企業(yè)、部分技術(shù)領(lǐng)先的國內(nèi)企業(yè)和合資企業(yè)，市場競爭最為激烈。華潤安盛科技等中等規(guī)模國內(nèi)企業(yè)由于工藝成熟、在直插封裝和表面貼裝中的兩邊或四邊引線封裝方面有技術(shù)創(chuàng)新，質(zhì)量管理和成本控制領(lǐng)先，近幾年來，經(jīng)濟(jì)社會效益好，企業(yè)發(fā)展快。在表面貼裝的面積陣列封裝領(lǐng)域，除了有技術(shù)、市場優(yōu)勢的跨國企業(yè)外，我國長電科技、通富微電、華天科技等企業(yè)憑借其自身的技術(shù)優(yōu)勢和國家重大科技專項的支持，逐步接近甚至部分超越了國際先進(jìn)水平。高密度封裝工藝目前仍處于研發(fā)階段，尚未實現(xiàn)量產(chǎn)。

　　表2國內(nèi)集成電路封裝測試行業(yè)競爭特征

　　3、我國封裝測試行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

　　(1)封裝測試業(yè)整體呈穩(wěn)步增長態(tài)勢

　　最初的集成電路封測業(yè)，在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中，相對技術(shù)和資金門檻較低，屬于產(chǎn)業(yè)鏈中的“勞動密集型”。由于我國發(fā)展集成電路封裝業(yè)具有成本和市場地緣優(yōu)勢，封測業(yè)相對發(fā)展較早。在國發(fā)[2000]18號《鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》頒布以后，在優(yōu)惠政策鼓勵和政府資金支持下，外資(包括臺資、港資)企業(yè)在中國設(shè)廠、海外歸國留學(xué)人員紛紛回國創(chuàng)辦企業(yè)，中資、民資大量投資集成電路企業(yè)，我國集成電路設(shè)計業(yè)、晶圓制造業(yè)也取得了長足的發(fā)展。目前我國已形成集成電路設(shè)計、晶圓制造和封裝測試三業(yè)并舉的發(fā)展格局，封測業(yè)的技術(shù)含量越來越高，在集成電路產(chǎn)品的成本中占比也日益增加。

　　我國的封測業(yè)一直占據(jù)我國集成電路產(chǎn)業(yè)市場的半壁江山。在2001-2010年間，我國封測業(yè)除了2008和2009年小幅下滑以外，每年的增長率均高于8%。近幾年，國內(nèi)集成電路設(shè)計業(yè)和晶圓制造業(yè)增速明顯加快，封測業(yè)增速相對緩慢，但封測業(yè)整體規(guī)模處于穩(wěn)定增長階段。據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(CSIA)統(tǒng)計，我國近幾年封測業(yè)銷售額增長趨勢如下表所示，從2012年起，銷售額已超過1000億元，2013年銷售額為1,098.85億元，同比增長6.1%。

　　表32006-2013年我國集成電路封裝測試行業(yè)銷售額及增長情況

　　資料來源：中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會《中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r報告(2014年版)》

　　圖2為我國2006-2013年間集成電路產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。從圖2可以看出，封測業(yè)仍然是集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中占比最大的環(huán)節(jié)，占集成電路產(chǎn)業(yè)比重穩(wěn)定在43%-51%之間。我國未來集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展將會不斷優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，在保持封測業(yè)持續(xù)增長的情況下，設(shè)計業(yè)、晶圓制造業(yè)的占比增加，整個產(chǎn)業(yè)的銷售“蛋糕”將加大。

　　圖22006-2013年我國集成電路產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

　　資料來源：中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會《中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r報告(2014年版)》

　　(2)國內(nèi)企業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)規(guī)模進(jìn)一步提升

　　過去，國內(nèi)企業(yè)的技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)規(guī)模落后于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的外資、合資企業(yè)，但隨著時間的推移，國內(nèi)企業(yè)的技術(shù)水平發(fā)展迅速，產(chǎn)業(yè)規(guī)模得到進(jìn)一步提升。業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的企業(yè)，長電科技、通富微電、華天科技等三大國內(nèi)企業(yè)的技術(shù)水平和海外基本同步，如銅制程技術(shù)(用銅絲替代金絲，節(jié)約成本)、晶圓級封裝，3D堆疊封裝等。在量產(chǎn)規(guī)模上，BGA封裝在三大國內(nèi)封測企業(yè)都已經(jīng)批量出貨，WLP封裝也有億元級別的訂單，SiP系統(tǒng)級封裝的訂單量也在億元級別。長電科技2013年已躋身全球第六大封測企業(yè)，排名較2012年前進(jìn)一位。其它企業(yè)也取得了很大發(fā)展。

