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【環氧塑封料/電子膠粘劑】關於2023年全球及中國行業市場運行現狀分析

  • 文章來源:搜狐新聞
  • 發布時間:2023-03-29
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根據中國科學院上海微系統與信息技術研究所SIMIT戰略研究室公布的《我國集成電路材料專題系列報(bào)告》,90%以上的集成電路均採(cǎi)用環氧塑封料作爲包封材料 ,因此,環氧塑封料已成爲半導體産業發展的關鍵支撐産業。

封裝材料産(chǎn)品品質主要由理化性能、工藝性能以及應用性決定,而下遊客戶則主要對環氧塑封料産(chǎn)品的工藝性能與應用性能進行考核驗證 。其中,産(chǎn)品配方直接決定瞭(le)理化性能,進而影響到工藝性能與應用性能。因此,環氧塑封料廠商的研發重點主要系産(chǎn)品配方的完善、優化與開發,且大量與配方相關的核心知識産(chǎn)權主要通過專有技術(Know-how)的形式予以保護。

圖1.png

(1)半導體封裝材料深刻影響封裝技術創新,需要根據封裝形式的演進而進行定制化開發:由於封裝材料深刻地影響著(zhe)半導體封裝所實現的主要功能,並(bìng)與封裝廠商的生産效率及生産成本息息相關,因此,半導體封裝與環氧塑封料呈現出互相依存、互相促進的特點。

随著(zhe)半導體芯片進一步朝向高集成度與多功能化的方向發展,環氧塑封料廠商需要針對性地開發新産品以匹配下遊客戶日益複雜的性能需求,因而應用於(yú)曆代封裝形式的各類産品的配方開發(主要涉及原材料選擇與配比)、生産中的加料順序、混煉溫度 、混煉時間、攪拌速度等工藝參數均存有所不同,即各類産品在理化性能、工藝性能以及應用性能等方面均存在差異,故業界稱爲“一代封裝、一代材料”。曆代封裝技術對環氧塑封料的主要性能及産品配方要求如下表所示:

圖2.png

綜上,環氧塑封料等封裝材料在半導體封裝中扮演著(zhe)舉足輕重的地位,塑封料廠商需根據下遊客戶定制化的需求針對性地開發與優化配方與生産工藝,從而靈活、有效地應對曆代封裝技術。因此,具備(bèi)前瞻性與完整性的産品布局、持續創新能力的環氧塑封料廠商将有望在未來的競争中脫穎而出。

(2)半導體封裝材料需通過客戶嚴格的考核驗證後方能獲得使用:半導體封裝材料産(chǎn)品需要通過下遊客戶的樣品考核驗證及批量驗證後才能獲得客戶的使用 ,其中,樣品考核情況是環氧塑封料産(chǎn)品性能與技術水平的重要體現,主要包括下遊客戶對塑封料産(chǎn)品的工藝性能(如固化時間、流動性、沖(chōng)絲、連續成模性 、氣孔率等)與應用性能(如可靠性、熱性能、電性能等)的考核驗證。

目前下遊封裝廠商主要參(cān)考JEDEC(固态技術協會)标準進行封裝體的評估和測試,JEDEC标準對封裝和測試服務制定瞭(le)詳細的考核項目和量化指标,包括潮敏等級試驗(MSL)、高低溫循環試驗(TCT)、高壓蒸煮試驗(PCT)等 。其中,MSL試驗是針對環氧塑封料可靠性的主要考核項目。

環氧塑封料産(chǎn)品所需通過(guò)的主要考核項目及具體考核要求的情況如下表所示:

圖3.png

根據下遊封裝形式、應用場景的不同,下遊封裝廠商對環氧塑封料所需通過的考核測驗項目及考核标準均存在差異;同時,應用於(yú)傳統封裝與先進封裝的中高端環氧塑封料通常需通過上述所有的考核驗證項目,且先進封裝通常要求環氧塑封料在上述所有的考核後仍實現零分層、並(bìng)保持良好的電性能,因此對封裝材料廠商的技術水平要求較高。

