半导体晶元打磨毕业论文

晶圆是由多晶硅或单晶硅硅棒切割而成的，而硅棒的生产是由一定晶向的“种子”慢慢生长起来的，这里只是形象的比喻，种子是慢慢旋转上升，从里面拉升出硅棒，因为是旋转上升，显然形成的硅棒是圆柱状拉。那切割下来的晶圆就是圆形咯！其实好像晶圆也要经过打磨，免得在运输过程中因为一些突出的部位比较脆弱导致整块晶圆易碎！

台积电开启晶圆代工时代，成为集成电路中最为重要的一个环节。 1987 年，台积电的成立开启了 晶圆代工时代，尤其在得到了英特尔的认证以后，晶圆代工被更多的半导体厂商所接受。晶圆代工 打破了 IDM 单一模式，成就了晶圆代工+IC 设计模式。目前，半导体行业垂直分工成为了主流， 新进入者大多数拥抱 fabless 模式，部分 IDM 厂商也在逐渐走向 fabless 或者 fablite 模式。

全球晶圆代工市场一直呈现快速增长，未来有望持续 。晶圆代工+IC 设计成为行业趋势以后，受益 互联网、移动互联网时代产品的强劲需求，整个行业一直保持快速增长，以台积电为例，其营业收 入从 1991 年的 1.7 亿美元增长到 2019 年的 346 亿美元，1991-2019 年，CAGR 为 21%。2019 年全球晶圆代工市场达到了 627 亿美元，占全球半导体市场约 15%。未来进入物联网时代，在 5G、 人工智能、大数据强劲需求下，晶圆代工行业有望保持持续快速增长。

晶圆代工行业现状：行业呈现寡头集中。 晶圆代工是制造业的颠覆，呈现资金壁垒高、技术难度大、 技术迭代快等特点，也因此导致了行业呈现寡头集中，其中台积电是晶圆代工行业绝对的领导者， 营收占比超过 50%，CR5 约为 90%。

晶圆代工行业资金壁垒高。 晶圆代工厂的资本性支出巨大，并且随着制程的提升，代工厂的资本支 出中枢不断提升。台积电资本支出从 11 年的 443 亿元增长到 19 年的 1094 亿元，CAGR 为 12%。 中芯国际资本性支出从 11 年的 30 亿元增长到了 19 年的 131 亿元，CAGR 为 20%，并且随着 14 nm 及 N+1 制程的推进，公司将显著增加 2020 年资本性支出，计划为 455 亿元。巨额投资将众多 追赶者挡在门外，新进入者难度极大。

随着制程提升，晶圆代工难度显著提升。 随着代工制程的提升，晶体管工艺、光刻、沉积、刻蚀、 检测、封装等技术需要全面创新，以此来支撑芯片性能天花板获得突破。

晶体管工艺持续创新。 传统的晶体管工艺为 bulk Si，也称为体硅平面结构（Planar FET）。 随着 MOS 管的尺寸不断的变小，即沟道的不断变小，会出现各种问题，如栅极漏电、泄漏功 率大等诸多问题，原先的结构开始力不从心，因此改进型的 SOI MOS 出现，与传统 MOS 结 构主要区别在于：SOI 器件具有掩埋氧化层，通常为 SiO2，其将基体与衬底隔离。由于氧化 层的存在，消除了远离栅极的泄漏路径，这可以降低功耗。随着制程持续提升，常规的二氧 化硅氧化层厚度变得极薄，例如在 65nm 工艺的晶体管中的二氧化硅层已经缩小仅有 5 个氧 原子的厚度了。二氧化硅层很难再进一步缩小了，否则产生的漏电流会让晶体管无法正常工 作。因此在 28nm 工艺中，高介电常数（K）的介电材料被引入代替了二氧化硅氧化层（又称 HKMG 技术）。随着设备尺寸的缩小，在较低的技术节点，例如 22nm 的，短沟道效应开始 变得更明显，降低了器件的性能。为了克服这个问题，FinFET 就此横空出世。FinFET 结构 结构提供了改进的电气控制的通道传导，能降低漏电流并克服一些短沟道效应。目前先进制 程都是采用 FinFET 结构。

制程提升，需要更精细的芯片，光刻机性能持续提升。 负责“雕刻”电路图案的核心制造设备是光刻机，它是芯片制造阶段最核心的设备之一，光刻机的精度决定了制程的精度。第四 代深紫外光刻机分为步进扫描投影光刻机和浸没式步进扫描投影光刻机，其中前者能实现最 小 130-65nm 工艺节点芯片的生产，后者能实现最小 45-22nm 工艺节点芯片的生产。通过多 次曝光刻蚀，浸没式步进扫描投影光刻机能实现 22/16/14/10nm 芯片制作。到了 7/5nm 工艺， DUV 光刻机已经较难实现生产，需要更为先进的 EUV 光刻机。EUV 生产难度极大，零部件 高达 10 万多个，全球仅 ASML 一家具备生产能力。目前 EUV 光刻机产量有限而且价格昂 贵，2019 年全年，ASML EUV 销量仅为 26 台，单台 EUV 售价高达 1.2 亿美元。

晶圆代工技术迭代快，利于头部代工厂。 芯片制程进入 90nm 节点以后，技术迭代变快，新的制程 几乎每两到三年就会出现。先进制程不但需要持续的研发投入，也需要持续的巨额资本性支出，而 且新投入的设备折旧很快，以台积电为例，新设备折旧年限为 5 年，5 年以后设备折旧完成，生产 成本会大幅度下降，头部厂商完成折旧以后会迅速降低代工价格，后进入者难以盈利。

