导读

封装基板用于承载芯片，连接芯片与PCB 母板，是封装环节价值量最大的材料。芯片制程不断演进及先进封装技术的发展，是封装基板产品迭代的核心推动力。封装基板行业高资金投入、严苛技术要求及较高的客户壁垒，一定程度上制约了行业新玩家的进入。全球封装基板市场主要被中国台湾、日本、韩国等龙头企业把控。而内资封装基板厂商经过近十年的积淀与发展，正迎来国产替代最佳机遇。

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封装基板是什么？

封装基板（Substrate）是用于建立IC与PCB之间的讯号链接，起着“承上启下”的作用。封装基板被应用于封装环节中。

封装基板的作用：

承载IC芯片；

保护、固定、支撑IC芯片，提供散热通道；

内部有线路，是芯片与PCB之间的桥梁；可埋入无源、有源器件以实现一定系统功能。

图1 封装基板在芯片中的作用

资料来源：融汇科技团队整理

封装基板技术按照IC与载板的连接方式或载板与PCB的连接方式分类。IC与载板的连接方式分为覆晶（Flip Chip FC）及打线（Wire Bounded WB）。载板与PCB的连接方式可分为BGA（Ball Grid Array ，球闸阵列封装）和CSP（Chip Scale Package, 晶片尺寸封装）。因此封装基板可分为四大类：WB-BGA、WB-CSP、FC-BGA和FC-CSP。

与传统的引线封装相比，FC（Flip Chip，倒装）将裸芯片正面翻覆，以锡球凸块直接连接载板，提高了载板信号密度，提升芯片性能，凸点对位校正方便，提高良率，是更为先进的连接方式。

载板与PCB的连接方式有两种：CSP和BGA。CSP适用移动端芯片，BGA适用PC/服务器级高性能处理器。BGA（Ball Grid Array，球栅阵列封装）是在晶片底部以阵列的方式布置许多锡球，以锡球阵列替代传统金属导线架作为接脚；

CSP（Chip Scale Package，芯片级封装）可以让芯片面积与封装面积之比超过1：1.14，已经相当接近1:1的理想情况，面积约为普通BGA的1/3PS。表1 各类型封装基板特点

图2 各类型封装基板应用

资料来源：融汇科技团队整理

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封装基板制作工艺

封装基板的主要功能包括为芯片提供保护、固定支撑及散热等。封装基板在结构及功能上与PCB类似，由HDI板发展而来，但是封装基板的技术门槛要远高于HDI和普通PCB，其具有高密度、高精度、高脚数、高性能、小型化及薄型化等特点，在线宽/线距参数等多种技术参数上都要求更高。

表2 封装基板参数要求更高

资料来源：融汇科技团队整理

从封装基板产业链看，上游主要为基板、铜箔等结构材料及干膜、金盐等化学品/耗材，中游为芯片封装，下游为移动终端、个人电脑、存储等各类具体芯片应用。

制造封装基板所需的结构材料包括树脂基板（BT、ABF）、铜箔、绝缘材料等，其他化学品/耗材原材料还包括干膜、光阻剂、刻蚀剂、金盐、钴针等。树脂基板是成本最重的结构性材料。树脂基板、铜箔、铜球、绝缘材、金盐5项原材料在封装基板原材料成本中占比超过70%。

图3 封装基板制造原材料占比

资料来源：融汇科技团队整理

ABF材料和BT材料是半导体封装基板材料中的两种硬质材料。ABF材料适用于制造线路较细、高脚数高传输的IC，如CPU、GPU和晶片组等大型高端芯片。相比之下，BT材料具备耐热性、抗湿性、低介电常数、低散失因素等多种优良特性，常用于稳定尺寸，防止热胀冷缩改善设备良率。BT载板主要应用于存储芯片、MEMS芯片、RF芯片，应用终端主要为智能手机等各类移动设备。

表3 封装基板主材特点介绍

资料来源：融汇科技团队整理

高端基板不仅内层路线更为复杂，需要表面粗化和绝缘贴膜，还需采用超细线路工艺适配对线宽/线距的更高需求(<20um)。当前国内基板制造工艺偏中低端，主要包括CSP、PBGA等，仅小部分厂商具备高端基板FC-CSP的量产能力。

FC-BGA因内层线路步骤增加，导致加工难度高于FC-CSP产品。由于FC-BGA产品层数通常为高堆叠的8-14层，而FC-CSP为2-4层板，因此FC-BGA内建层需要多道积层工序处理，包括在双面核心板上进行ABF压膜，对特定孔位进行镭射钻孔、曝光显影，再进行电镀及蚀刻工序。内建层的层数越高、工序处理次数越多，良率也会相应受到影响。此外，FC-BGA通常以颗状形式出货，需要面临基板面积固定、单颗大小受到客户指定，材料裁切率受到影响。