(3)高端半導體封裝材料的國産(chǎn)化迫在眉睫 :近年來,我國半導體封裝材料産(chǎn)業發展有瞭(le)較大突破,以江蘇華海誠科新材料股份有限公司爲代表的内資廠商持續加大在中高端半導體封裝材料的布局,且在客戶的考核驗證過程中已取得瞭(le)一系列的突破,但整體與外資廠商仍存在一定的差距。其中,日本、美國廠商在中高端産(chǎn)品占有較大份額;國内廠商主要以滿足内需爲主,出口量較小,大部分仍集中在分立器件和中小規模集成電路封裝用的環氧塑封料領域。

在芯片級電子膠黏劑領域,目前國内與國外仍存在較大的技術差距 ,開發方面處於(yú)弱勢,我國芯片級底部填充材料目前仍被外資壟斷;在環氧塑封料領域 ,目前國産(chǎn)環氧塑封料(包含台資廠商)市場占比約爲30%左右,而高端環氧塑封料産(chǎn)品基本被國外品牌産(chǎn)品壟斷,故具有較大的替代空間。國内外環氧塑封料在我國市場上的競争對比情況如下表所示:

圖4.png

随著(zhe)國内半導體封裝廠商在全球的綜合競争力持續增強 ,中高端半導體封裝材料仍主要依靠外資廠商的狀況已嚴重滞後於(yú)市場發展需要。因此 ,加快中高端半導體封裝材料國産化已迫在眉睫。

(4)先進封裝用材料性能要求極高,具備創新實力與技術儲備優勢的内資廠商将有望脫穎而出 :随著(zhe)先進封裝市場規模的持續擴大 ,應用於(yú)先進封裝的高端塑封料與芯片級電子膠黏劑的增長潛力将得到進一步釋放。鑒於(yú)上述材料的研發門檻較高,目前主要由外資廠商壟斷,在半導體産業整體國産化趨勢的背景下,具備前瞻性的技術布局的内資廠商将有望在未來的競争中脫穎而出。

①應用於先進封裝的塑封料 :随著(zhe)封裝行業從傳統封裝向先進封裝邁進 ,先進封裝所呈現出高集成度、多功能、複雜度高等特點對塑封料提出瞭(le)更高的性能要求。以先進封裝中最具成長性的扇出型晶圓級封裝(FOWLP)爲例,FOWLP是以BGA技術爲基礎,基於晶圓重構技術,将芯片布置到一塊人工晶圓上,然後按照标準的WLP工藝類似的步驟進行封裝,得到的封裝面積要大於芯片。

FOWLP封裝因其不對稱的封裝形式而提出瞭(le)對環氧塑封料的翹曲控制等新要求 ,同時要求環氧塑封料在經過一系列更嚴苛的可靠性考核後仍不出現任何分層且保持芯片的電性能良好 。因此,塑封料廠商在應用於(yú)FOWLP産品的配方開發中需要在各性能指标間進行更爲複雜的平衡,産品配方的複雜性與開發難度尤其高。

目前,用於(yú)FOWLP的塑封料主要由液态塑封料(LMC,Liquid Molding Compound)與顆粒狀環氧塑封料(GMC,Granular Molding Compound)兩類組成,GMC與LMC的産(chǎn)品主要情況如下表所示:

圖5.png

由上述可知,與傳統封裝中採用固态餅狀環氧塑封料不同的是,應用於(yú)FOWLP封裝的GMC與LMC的産品形态以顆粒狀與液态爲主,因而也對塑封料廠商的生産工藝技術水平提出瞭(le)更高的要求,要求塑封料廠商能夠更有效地結合配方與生産工藝技術。以GMC爲例,目前制備顆粒狀環氧塑封料的主流技術爲離心法和熱切割法,對塑封料廠商的配方技術、生産工藝技術、生産設備、産品測試方法等綜合技術要求較高,故該市場基本由外資廠商壟斷;而傳統工藝所制備的顆粒狀産品則存在顆粒大小無法細化、顆粒表面粉塵太多、顆粒大小不均一容易造成封裝後的氣孔等問題,在内資廠商的技術水平與研發儲備情況整體處於(yú)相對弱勢的背景下,江蘇華海誠科新材料股份有限公司已成功形成瞭(le)可滿足特殊壓縮模塑成型工藝的全套工藝方案,可應用於(yú)離心法和熱切割法,有望在該領域脫穎而出 。