2.1摩尔定律延续，技术难度与资本投入显著提升

追寻摩尔定律能让消费者享受更便宜的 算 力，晶圆代工是推动摩尔定律最重要的环节。 1965 年， 英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔提出，当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目， 约每隔 18-24 个月便会增加一倍，性能也将提升一倍，这也是全球电子产品整体性能不断进化的核 心驱动力，以上定律就是著名的摩尔定律。换而言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔 18- 24 个月翻一倍以上。推动摩尔定律的核心内容是发展更先进的制程，而晶圆代工是其中最重要的 环节。

摩尔定律仍在延续。 市场上一直有关于摩尔定律失效的顾虑，但是随着 45nm、28nm、10nm 持续 的推出，摩尔定律仍然保持着延续。台积电在 2018 年推出 7nm 先进工艺，2020 年开始量产 5nm， 并持续推进 3nm 的研究，预计 2022 年量产 3nm 工艺。IMEC 更是规划到了 1nm 的节点。此外， 美国国防高级研究计划局进一步提出了先进封装、存算一体、软件定义硬件处理器三个未来发展研 究与发展方向，以此来超越摩尔定律。在现在的时间点上来看，摩尔定律仍然在维持，但进一步提 升推动摩尔定律难度会显著提升。

先进制程资本性投入进一步飙升 。根据 IBS 的统计，先进制程资本性支出会显著提升。以 5nm 节 点为例，其投资成本高达数百亿美金，是 14nm 的两倍，是 28nm 的四倍。为了建设 5nm 产线， 2020 年，台积电计划全年资本性将达到 150-160 亿美元。先进制程不仅需要巨额的建设成本，而 且也提高了设计企业的门槛，根据 IBS 的预测，3nm 设计成本将会高达 5-15 亿美元。

3nm 及以下制程需要采用全新的晶体管工艺。 FinFET 已经历 16nm/14nm 和 10nm/7nm 两个工艺 世代，随着深宽比不断拉高，FinFET 逼近物理极限，为了制造出密度更高的芯片，环绕式栅极晶 体管（GAAFET，Gate-All-Ground FET）成为新的技术选择。不同于 FinFET，GAAFET 的沟道被 栅极四面包围，沟道电流比三面包裹的 FinFET 更加顺畅，能进一步改善对电流的控制，从而优化 栅极长度的微缩。三星、台积电、英特尔均引入 GAA 技术的研究，其中三星已经先一步将 GAA 用 于 3nm 芯片。如果制程到了 2nm 甚至 1nm 时，GAA 结构也许也会失效，需要更为先进的 2 维 、 甚至 3 维立体结构，目前微电子研究中心（Imec）正在开发面向 2nm 的 forksheet FET 结构。

3nm 及以下制程，光刻机也需要升级。 面向 3nm 及更先进的工艺，芯片制造商或将需要一种称为 高数值孔径 EUV（high-NA EUV）的光刻新技术。根据 ASML 年报，公司正在研发的下一代极紫 外光刻机将采用 high-NA 技术，有更高的数值孔径、分辨率和覆盖能力，较当前的 EUV 光刻机将 提高 70%。ASML 预测高数值孔径 EUV 将在 2022 年以后量产。

除上面提到巨额资本与技术难题以外，先进制程对沉积与刻蚀、检测、封装等环节也均有更高的要 求。正是因为面临巨大的资本和技术挑战，目前全球仅有台积电、三星、intel 在进一步追求摩尔定 律，中芯国际在持续追赶，而像联电、格罗方德等晶圆代工厂商已经放弃了 10nm 及以下制程工艺 的研发，全面转向特色工艺的研究与开发。先进制程的进一步推荐节奏将会放缓，为中芯国际追赶 创造了机会。

2.2先进制程占比持续提升，成熟工艺市场不断增长

高性能芯片需求旺盛，先进制程占比有望持续提升。 移动终端产品、高性能计算、 汽车 电子和通信 及物联网应用对算力的要求不断提升，要求更为先进的芯片，同时随着数据处理量的增加，存储芯 片的制程也在不断升级，先进制程的芯片占比有望持续提升。根据 ASML2018 年底的预测，到 2025 年，12 寸晶圆的先进制程占比有望达到 2/3。2019 年中，台积电 16nm 以上和以下制程分别占比 50%，根据公司预计，到 2020 年，16nm 及以下制程有望达到 55%。

CPU、逻辑 IC、存储器等一般采用先进制程（12 英寸），而功率分立器件、MEMS、模拟、CIS、 射频、电源芯片等产品（从 6μm 到 40nm 不等）则更多的采用成熟工艺（8 寸片）。 汽车 、移动 终端及可穿戴设备中超过 70%的芯片是在不大于 8 英寸的晶圆上制作完成。相比 12 寸晶圆产线，8 寸晶圆制造厂具备达到成本效益生产量要求较低的优势，因此 8 寸晶圆和 12 寸晶圆能够实现优 势互补、长期共存。

受益于物联网、 汽车 电子的快速发展，MCU、电源管理 IC、MOSFET、ToF、传感器 IC、射频芯 片等需求持续快速增长。 社会 已经从移动互联网时代进入了物联网时代，移动互联网时代联网设备 主要是以手机为主，联网设备数量级在 40 亿左右，物联网时代，设备联网数量将会成倍增加，高 通预计到 2020 年联网 设备数量有望达到 250 亿以上。飙升的物联网设备需要需要大量的成熟工艺 制程的芯片。以电源管理芯片为例，根据台积电年报数据，公司高压及电源管理晶片出货量从 2014 年的 1800 万片（8 寸）增长到 2019 年的 2900 万片，CAGR 为 10%。根据 IHS 的预测，成熟晶 圆代工市场规模有望从 2020 年的 372 亿美元增长到 2025 年的 415 亿美元。

特色工艺前景依旧广阔，主要代工厂积极布局特色工艺。 巨大的物联网市场前景，吸引了众多 IC 设计公司开发新产品。晶圆代工企业也瞄准了物联网的巨大商机，频频推出新技术，配合设计公司 更快、更好地推出新一代芯片，助力物联网产业高速发展。台积电和三星不仅在先进工艺方面领先布局，在特色工艺方面也深入布局，例如台积电在图像传感器领域、三星在存储芯片领域都深入布 局。联电、格罗方德、中芯国际、华虹半导体等代工厂也全面布局各自的特色工艺，在射频、 汽车 电子、IOT 等领域，形成了各自的特色。

