环氧塑封料组成成分、常见问题、生产工艺、市场现状及需求分析

ChatGPT会带来对环氧塑封料的增量需求。

环氧塑封料是用于半导体封装的一种热固性化学材料，英文名Epoxy Molding Compound（EMC），是由环氧树脂为基体树 脂，以高性能酚醛树脂为固化剂，加入硅微粉等为填料，以及添加多种助剂混配而成的粉状模塑料，为后道封装的主要原材 料之一，目前95%以上的微电子器件都是环氧塑封器件。环氧塑封料具有保护芯片不受外界环境的影响，抵抗外部溶剂、湿 气、冲击，保证芯片与外界环境电绝缘等功能。

环氧塑封料的主要组成成分可分为聚合物、填料、添加剂三类。聚合物主要包括环氧树脂、偶联剂、硬化剂等；填料主要由 硅微粉和氧化铝充当；添加剂则主要包括脱模剂、染色剂、阻燃剂、应力添加剂、粘结剂等。各种成分中占比最大的两种为 填料以及环氧树脂。

使用环氧塑封料封装电子元器件一般采用传递成型法。该法将环氧塑封料挤压入模腔，并将其中的半导体芯片包埋，同时交 联固化成型，成为具有一定结构外型的半导体器件。固化的机理为环氧树脂在加热以及催化剂的条件下同硬化剂发生交联反 应，形成具有一定稳定架构的化合物。

由于环氧塑封料性能、使用模具、封装工艺等问题，环氧塑封料在封装成型中常见问题包括充填不良、气孔、麻点、溢料、 流痕、黏模、开裂、冲线、分层等。塑封成型的常见问题很多，发生的几率和位置有很大差异，产生的原因也比较复杂，并 经常互相牵连，互相影响。

环氧塑封料的生产首先将环氧树脂、硬化剂、填充剂、添加剂等原材料按照一定比例混合，之后经过加热混炼、冷却、粉 碎、后混合、打饼等环节形成成品，之后经过包装环节进行低温保管。环氧塑封料产品品质主要由理化性能、工艺性能以及 应用性决定，而下游客户则主要对环氧塑封料产品的工艺性能与应用性能进行考核验证。其中，产品配方直接决定了理化性 能，进而影响到工艺性能与应用性能。因此环氧塑封料厂商的研发重点主要系产品配方的完善、优化与开发，且大量与配 方相关的核心知识产权需要通过注册专利的形式予以保护。

随着半导体制程的进步及芯片进一步朝向高集成度与多功能化的方向发展，环氧塑封料厂商需要针对性地开发新产品以匹配 下游客户日益复杂的性能需求，因而应用于历代封装形式的各类产品的配方开发（主要涉及原材料选择与配比）、生产中的 加料顺序、混炼温度、混炼时间、搅拌速度等工艺参数均存有所不同，即各类产品在理化性能、工艺性能以及应用性能等方 面均存在差异，需要厂商长期的技术积累及持续的研发投入才可应对。

半导体封装材料产品需要通过下游客户的样品考核验证及批量验证后才能获得客户的使用。目前下游封装厂商主要参考 JEDEC（固态技术协会）标准进行封装体的评估和测试，JEDEC标准对封装和测试服务制定了详细的考核项目和量化指标，包 括潮敏等级试验（MSL）、高低温循环试验（TCT）、高压蒸煮试验（PCT）等。其中，MSL试验是针对环氧塑封料可靠性的 主要考核项目。

近年来，中国半导体封装材料产业发展在一些领域取得了较大突破，但整体与外资厂商仍存在一定的差距。目前日本、美国 厂商在中高端产品中仍占有较大份额，中国厂商仍主要以满足中国国内需求为主，出口量较小，且大部分仍集中在分立器件 和中小规模集成电路封装用的环氧塑封料领域。目前中国产环氧塑封料（包含台资厂商）市场占比约为30%左右，而高端环 氧塑封料产品基本被日美产品垄断。

受益于电动车及数据中心用电子元器件需求的快速增长，作为半导体封装的不可或缺的材料，环氧塑封料市场规模有望不断增长。根据市场 研究机构Mordor Intelligence的数据，2021年全球环氧塑封料市场规模约为74亿美元，预计到2027年有望增长至99亿美元，年均复合增长率 5.0%。

ChatGPT的发布给受困于消费电子下行的全球半导体业带来了新的增长动能。部署ChatGPT需要大量的算力以及存储空间，而且随着模型的迭代，对算力及存储空间的需求更是呈指数级增长。GPT、GPT-2和GPT-3的预训练数据量从5GB增加到45TB，GPT-3.5在训练中的总算力消耗则达到了3640PF-days，需要1万个高性能V100 GPU组成的高性能网络集群提供算力支撑。根据Omdia的数据，AI处理器的市场规模有望在2026年达到376亿美元相对于2019年将飙升9倍，而ChatGPT带来的对存储芯片的增量需求也相当可观。由于环氧塑封料均是芯片封装中不可或缺的材料，预期将受益于ChatGPT带来的对半导体芯片的增量需求。