图4 封装基板制作流程工艺

资料来源：开源证券、融汇科技团队整理

封装基板目前主流的制作工艺为改良型半加成法。首先在附有超薄底铜的基板上贴合干膜使用正片进行图形转移，再通过图形电镀加成形成线路，最后去除干膜和底铜完成高精密布线。技术关键控制点在于底铜均匀性、图形解析度、电镀均匀性、去膜和褪铜。

表4 封装基板制作工艺介绍

资料来源：融汇科技团队整理

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封装基板市场

封装基板引领PCB行业产值增长。Prismark数据显示，全球2020年PCB产值为652.2亿美元，其中封装基板产值为101.9亿美元，同比增长25.2%，增长幅度排名第一。展望未来，Prismark预测PCB行业2020-2025年CAGR为5.8%，到2025年全球PCB行业产值将达到863.3亿美元，其中封装基板产值为161.9亿美元，占比18.75%，20年到25年增长率为9.7%，引领行业增长。

由于中国封装基板市场规模没有可靠的公开数据，经估算中国封装基板市场约为200-300亿元。2020年，A股上市公司深南电路和兴森科技的封装基板业务营收之和为18.8亿元，预计内资公司封装基板总营收20亿元左右，占国内市场总规模不足10%。相比于产值全球遥遥领先的 PCB 产业，内资封装基板行业具有极大的国产化空间。

表5 封装基板市场规模预测

资料来源：Prismark、融汇科技团队整理

下游终端应用与封装工艺交替驱动封装基板市场发展。2005-2010年，PC 及服务器芯片快速增长，FCBGA 载板成为封装基板市场主要增长驱动；2010-2015年，智能手机兴起，移动端芯片需求高涨，虽然基板整体出货量上升，但FCCSP/ETS 载板因面积相对较小且无需基材，单位价值量降低。叠加全球半导体销售额以及晶圆制造产能增速放缓、PC出货量下降影响，2011年后市场规模开始下滑；2015年-2020年，得益于HPC、AI计算、数据中心等大数字芯片对基板面积、层数的需求提升，全球封装基板市场触底反弹，FCBGA 封装基板增长加速；2020年-2026年，FCBGA载板与新兴的Chiplet、AiP/SiP等模组载板成为主要驱动因素。

图5 封装基板市场走势

资料来源：Prismark、融汇科技团队整理

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封装基板产业竞争格局

全球封装基板市场集中，CR10>80%，中国台湾、日本、韩国是主要玩家，内资厂商占比仅 5%。国内现有产能绝大部分为中低端载板，高端载板严重空白。

封装基板技术最早起源于日本，包括揖斐电（Ibiden）、新光电气（Shinko）、京瓷（Kyocera）等领先厂商。封装基板行业进入壁垒高，面临资金、技术、客户认证三大壁垒，市场高度集中，且前期国内配套产业链发展不尽人意，导致中国大陆的封装基板产业起步较晚，正处于发力追赶阶段。

随着半导体产业向韩国和中国台湾转移，带动韩国和中国台湾地区优质 IC 载板企业的发展，如欣兴电子、景硕科技、南亚电路、三星电机等。日本企业由于受到韩国、中国台湾厂商进入的冲击，退出中低端市场，主导 FC-BGA、FC-CSP 等高端封装产品。

同理，随着半导体产业向大陆转移，产业配套需求也会带动内地优质封装基板企业发展。根据集微咨询数据统计，2020年中国大陆封装基板内资企业产值约为5.4亿美元，全球占比为5.3%。对比下游封测厂商格局，中国大陆企业在全球已占据重要份额，市占超过20%。中国大陆企业当前仍处于追赶阶段，企业主要以深南电路、兴森科技和珠海越亚等传统大厂代表。亦有创业公司迎头赶上。

图6 全球封装基板竞争格局

资料来源：Prismark、融汇科技团队整理

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结语

下游应用方面，受数据中心、5G 基站建设进程加速影响，高性能运算芯片需求量大涨，对高端封装基板需求也水涨船高；异质集成技术增大了单颗芯片的封装面积与载板用量，该技术的成熟也将进一步增加高端封装基板需求。内资厂商前期作为模组类产品的配套供应商，具备低端制程的量产经验，逐步向CSP、FC-CSP 领域进军。内资厂商在人工成本、水电配套环节具备优势，盈利有望超越海外厂商。在高阶FC-BGA 领域，内资厂商在国内半导体产业基金的扶持及友好的融资环境下，已进入产能布局阶段，未来有望联手国内CPU、GPU厂商，切入高阶FC-BGA领域。