5G 时代终端应用数据量爆炸式提升增加了对半导体芯片的需求，晶圆代工赛道持续繁荣。 随着对 于 5G 通信网络的建设不断推进，不仅带动数据量的爆炸式提升，要求芯片对数据的采集、处理、 存 储 效率更高，而且也催生了诸多 4G 时代难以实现的终端应用，如物联网、车联网等，增加了终 端对芯片的需求范围。对于芯片需求的增长将使得下游的晶圆代工赛道收益，未来市场前景极其广 阔。根据 IHS 预测，晶圆代工市场规模有望从 2020 年的 584 亿美元，增长到 2025 年的 857 亿美 元，CAGR 为 8%。

3.15G 推动手机芯片需求量上涨

5G 手机渗透率快速提升。手机已经进入存量时代，主要以换机为主。2019 年全球智能手机出货量 为 13.7 亿部，2020 年受疫情影响，IDC 等预测手机总体出货量为 12.5 亿台，后续随着疫情的恢 复以及 5G 产业链的成熟，5G 手机有望快速渗透并带动整个手机出货。根据 IDC 等机构预测，5G 手机出货量有望从 2020 年的 1.83 增长到 2024 年的 11.63 亿台，CAGR 为 59%。

5G 手机 SOC、存储和图像传感器全面升级，晶圆代工行业充分受益。 消费者对手机的要求越来越 高，需要更清晰的拍照功能、更好的 游戏 体验、多任务处理等等，因此手机 SOC 性能、存储性能、 图像传感器性能全面提升。目前旗舰机的芯片都已经达到了 7nm 制程，随着台积电下半年 5 nm 产 能的释放，手机 SOC 有望进入 5nm 时代。照片精度的提高，王者荣耀、吃鸡等大型手游和 VLOG 视频等内容的盛行，对手机闪存容量和速度也提出了更高的要求，LPDDR5 在 2020 年初已经正式 亮相小米 10 系列和三星 S20 系列，相较于上一代的 LPDDR4，新的 LPDDR5 标准将其 I/O 速 度从 3200MT/s 提升到 6400MT/s，理论上每秒可以传输 51.2GB 的数据。相机创新是消费者更 换新机的主要动力之一，近些年来相机创新一直在快速迭代，一方面，多摄弥补了单一相机功能不 足的缺点，另一方面，主摄像素提升带给消费者更多的高清瞬间，这两个方向的创新对晶圆及代工 的需求都显著提升。5G 时代，手机芯片晶圆代工市场将会迎来量价齐升。

5G 手机信号频段增加，射频前端芯片市场有望持续快速增长。射频前端担任信号的收发工作，包 括低噪放大器、功率放大器、滤波器、双工器、开关等。相较于 4G 频段，5G 的频段增加了中高 频的 Sub-6 频段，以及未来的更高频的毫米波频段。根据 yole 预测，射频前端市场有望从 2018 年 的 149 亿美元，增长到 2023 年的 313 亿美元，CAGR 为 16%。

3.2云计算前景广阔，服务器有望迎来快速增长

2020 年是国内 5G 大规模落地元年，有望带来更多数据流量需求 。据中国信通院在 2019 年 12 月 份发布的报告，2020 年中国 5G 用户将从去年的 446 万增长到 1 亿人，到 2024 年我国 5G 用户 渗透率将达到 45%，人数将超过 7.7 亿人，全球将达到 12 亿人，5G 用户数的高增长带来流量的 更高增长。

5G 时代来临，云计算产业前景广阔。 进入 5G 时代，IoT 设备数量将快速增加，同时应用的在线 使用需求和访问流量将快速爆发，这将进一步推动云计算产业规模的增长。根据前瞻产业研究院的 报告，2018 年中国云计算产业规模达到了 963 亿元，到 2024 年有望增长到 4445 亿元，CAGR 为 29%，产业前景广阔。

边缘计算是云计算的重要补充，迎来新一轮发展高潮。 根据赛迪顾问的数据，2018 年全球边缘计 算市场规模达到 51.4 亿美元，同比增长率 57.7%，预计未来年均复合增长率将超过 50%。而中国 边缘计算市场规模在 2018 年达到了 77.4 亿元，并且 2018-2021 将保持 61%的年复合增长率，到 2021 年达到 325.3 亿元。

服务器大成长周期确定性强。 服务器短期拐点已现，受益在线办公和在线教育需求旺盛，2020 年 服务器需求有望维持快速增长。长期来看，受益于 5G、云计算、边缘计算强劲需求，服务器销量 有望保持持续高增长。根据 IDC 预测，2024 年全球服务器销量有望达到 1938 万台，19-24 年， CAGR 为 13%。

服务器半导体需求持续有望迎来快速增长，晶圆代工充分受益。 随着服务器数量和性能的提升，服 务器逻辑芯片、存储芯片对晶圆的需求有望快速增长，根据 Sumco 的预测，服务器对 12 寸晶圆 需求有望从 2019 年的 80 万片/月，增长到 2024 年的 158 万片/月，19-24 年 CAGR 为 8%。晶圆 代工市场有望充分受益服务器芯片量价齐升。

3.3三大趋势推动 汽车 半导体价值量提升

传统内燃机主要价值量主要集中在其动力系统。 而随着人们对于 汽车 出行便捷性、信息化的要求逐 渐提高， 汽车 逐步走向电动化、智能化、网联化，这将促使微处理器、存储器、功率器件、传感器、 车载摄像头、雷达等更为广泛的用于 汽车 发动机控制、底盘控制、电池控制、车身控制、导航及车 载 娱乐 系统中， 汽车 半导体产品的用量显著增加。