　　目前，國內(nèi)三大封測企業(yè)憑借資金、客戶服務(wù)和技術(shù)創(chuàng)新能力，已與業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的外資、合資企業(yè)一并位列我國封測業(yè)第一梯隊;第二梯隊則是具備一定技術(shù)創(chuàng)新能力、高速成長的中等規(guī)模國內(nèi)企業(yè)，該類企業(yè)專注于技術(shù)應(yīng)用和工藝創(chuàng)新，主要優(yōu)勢在低成本和高性價比;第三梯隊是技術(shù)和市場規(guī)模均較弱的小型企業(yè)，缺乏穩(wěn)定的銷售收入，但企業(yè)數(shù)量卻最多。

　　表4國內(nèi)集成電路封裝測試企業(yè)類別

　　4、我國封測業(yè)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

　　目前我國封測業(yè)正迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。首先，國內(nèi)封測業(yè)已有了一定的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，封裝技術(shù)已接近國際先進(jìn)水平，2013年我國集成電路封測業(yè)收入排名前10企業(yè)中，已有3家是國內(nèi)企業(yè)。近年來國家出臺的《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)進(jìn)一步鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》(國發(fā)〔2011〕4號)，2014年6月國務(wù)院印發(fā)的《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》等有關(guān)政策文件，進(jìn)一步加大了對集成電路產(chǎn)業(yè)的支持，國內(nèi)新興產(chǎn)業(yè)市場的拉動，也促進(jìn)了集成電路產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展。海思半導(dǎo)體、展訊、銳迪科微電子、大唐半導(dǎo)體設(shè)計有限公司等國內(nèi)設(shè)計企業(yè)的崛起將為國內(nèi)封測企業(yè)帶來更多的發(fā)展機(jī)會。

　　表52013年國內(nèi)IC封測業(yè)收入排名前10企業(yè)

　　資料來源：中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會《中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r報告(2014年版)》

　　此外，由于全球經(jīng)濟(jì)恢復(fù)緩慢，加上人力成本等諸多原因，國際半導(dǎo)體大公司產(chǎn)業(yè)布局正面臨大幅調(diào)整，關(guān)停轉(zhuǎn)讓下屬封測企業(yè)的動作頻繁發(fā)生，如：日本松下集團(tuán)已將在印度尼西亞、馬來西亞、新加坡的3家半導(dǎo)體工廠出售。日本松下在中國上海和蘇州的封測企業(yè)也在尋求出售或合作伙伴。英特爾近期也表示，該公司將在2014年的二、三兩個季度內(nèi)，將已關(guān)閉工廠的部分業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移至英特爾位于中國等地現(xiàn)有的組裝和測試工廠中。歐美日半導(dǎo)體巨頭持續(xù)從封測領(lǐng)域退出，對國內(nèi)封測業(yè)的發(fā)展也非常有利。

　　但是，國內(nèi)封測業(yè)的發(fā)展也面臨制造業(yè)漲薪潮(成本問題)、大批國際組裝封裝業(yè)向中國大陸轉(zhuǎn)移(市場問題)、整機(jī)發(fā)展對元器件封裝組裝微小型化等要求(技術(shù)問題)等重大挑戰(zhàn)。國內(nèi)封測企業(yè)必須通過增強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新能力、加大成本控制、提升管理能力等措施，才能在瞬息萬變的市場競爭中立于不敗之地。

　　5、結(jié)束語

　　目前，集成電路封裝根據(jù)電路與PCB等系統(tǒng)板的連接方式，可大致分為直插封裝、表面貼裝、高密度封裝三大類型。國內(nèi)封裝業(yè)主要以直插封裝和表面貼裝中的兩邊或四邊引線封裝為主，這兩大封裝類型約占我國70%的市場份額。國內(nèi)長電科技、通富微電、華天科技等企業(yè)已成功開發(fā)了BGA、WLCSP、LGA等先進(jìn)封裝技術(shù)，另有部分技術(shù)實力較強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)效益好的企業(yè)也正在加大對面積陣列封裝技術(shù)的研發(fā)力度，滿足市場對中高端電路產(chǎn)品的需求。隨著電子產(chǎn)品繼續(xù)呈現(xiàn)薄型化、多功能、智能化特點，未來集成電路封裝業(yè)將向多芯片封裝、3D封裝、高密度、薄型化、高集成度的方向發(fā)展。

　　由于我國封測產(chǎn)業(yè)已具備一定基礎(chǔ)，隨著我國集成電路設(shè)計企業(yè)的崛起和歐美日國際半導(dǎo)體巨頭逐漸退出封測業(yè)，我國封測產(chǎn)業(yè)面臨前所未有的發(fā)展機(jī)遇，同時也需要應(yīng)對各種挑戰(zhàn)。展望未來，國內(nèi)封測企業(yè)必須通過增強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新能力、加大成本控制、提升管理能力等措施，才能在瞬息萬變的市場競爭中立于不敗之地。我國的封裝業(yè)發(fā)展前途一片光明。

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