2023年半導(dǎo)體封裝行業(yè)國內(nèi)外市場競爭戰(zhàn)略研究預(yù)測及細(xì)分設(shè)備市場發(fā)展規(guī)模前景預(yù)測

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半導(dǎo)體封裝包括較多步驟和制程，其中核心環(huán)節(jié)為固晶、焊線、塑封、切筋等四大工序，分別對應(yīng)固晶機(jī)、焊線機(jī)、塑封機(jī)和切筋機(jī)等半導(dǎo)體設(shè)備。引線鍵合設(shè)備國產(chǎn)化率遠(yuǎn)低于其他制程設(shè)備，高端封測裝備仍依賴進(jìn)口。目前，中國在封裝核心設(shè)備研發(fā)制造上總體仍與國外企業(yè)具有差距，研發(fā)生產(chǎn)的設(shè)備在精度、技術(shù)含量方面與國外主流機(jī)型相比仍有不小的差距，整個半導(dǎo)體集成電路封裝設(shè)備產(chǎn)業(yè)處在從產(chǎn)業(yè)價值鏈底端向上爬升的過程。中金企信統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：2021年我國封測設(shè)備的綜合國產(chǎn)化率為10%。

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數(shù)據(jù)整理：中金企信國際咨詢

中金企信國際咨詢公布的《2023-2029年全球及中國半導(dǎo)體封裝市場深度調(diào)研及投資可行性預(yù)測咨詢報告》

（1）固晶機(jī)：固晶設(shè)備可細(xì)分為IC固晶機(jī)、分立器件固晶機(jī)、LED類固晶機(jī)，廣泛應(yīng)用于光電器件、存儲器件、邏輯器件、微處理器等領(lǐng)域。全球固晶機(jī)市場規(guī)模預(yù)計從2018年的9.8億美元增至2024年的14億美元，其中LED固晶機(jī)全球規(guī)模預(yù)計從2.7億美元增長至3.1億美元。在細(xì)分領(lǐng)域國產(chǎn)化率呈現(xiàn)兩極分化態(tài)勢，具體如下：

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IC固晶機(jī)因更注重小尺寸精度要求，開發(fā)難度較大，國產(chǎn)化率較低；LED固晶機(jī)則更重視固晶效率和良率，國產(chǎn)化在成本上更具優(yōu)勢，國產(chǎn)化率已超90%。

中金企信國際咨詢公布的《2023-2029年中國固晶機(jī)市場運(yùn)營格局及投資潛力研究預(yù)測報告》

（2）焊線機(jī)：中金企信統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：2021年焊線設(shè)備國產(chǎn)化率僅3.00%，國內(nèi)進(jìn)口額達(dá)15.85億美元，同比增長136.92%。在國內(nèi)LED焊線機(jī)領(lǐng)域，K&S、ASMPT和Kaijo等國際領(lǐng)先廠商合計占據(jù)了約82%的優(yōu)勢市場份額，隨著中國持續(xù)位居全球LED產(chǎn)能首位及國內(nèi)廠商崛起的推動，國內(nèi)廠商開始在中低端市場占據(jù)重要席位；在對設(shè)備精度、速度、穩(wěn)定性、一致性等要求更高的半導(dǎo)體焊線機(jī)領(lǐng)域，以K&S、ASMPT、Kajio等國際領(lǐng)先廠商為代表的寡頭壟斷格局仍然較為穩(wěn)固，合計所占市場份額超過95%。

作為LED及半導(dǎo)體封測的難點制程環(huán)節(jié)，引線鍵合對焊線設(shè)備的技術(shù)應(yīng)用提出了較高的要求，具備極高的技術(shù)門檻和技術(shù)壁壘，其先進(jìn)性主要體現(xiàn)在高速、高精度、穩(wěn)定性及一致性上，具體如下：

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引線鍵合作為封裝環(huán)節(jié)最關(guān)鍵的步驟之一，具有極高的技術(shù)壁壘，使用的焊線設(shè)備對速度、精度、穩(wěn)定性有嚴(yán)格要求，相較于其他制程步驟的設(shè)備，焊線機(jī)的國產(chǎn)替代率仍較低，主要系我國的引線鍵合機(jī)開發(fā)起步晚，需突破的技術(shù)門檻較多。引線鍵合制程的核心難點主要為：引線在焊盤的鍵合質(zhì)量以及引線在三維空間的線弧軌跡。