车用半导体有望迎来加速增长。 根据 IHS 的报告，车用半导体销售额 2019 年为 410 亿美元，13- 19 年 CAGR 为 8%。随着 汽车 加速电动化、智能化、网联化，车用芯片市场规模有望迎来加速， 根据 Gartner 的数据，全球 汽车 半导体市场 2019 年销售规模达 410.13 亿美元，预计 2022 年有望 达到 651 亿美元，占全球半导体市场规模的比例有望达到 12%，并成为半导体下游应用领域中增 速最快的部分。

自动驾驶芯片要求高，有望进一步拉动先进制程需求。 自动驾驶是通过雷达、摄像头等将采集车辆 周边的信息，然后通过自动驾驶芯片处理数据并给出反馈，以此降低交通事故的发生率、提高城市 中的运载效率并降低驾驶员的驾驶强度。自动驾驶要求多传感器之间能够及时、高效地传递信息， 并同时完成路线规划和决策，因此需要完成大量的数据运算和处理工作。随着自动驾驶级别的上升， 对于芯片算力的要求也越高，产生的半导体需求和价值量也随之水涨船高。英伟达自动驾驶芯片随 着自动驾驶级别的提升，芯片制程也显著提升，最早 Drive PX 采用的是 20nm 工艺，而最新 2019 年发布的 Drive AGX Orin 将会采用三星 8nm 工艺。根据英飞凌的预测，自动驾驶给 汽车 所需要的 半导体价值带来相当可观的增量，一辆车如果实现 Level2 自动驾驶，半导体价值增量就将达到 160 美元，若自动驾驶级别达到 level4&5，增量将会达到 970 美元。

3.4IoT 快速增长，芯片类型多

随着行业标准完善、技术不断进步、政策的扶持，全球物联网市场有望迎来爆发性增长。GSMA 预 测，中国 IOT 设备联网数将会从 2019 年的 36 亿台， 增到 到 2025 年的 80 亿台，19-25 年 CAGR 为 17.3%。根据全球第二大市场研究机构 MarketsandMarkets 的报告，2018 年全球 IoT 市场规模 为 795 亿美元，预计到 2023 年将增长到 2196 亿美元，18-23 年 CAGR 为 22.5%。

物联网的发展需要大量芯片支撑，半导体市场规模有望迎来进一步增长 。物联网感知层的核心部件 是传感器系统，产品需要从现实世界中采集图像、温度、声音等多种信息，以实现对于所处场景的 智能分析。感知需要向设备中植入大量的 MEMS 芯片，例如麦克风、陀螺仪、加速度计等；设备 互通互联需要大量的通信芯片，包括蓝牙、WIFI、蜂窝网等；物联网时代终端数量和数据传输通道 数量大幅增加，安全性成为最重要的需求之一，为了避免产品受到恶意攻击，需要各种类型的安全 芯片作支持；同时，身份识别能够保障信息不被盗用，催生了对于虹膜识别和指纹识别芯片的需求； 作为物联网终端的总控制点，MCU 芯片更是至关重要，根据 IC Insights 的预测，2018 年 MCU 市 场规模增长 11%，预计未来四年内 CAGR 达 7.2%，到 2022 年将超过 240 亿美元。

4.1 国内 IC 设计企业快速增长，代工需求进一步放量

国内集成电路需求旺盛，有望持续维持快速增长。 国内集成电路市场需求旺盛，从 2013 年的 820 亿美元快速增长到 2018 年的 1550 亿美元，CAGR 为 13.6%，IC insight 预测，到 2023 年，中国 集成电路市场需求有望达到 2290 亿美元，CAGR 为 8%。但是同时，国内集成电路自给率也严重 不足，2018 年仅为 15%，IC insight 在 2019 年预测，到 2023 年，国内集成电路自给率为 20%。

需求驱动，国内 IC 设计快速成长。 在市场巨大的需求驱动下，国内 IC 设计企业数量快速增加，尤 其近几年，在国内政策的鼓励下，以及中美贸易摩擦大的背景下，IC 设计企业数量加速增加，2019 年底，国内 IC 设计企业数量已经达到了 1780 家，2010-2019 年，CAGR 为 13%。根据中芯国际 的数据，国内 IC 设计公司营收 2020 年有望达到 480 亿美元，2011-2020 年 CAGR 为 24%，远 高于同期国际 4%的复合增长率。

国内已逐步形成头部 IC 设计企业。 根据中国半导体行业协会的统计，2019 年营收前十的入围门槛 从 30 亿元大幅上升到 48 亿元，这十大企业的增速也同样十分惊人，达到 47%。国内 IC 企业逐步 做大做强，部分领域已经形成了一些头部企业：手机 SoC 芯片领域有华为海思、中兴微电子深度 布局；图像传感领域韦尔豪威大放异彩；汇顶 科技 于 2019 年引爆了光学屏下指纹市场；卓胜微、 澜起 科技 分别在射频开关和内存接口领域取得全球领先。IC 设计企业快速成长有望保持对晶圆代 工的强劲需求。

晶圆代工自给率不足。 中国是全球最大的半导体需求市场，根据中芯国际的预测，2020 年中国对 半导体产品的需求为 2130 亿美元，占全球总市场份额为 49%，但是与之相比的是晶圆代工市场份 额严重不足，根据拓墣研究的数据，2020Q2，中芯国际和华虹半导体份额加起来才 6%，晶圆代 工自给率严重不足，尤其考虑到中国 IC 设计企业数量快速增长，未来的需求有望持续增长，而且， 美国对华为等企业的禁令，更是让我们意识到了提升本土晶圆代工技术和产能的重要性。