②應用於(yú)先進封裝的芯片級底部填充膠:芯片級底部填充膠主要應用於(yú)FC(Flip Chip)領域,根據研究資料,FC在先進封裝的市場(chǎng)占比約爲80%左右 ,是目前最具代表性的先進封裝技術之一,具體類型包括FC-BGA、FC-SiP等先進封裝技術,目前該市場(chǎng)仍主要爲日本納美仕、日立化成等外資廠商壟斷 ,國内芯片級底部填充膠目前主要尚處於(yú)實驗室階段。FC底填膠的使用流程如下圖所示:

圖6.png

目前,内資廠商正積極配合業内主要封裝廠商研發芯片級底部填充材料,並(bìng)已取得一系列成效,有望推動該領域的國産化進程。其中,公司FC底填膠已通過星科金朋的考核驗證,在内資廠商中處於(yú)領先水平。

綜上,在半導體産(chǎn)業整體國産(chǎn)化的背景下,面對技術、資金要求高的先進封裝領域,内資半導體封裝材料廠商已積極開展相關布局,具備(bèi)創新實力與技術儲備(bèi)優勢的内資廠商将有望在先進封裝領域脫穎而出。

(5)環氧塑封料與電(diàn)子膠粘劑行業的國内市場(chǎng)規模情況:

①環氧塑封料國内市場(chǎng)規模情況:2021年中國包封材料市場(chǎng)規模爲73.60億元,同比增速達(dá)到16.83%;環氧塑封料在包封材料的市場(chǎng)占比約爲90%。環氧塑封料2021年國内市場(chǎng)規模爲66.24億元。

鑒於(yú)環氧塑封料市場是半導體封裝材料的一個細分市場,目前並(bìng)無按照傳統封裝和先進封裝材料作爲劃分标準的市場公開數據。根據中金企信統計數據,2020年國内封裝市場規模爲2,509.50億元,其中傳統封裝市場規模爲2,158.20億元,先進封裝市場規模爲351.30億元。2019年與2020年相關數據的平均值對環氧塑封料市場占比情況進行測算。

單位:億元

圖7.png

據此測(cè)算,我國2020年傳統封裝用環氧塑封料市場(chǎng)規模爲53.11億元、先進封裝用環氧塑封料市場(chǎng)規模爲3.59億元。具體數據如下:

單位:億元

圖8.png

2021年中國包封材料市場(chǎng)規模爲73.60億元,同比增速達到16.83%,結合上述測(cè)算結果與先進封裝發展趨勢,預計2021年國内先進封裝用環氧塑封料已超過4.2億元。

②電子膠黏劑國内市場規模情況 :由於(yú)電子膠黏劑的下遊應用領域衆多,對於(yú)不同領域、不同客戶,各類電子膠黏劑在終端下遊産(chǎn)品中的應用比例和成本結構較難獲取,終端市場需求與電子膠黏劑的配比關系難以獲取或推算,加之目前市場上尚欠缺對各類電子膠黏劑具體市場規模的公開資料,因此較難獲取電子膠黏劑的細分市場規模。

根據中國膠粘劑和膠粘帶工業協會楊栩秘書長於(yú)“2022年中國(大灣區)電子膠粘劑技術發展高峰論壇”的發言,近年來,在5G建設、消費電子、新能源汽車、家用電器及裝配制造業等新興消費市場(chǎng)的驅動下,我國電子膠粘劑市場(chǎng)迅猛發展,市場(chǎng)已超100億元規模,成爲增長速度最快、發展潛力巨大的膠粘劑細分市場(chǎng)之一。因此,預計電子膠黏劑市場(chǎng)規模在100億元以上。

更多電子膠黏劑行業全景深度分析,請查閱研泰化學官網欄目《膠粘劑行業資訊》

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