中金企信國際咨詢公布的《2023-2029年中國半導(dǎo)體焊線機(jī)市場競爭力分析及投資戰(zhàn)略預(yù)測研發(fā)報告》

1）引線在三維空間的線弧軌跡：引線在三維空間的線弧形狀，即依靠正交的XYZ三個高速運(yùn)動軸在空間形成的形狀，決定了線弧的機(jī)械強(qiáng)度，直接影響下一環(huán)節(jié)塑封的質(zhì)量。在焊線機(jī)的機(jī)械設(shè)計中，XYZ三個運(yùn)動軸不僅存在機(jī)械震動模態(tài)的相互影響，也存在動力學(xué)上的耦合。在XYZ進(jìn)行高速運(yùn)動形成線弧的同時，焊線機(jī)需在45ms的焊線周期內(nèi)同時控制線夾開合數(shù)次。上述對線弧的精密控制，依賴于能夠完成多軸同步、動力學(xué)解耦、震動抑制和控制多輸入輸出伺服的高精密運(yùn)動控制系統(tǒng)。同時，隨著芯片設(shè)計、框架結(jié)構(gòu)和塑封工藝要求的不同，不同封裝對線弧提出不同要求，需在三維空間利用XYZ的正交運(yùn)動，對引線進(jìn)行折彎和拉弧，這也導(dǎo)致封裝制程需下沉到運(yùn)動控制系統(tǒng)。

2）引線在焊盤上鍵合的質(zhì)量：引線在焊盤上鍵合的質(zhì)量，取決于對焊盤位置的準(zhǔn)確鑒別，在技術(shù)層面即對邦頭（Z）的精確力-位雙控、對超聲波換能器的準(zhǔn)確控制以及能夠承受XY高加速度的精密光學(xué)系統(tǒng)。高質(zhì)量的精密光學(xué)系統(tǒng)在XY準(zhǔn)確定位的同時，利用高速工業(yè)相機(jī)抓拍圖像，視覺系統(tǒng)同步對圖像進(jìn)行分析，找到圖像中焊盤的準(zhǔn)確位置，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的XY坐標(biāo)；準(zhǔn)確的邦頭（Z）力-位雙控能決定焊球在焊盤上的成型，在焊球接觸焊盤前，邦頭處于位置控制模式下，當(dāng)焊球接觸焊盤時，邦頭需要切換成力控制，以便控制焊球成型。在力控階段，超聲波換能器開始輸出，對焊球和焊盤進(jìn)行鍵合，對超聲波換能器的準(zhǔn)確控制，直接決定了邦定質(zhì)量，包括合金層的形成和對焊盤的機(jī)械沖擊。在利用焊線機(jī)進(jìn)行批量生產(chǎn)時，需要在不同機(jī)臺上對芯片進(jìn)行引線鍵合，其對應(yīng)的線弧形狀和邦定質(zhì)量應(yīng)保證穩(wěn)定性和一致性。因此，焊線機(jī)不同機(jī)臺的運(yùn)動控制性能、超聲波輸出等均需經(jīng)過精密校正。

國際主流廠商均采用核心模塊的全封閉閉環(huán)開發(fā)模式，形成研發(fā)技術(shù)壁壘，以防止核心技術(shù)外流。由于核心模塊需融合封裝制程知識，市場上缺乏有能力提供焊線機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)、力-位控制、超聲波換能器控制等成套解決方案的供應(yīng)商，因此國內(nèi)企業(yè)普遍缺乏系統(tǒng)性的機(jī)械、運(yùn)控、光學(xué)的底層技術(shù)開發(fā)能力，導(dǎo)致焊線設(shè)備的底層核心難點難以突破，不同模塊間通信交互延遲嚴(yán)重，設(shè)備性能難以提升。隨著高動態(tài)、高精密的運(yùn)動控制技術(shù)被國產(chǎn)廠商攻克，焊線機(jī)國產(chǎn)化程度將逐步提升。

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