4.2政策与融资支持，中国晶圆代工企业迎来良机（略）

晶圆代工需求不断增长，但国内自给严重不足，受益需求与国内政策双重驱动，国内晶圆代工迎来 良机。建议关注：国内晶圆代工龙头，突破先进制程瓶颈的中芯国际-U、特色化晶 圆代工与功率半导体 IDM 双翼发展的华润微华润微、坚持特色工艺，盈利能力强的华虹半导体华虹半导体。

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（报告观点属于原作者，仅供参考。作者：东方证券，蒯剑、马天翼）

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半导体晶圆行业的产业链上游企业为中游制造厂商提供生产所需的一切原材料、设备以及线路设计，中游企业负责半导体晶圆的加工制造和封装测试，下游则涉及产品的最终应用。

晶圆是指制作硅半导体集成电路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆。目前国内晶圆生产线以8英寸和12英寸为主。硅材料占比约为整个半导体市场的 95%，其他材料主要是化合物半导体材料，以第二代半导体材料 GaAs 晶圆和第三代半导体材料 SiC，GaN 晶圆为主。其中，硅晶圆以逻辑芯片，存储芯片等等为主，是应用最广泛的半导体晶圆材料。GaAs 晶圆以射频芯片为主，主要应用场景是低压，高频率;第三代半导体材料以高功率，高频率芯片为主，主要应用场景是大频率，高功率。

——全球晶圆整体保持稳定

受终端半导体市场需求上行影响，半导体晶圆制造产能也随之提升，根据IC Insight数据，2018年全球晶圆产能为1945万片/月，预计到2022年全球晶圆产能将上升至2391万片/月，较2018年增长22.93%，年复合增长率为5.3%。

根据IC Insight统计数据，2018年中国晶圆产能243万片/月(等效于8寸晶圆)，中国大陆晶圆产能占全球晶圆产能12.5%。根据IC Insight对未来产能扩张预测，随着半导体制造硅晶圆产能持续向中国转移，2022年中国大陆晶圆厂产能将达410万片/月，占全球产能17.15%。2018-2022年中国硅晶圆产能的年均复合增长率达14%，远高于全球产能年均复合增长率5.3%。

—— 更多数据参考前瞻产业研究院发布的《半导体硅片、外延片行业市场前景预测与投资战略规划分析报告》

长电 科技 是全球领先的集成电路制造和技术服务提供商，提供全方位的芯片成品制造一站式服务，包括集成电路的系统集成、设计仿真、技术开发、产品认证、晶圆中测、晶圆级中道封装测试、系统级封装测试、芯片成品测试并可向世界各地的半导体客户提供直运服务。

通过高集成度的晶圆级（WLP）、2.5D/3D、系统级（SiP）封装技术和高性能的倒装芯片和引线互联封装技术，长电 科技 的产品、服务和技术涵盖了主流集成电路系统应用，包括网络通讯、移动终端、高性能计算、车载电子、大数据存储、人工智能与物联网、工业智造等领域。长电 科技 在全球拥有23000多名员工，在中国、韩国和新加坡设有六大生产基地和两大研发中心，在逾22个国家和地区设有业务机构，可与全球客户进行紧密的技术合作并提供高效的产业链支持。

随着市场对便携式移动数据访问设备的需求快速增长，市场对功能融合和封装复杂性的要求也在提升。同时对更高集成度，更好电气性能、更低时延，以及更短垂直互连的要求，正在迫使封装技术从 2D 封装向更先进的 2.5D 和 3D 封装设计转变。为了满足这些需求，各种类型的堆叠集成技术被用于将多个具有不同功能的芯片集中到越来越小的尺寸中。

长电 科技 积极推动传统封装技术的突破，率先在晶圆级封装、倒装芯片互连、硅通孔(TSV)等领域中采用多种创新集成技术，以开发差异化的解决方案，帮助客户在其服务的市场中取得成功。

3D 集成技术正在三个领域向前推进：封装级集成、晶圆级集成和硅级集成。

• 封装级集成

利用常规的焊线或倒装芯片工艺进行堆叠和互连，以构建传统的堆叠芯片和堆叠封装结构，包括：

堆叠芯片 (SD) 封装 ，通常在一个标准封装中使用焊线和倒装芯片连接，对裸片进行堆叠和互连。配置包括 FBGA-SD、FLGA-SD、PBGA-SD、QFP-SD 和 TSOP-SD。

层叠封装(PoP) ，通常对经过全面测试的存储器和逻辑封装进行堆叠，消除已知合格芯片 (KGD) 问题，并提供了组合 IC 技术方面的灵活度。倒装芯片 PoP 选项包括裸片 PoP、模塑激光 PoP 和裸片模塑激光 PoP 配置 (PoP-MLP-ED)。

封装内封装 (PiP) ，封装内封装 (PiP) 通常将已封装芯片和裸片堆叠到一个 JEDEC 标准 FBGA 中。经过预先测试的内部堆叠模块 (ISM) 接点栅格阵列 (LGA) 和 BGA 或已知/已探测合格芯片 (KGD)，通过线焊进行堆叠和互连，然后模塑形成一个与常规FBGA封装相似的 CSP。

3D 晶圆级集成 (WLP) 使用再分布层和凸块工艺来形成互连。晶圆级集成技术涵盖创新的扇入(FIWLP) 和扇出 (FOWLP) 选项，包括：

嵌入式晶圆级 BGA(eWLB) - 作为一种多功能的扇出型嵌入式晶圆级 BGA 平台，eWLB 灵活的重建制造工艺可以降低基板的复杂性和成本，同时在一系列可靠、低损耗的 2D、2.5D 和 3D 解决方案中实现高性能、小尺寸和非常密集的互连。长电 科技 的 3D eWLB-SiP 和 eWLB-PoP 解决方案包括多个嵌入式无源和有源元器件，提供面对背、面对面选项，以及单面、1.5 面、双面超薄 PoP 配置。对于需要全 3D 集成的应用，长电 科技 的面对面 eWLB PoP 配置通过 eWLB 模塑层，在应用处理器和存储器芯片之间提供直接的垂直互连，以实现高带宽、极细间距的结构，其性能不逊色于 TSV 技术。

包封 WLCSP (eWLCSP ) - 一种创新的 FIWLP 封装，采用扇出型工艺，也称为 FlexLine 方法，来构建这种创新、可靠的包封 WLCSP 封装。

WLCSP - 标准晶圆级 CSP 封装。随着各种工艺技术的发展，例如低固化温度聚合物、将铜材料用于凸块下金属化 (UBM) 和 RDL，我们可以实现更高的密度，提高 WLCSP 封装的可靠性。

在真正的 3D IC 设计中，目标是将一个芯片贴合在另一个芯片上，两者之间没有任何间隔（无中介层或基材）。目前，“接近 3D”的集成通常也称为 2.5D 集成，其实现方法是使用薄的无源中介层中的硅通孔 (TSV)，在封装内部连接芯片。芯片之间的通信通过中介层上的电路进行。FOWLP 工艺还可以产生一种被称为2.5D eWLB的创新过渡技术，在这种技术中，使用薄膜扇出型结构来实现高密度互连。长电 科技 的硅级集成产品组合包括：

2.5D / 扩展 eWLB - 长电 科技 基于 eWLB 的中介层可在成熟的低损耗封装结构中实现高密度互连，提供更高效的散热和更快的处理速度。3D eWLB 互连（包括硅分割）是通过独特的面对面键合方式实现，无需成本更高的 TSV 互连，同时还能实现高带宽的 3D 集成。基于 eWLB 的中介层简化了材料供应链，降低了整体成本，为客户提供了一个强大的技术平台和路径，帮助客户将器件过渡到更先进的 2.5D 和 3D 封装。

MEOL集成的2.5D封装 - 作为首批在2.5D 封装领域拥有成熟 MEOL TSV 集成经验的 OSAT 之一，长电 科技 在这个新兴互连技术领域扮演着重要角色，专注于开发经济高效的高产量制造能力，让 TSV 成为具有商业可行性的解决方案。长电 科技 还与众多的客户、研究机构和领先代工厂开展协作，为集成式 3D 封装解决方案开发有效的商业模式。

2.5/3D集成技术圆片级与扇出封装技术系统级封装技术倒装封装技术焊线封装技术MEMS与传感器

长电 科技 为以下封装选项提供晶圆级技术：

• eWLB（嵌入式晶圆级球栅阵列） • eWLCSP（包封晶圆级芯片尺寸封装） • WLCSP（晶圆级芯片尺寸封装） • IPD（集成无源器件） • ECP（包封芯片封装） • RFID（射频识别）

当今的消费者正在寻找性能强大的多功能电子设备，这些设备不仅要提供前所未有的性能和速度，还要具有小巧的体积和低廉的成本。这给半导体制造商带来了复杂的技术和制造挑战，他们试图寻找新的方法，在小体积、低成本的器件中提供更出色的性能和功能。长电 科技 在提供全方位的晶圆级技术解决方案平台方面处于行业领先地位，提供的解决方案包括扇入型晶圆级封装 (FIWLP)、扇出型晶圆级封装 (FOWLP)、集成无源器件 (IPD)、硅通孔 (TSV)、包封芯片封装 (ECP)、射频识别 (RFID)。

突破性的 FlexLineTM 制造方法

我们的创新晶圆级制造方法称为 FlexLineTM 方法，为客户提供了不受晶圆直径约束的自由，同时实现了传统制造流程无法实现的供应链简化和成本的显著降低。FlexLine 制造方法是不同于常规晶圆级制造的重大范式转变，它为扇入型和扇出型晶圆级封装提供了很高的灵活性和显著的成本节省。

FlexLine方法，为客户提供了不受晶圆直径约束的自由，同时实现了传统制造流程无法实现的供应链简化和成本的显著降低。

用于 2.5D 和 3D 集成的多功能技术平台

FlexLine方法，为客户提供了不受晶圆直径约束的自由，同时实现了传统制造流程无法实现的供应链简化和成本的显著降低。

半导体公司不断面临复杂的集成挑战，因为消费者希望他们的电子产品体积更小、速度更快、性能更高，并将更多功能集成到单部设备中。半导体封装对于解决这些挑战具有重大影响。当前和未来对于提高系统性能、增加功能、降低功耗、缩小外形尺寸的要求，需要一种被称为系统集成的先进封装方法。

系统集成可将多个集成电路 (IC) 和元器件组合到单个系统或模块化子系统中，以实现更高的性能、功能和处理速度，同时大幅降低电子器件内部的空间要求。

什么是系统级封装？

系统级封装 (SiP) 是一种功能电子系统或子系统，包括两个或更多异构半导体芯片（通常来自不同的技术节点，针对各自的功能进行优化），通常搭载无源元器件。SiP 的物理形式是模块，根据最终应用的不同，模块可以包括逻辑芯片、存储器、集成无源器件 (IPD)、射频滤波器、传感器、散热片、天线、连接器和/或电源芯片。

先进 SiP 的优势

为了满足用户提高集成度、改善电气性能、降低功耗、加快速度、缩小器件尺寸的需求，以下几大优势促使业界转向先进的SiP 解决方案：

• 比独立封装的元器件更薄/更小的外形尺寸 • 提高了性能和功能集成度 • 设计灵活性 • 提供更好的电磁干扰 (EMI) 隔离 • 减少系统占用的PCB面积和复杂度 • 改善电源管理，为电池提供更多空间 • 简化 SMT 组装过程 • 经济高效的“即插即用”解决方案 • 更快的上市时间 (TTM) • 一站式解决方案 – 从晶圆到完全测试的 SiP 模块

应用

当前，先进的 SiP 和微型模块正被应用于移动设备、物联网 (IoT)、可穿戴设备、医疗保健、工业、 汽车 、计算和通信网络等多个市场。每种先进 SiP 解决方案的复杂程度各不相同，这取决于每种应用需要的元器件的数量和功能。

以下是高级 SiP 应用的一些示例：

根据应用需求和产品复杂度，我们提供多种先进 SiP 配置，从带有多个有源和无源元件、通过倒装芯片、引线键合和SMT进行互连的传统2D 模块，到更复杂的模块，如封装内封装 (PiP)、层叠封装 (PoP)、2.5D 和 3D 集成解决方案。先进的SiP 模块配置 (2D/2.5D/3D) 针对特定终端应用进行定制，旨在充分发挥它们的潜在优势，包括性能、成本、外形尺寸和产品上市时间 (TTM)。

在倒装芯片封装中，硅芯片使用焊接凸块而非焊线直接固定在基材上，提供密集的互连，具有很高的电气性能和热性能。倒装芯片互连实现了终极的微型化，减少了封装寄生效应，并且实现了其他传统封装方法无法实现的芯片功率分配和地线分配新模式。

长电 科技 提供丰富的倒装芯片产品组合，从搭载无源元器件的大型单芯片封装，到模块和复杂的先进 3D 封装，包含多种不同的低成本创新选项。长电 科技 的丰富倒装芯片产品组合包括：

FCBGA 和 fcCSP 都使用锡球来提供第二级 (BGA) 互连。

颠覆性的低成本倒装芯片解决方案：fcCuBE

长电 科技 还提供名为“fcCuBE ”的创新低成本倒装芯片技术。fcCuBE 是一种低成本、高性能的先进倒装芯片封装技术，其特点是采用铜 (Cu) 柱凸块、引线焊接 (BOL) 互连以及其他增强型组装工艺。顾名思义，fcCuBE 就是采用铜柱、BOL 和增强工艺的倒装芯片。fcCuBE 技术适用于各种平台。自 2006 年获得首个与 fcCuBE 相关的创新 BOL 工艺专利以来，长电 科技 投入大量资金，将这一变革性技术发展成为引人注目的倒装芯片解决方案，广泛应用于从低端到高端的移动市场以及中高端消费和云计算市场的终端产品。

fcCuBE 的优势是推动来自成本敏感型市场，如移动和消费类市场，以及网络和云计算市场的客户广泛采用这种封装，因为在这些市场上，布线密度和性能的增加是必然趋势。fcCuBE 的独特 BOL 互连结构可扩展到非常细的凸块间距，实现高 I/O 吞吐量，同时缓解与应力相关的芯片与封装之间的交互作用 (CPI)，而这种现象通常与无铅和铜柱凸块结构相关。这对于中高端的网络和消费类应用而言尤其重要。

长电 科技 提供全方位一站式倒装芯片服务

凭借在晶圆级封装、晶圆探针和最终测试方面的强劲实力，长电 科技 在为客户提供全方位一站式服务方面独具优势。长电 科技 提供从涉及到生产的全方位一站式倒装芯片服务，包括高速、高引脚数的数字和射频测试。

焊线形成芯片与基材、基材与基材、基材与封装之间的互连。焊线被普遍视为最经济高效和灵活的互连技术，目前用于组装绝大多数的半导体封装。

长电 科技 的多种封装方法都采用焊线互连：

铜焊线

作为金线的低成本替代品，铜线正在成为焊线封装中首选的互连材料。铜线具有与金线相近的电气特性和性能，而且电阻更低，在需要较低的焊线电阻以提高器件性能的情况下，这将是一大优势。长电 科技 可以提供各类焊线封装类型，并最大程度地节省物料成本，从而实现最具成本效益的铜焊线解决方案。

层压封装

基于层压的球栅阵列 (BGA) 互连技术最初推出的目的是满足高级半导体芯片不断增长的高引线数要求。BGA 技术的特点是将引线以小凸块或焊球的形式置于封装的底面，具有低阻抗、易于表面安装、成本相对较低和封装可靠性高等特点。长电 科技 提供全套的基于层压的 BGA 封装，包括细间距、超薄、多芯片、堆叠和热增强配置。

除了标准层压封装之外，长电 科技 还提供多种先进堆叠封装选项，包括一系列层叠封装 (PoP) 和封装内封装 (PiP) 配置。

引线框架封装

引线框架封装的特点是芯片包封在塑料模塑复合物中，金属引线包围封装周边。这种简单的低成本封装仍然是很多应用的最佳解决方案。长电 科技 提供全面的引线框架封装解决方案，从标准引线框架封装到小巧薄型热增强封装，包括方形扁平封装 (QFP)、四边/双边无引脚、扁平封装 (QFN/DFN)、薄型小外型封装 (TSOP)、小外形晶体管 (SOT)、小外形封装 (SOP)、双内联封装 (DIP)、晶体管外形 (TO)。

存储器器件

除了增值封装组装和测试服务之外，长电 科技 还提供 Micro-SD 和 SD-USB 这两种格式的存储卡封装。Micro-SD 是集成解决方案，使用 NAND 和控制器芯片，SD-USB 则是裸片和搭载 SMT 元器件的预封装芯片。长电 科技 的存储卡解决方案采用裸片级别组装、预封装芯片组装，或者两者结合的方式。

全方位服务封装设计

我们在芯片和封装设计方面与客户展开合作，提供最能满足客户对性能、质量、周期和成本要求的产品。长电 科技 的全方位服务封装设计中心可以帮助客户确定适用于复杂集成电路的最佳封装，还能够帮助客户设计最适合特定器件的封装。

2.5/3D集成技术圆片级与扇出封装技术系统级封装技术倒装封装技术焊线封装技术MEMS与传感器

MEMS and Sensors

随着消费者对能够实现传感、通信、控制应用的智能设备的需求日益增长，MEMS 和传感器因其更小的尺寸、更薄的外形和功能集成能力，正在成为一种非常关键的封装方式。MEMS 和传感器可广泛应用于通信、消费、医疗、工业和 汽车 市场的众多系统中。

传感器

传感器是一种能够检测/测量物理属性，然后记录并报告数据和/或响应信号的装置或系统。传感器通常组装在模块中，这些模块能够基于模拟或传感器馈送信号来作出响应。传感器有很多不同的类型和应用，例如压力传感器、惯性传感器、话筒、接近传感器、指纹传感器等

微机电系统 (MEMS)

MMEMS 是一种专用传感器，它将机械和电气原件通过分立或模块方式组合起来。MEMS是典型的多芯片解决方案，例如感应芯片与专用集成电路 (ASIC) 配对使用。MEMS 器件可以由机械元件、传感器、致动器、电气和电子器件组成，并置于一个共同的硅基片上。在消费、 汽车 和移动应用中使用基于 MEMS 的传感器具备一些优势，包括体积小、功耗低、成本低等。

集成一站式解决方案

凭借我们的技术组合和专业 MEMS 团队，长电 科技 能够提供全面的一站式解决方案，为您的量产提供支持，我们的服务包括封装协同设计、模拟、物料清单 (BOM) 验证、组装、质量保证和内部测试解决方案。长电 科技 能够为客户的终端产品提供更小外形尺寸、更高性能、更低成本的解决方案。我们的创新集成解决方案能够帮助您的企业实现 MEMS 和传感器应用的尺寸、性能和成本要求。

1. 嵌入式晶圆级球栅阵列 (eWLB) - 单芯片、多芯片和堆叠的层叠封装配置 2. 晶圆级芯片尺寸封装 (WLCSP) - 非常小的单芯片 3. 倒装芯片芯片尺寸封装 (fcCSP)- 单芯片或多芯片的倒装芯片配置 4. 细间距球栅阵列 (FBGA) - 单芯片或多芯片配置 5. 接点栅格阵列 (FBGA) - 单芯片或多芯片配置 6. 四边扁平无引脚 (FBGA) - 单芯片或多芯片配置

长电 科技 提供全方位一站式倒装芯片服务

凭借在晶圆级封装、晶圆探针和最终测试方面的强劲实力，长电 科技 在为客户提供全方位一站式处理方面独具优势。长电 科技 提供从设计到生产的全方位一站式倒装芯片服务，包括高速、高引脚数的数字和射频测试。

全方位一站式解决方案的优势

• 缩短产品上市时间 • 提升整体流程效率 • 提高质量 • 降低成本 • 简化产品管理

长电 科技 位于中国、新加坡、韩国和美国的全球特性分析团队，致力于为全球客户提供先进的封装表征服务，确保客户拥有高质量、高性能、可靠和高性价比的封装设计，以满足他们的市场需求。

晶圆凸块技术可以在半导体封装中提供显著的性能、外形尺寸和成本优势。晶圆凸块是一种先进的制造工艺，在切割之前就在半导体晶圆表面形成金属焊球或凸块。晶圆凸块实现了器件中的芯片与基材或印刷电路板之间的互连。焊球的成分和尺寸取决于多种因素，例如半导体器件的外形尺寸、成本以及电气、机械和热性能要求。

长电 科技 在晶圆凸块的众多合金材料和工艺方面拥有丰富的经验，包括采用共晶、无铅和铜柱合金的印刷凸块、锡球和电镀技术。我们的晶圆凸块产品包括 200mm 和 300mm 晶圆尺寸的晶圆凸块和再分配，以提供完整的一站式先进倒装芯片封装和晶圆级封装解决方案。

长电 科技 的认证质量测试中心，提供多种可靠性试验，包括环境可靠性测试、使用寿命可靠性测试、板级可靠性试验，和全方位的故障分析服务。

封测市场高景气，公司治理和业务协同不断强化，业绩实现高速增长： 公司 2020 年归母净利润同比+1371.17%，业绩实现高速增长，主要得益 于公司进一步深化海内外制造基地资源整合、提高营运效率、改善财务 结构，大幅度提高了经营性盈利能力。2020 年，公司海外并购的新加坡 星科金朋实现营业收入 13.41 亿美元，同比增长 25.41%，净利润从 2019 年的亏损 5,431.69 万美元到 2020 年的盈利 2,293.99 万美元，实现全面 扭亏为盈。另外，收购后，子公司长电国际利用星科金朋韩国厂的技术、 厂房等新设立的长电韩国工厂（JSCK）在 2020 年实现营业收入 12.35 亿美元，同比增长 64.97%；净利润 5,833.49 万美元，同比增长 669.97%。 2021 年第一季度，公司业绩延续高增长趋势，归母净利润同比 +188.68%，毛利率 16.03%，同比+2.93pct，净利率 5.76%，同比+3.41pct。

公司可为客户提 供从设计仿真到中后道封测、系统级封测的全流程技术解决方案，已成 为中国第一大和全球第三大封测企业。公司产能全球布局，各产区的配 套产能完善，随着产能利用率的持续提升，公司生产规模优势有望进一 步凸显，同时，各产区互为补充，各具技术特色和竞争优势，完整覆盖 了低、中、高端封装测试领域，在 SiP、WL-CSP、2.5D 封装等先进封 装领域优势明显。公司聚焦 5G 通信、高性能计算、 汽车 电子、高容量 存储等关键应用领域，大尺寸 FC BGA、毫米波天线 AiP、车载封测方 案和 16 层存储芯片堆叠等产品方案不断突破，龙头地位稳固。

用户资源和 高附加价值产品项目，加强星科金朋等工厂的持续盈利能力。目前，公 司国内工厂的封测服务能力持续提升，车载涉安全等产品陆续量产，同 时，韩国厂的 汽车 电子、5G 等业务规模不断扩大，新加坡厂管理效率 和产能利用率持续提升，盈利能力稳步改善。随着公司各项业务和产线 资源整合的推进，公司盈利能力有望持续提升，未来业绩增长动能充足。