2023年芯碁微装研究报告:直写光刻决胜先进封装赛道,泛半导体和PCB双翼齐飞
- 来源:中银证券
- 发布时间:2023/10/30
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芯碁微装研究报告:直写光刻决胜先进封装赛道,泛半导体和PCB双翼齐飞。AI浪潮下Chiplet大有可为,直写光刻量产成为最大边际变化。算力需求快速增长的当下,先进封装是决定AI芯片内互联速度的关键。根据Yole预估,2026年全球先进封装市场规模将增长至482亿美元。台积电预计到2024年CoWoS产能将翻倍式扩充。芯碁微装WLP2000系列直写光刻设备具有不需要掩膜版、智能纠偏等优点,在RDL、Bumping和TSV等制程工艺中优势明显。公司的WLP、PLP封装设备合作客户包括华天科技等,目前验证顺利,放量在即。我们认为公司作为全球领先直写光刻龙头企业之一,有望深度受益于先进封装的增量需求。...
直写光刻技术护航,公司业绩稳健增长
直写光刻技术底蕴深厚,力争成为全球领先企业
合肥芯碁微电子装备股份有限公司专业从事以微纳直写光刻为技术核心的直接成像设备及直写光刻 设备的研发和生产,主要产品及服务包括 PCB 直接成像设备及自动线系统、泛半导体直写光刻设备 及自动线系统、其他激光直接成像设备。 公司坚持自主研发与创新,拥有完整的自主知识产权。凭借团队领先的研发水平,公司目前拥有知 识产权百余项,并获批建立了 “外国专家工作室”和“第十批省级博士后科研工作站”。 依托核心技术,卓越性能,科技创新等强大的核心竞争力,公司自成立以来,先后荣获“科技小巨 人培育企业”、“合肥市直写光刻设备工程技术研究中心”、“国家高新技术企业”、“2018 年度 中国电子电路行业百强企业”等多项殊荣,公司产品也先后获得 2017 年、2018 年安徽省首台(套) 重大技术装备、2019 年“创客中国”中小企业创新创业大赛全国二等奖和中国创新创业大赛先进制 造行业全国二等奖。 芯碁微装专注服务于电子信息产业中 PCB 领域及泛半导体领域的客户,通过优秀产品帮助客户在提 升产品品质和降低生产成本的同时实现数字化、无人化、智能化发展。经过多年的深耕与积累,累 计服务 400 多家客户,包括深南电路、健鼎科技等行业龙头企业,同时也与多家上市公司签订了战 略合作协议。
芯碁微装的泛半导体直写光刻设备包括 LDW、WLP、MLF、MLC、RTR、MAS、NEX、SDI、SRD 等系列,分别适用于 IC 掩膜版、IC 芯片、先进封装、功率器件、引线框架、OLED 显示面板、IC 载板、光伏等领域。 2022 年 11 月,芯碁微装载板设备成功销往日本市场,这既是客户对于公司产品技术和质量的高度 认可,也同时为公司提供了广阔的市场拓展空间。在新型显示领域,公司实施以点带面策略,以 NEX-W(白油)机型为重点,切入客户供应链,推动该领域内的市场销售放量;在引线框架领域, 公司实行大客户战略,利用在 WLP 等半导体封装领域内的产品开发及客户资源积累,推动蚀刻工艺 对传统冲压工艺的替代,从而拉动泛半导体领域收入上升。在新能源光伏领域,电镀铜作为光伏去 银降本重要技术,曝光设备空间广阔,公司在该领域光刻设备已具备产业化应用条件,目前设备已 在多家下游客户进行验证,未来将随着电镀铜技术成熟迎来新的扩张空间。2022 年公司实现泛半导 体业务收入 0.96 亿元,同比增长近 72%。
芯碁微装的 PCB 直接成像设备包括 MAS、RTR、NEX、FAST、DILINE 等系列,覆盖软板、硬板、 HDI 板等,为所有领域的 PCB 客户提供全制程图像转移解决方案。 随着下游电子产品向便携、轻薄、高性能等方向发展,PCB 产业逐渐向高密度、高集成、细线路、 小孔径、大容量、轻薄化的方向发展,PCB 产品结构不断升级,高端设备需求占比提升,催生现有 PCB 曝光设备的更新换代,直接成像设备替代现有传统曝光设备需求强劲。同时服务器/数据存储、 汽车产业、手机、通信板块等行业的高增长对 PCB 需求强劲,为 PCB 曝光设备也带来了新增市场 机会;近年来,公司不断提升 PCB 线路曝光和阻焊曝光领域的技术水平,产品技术更新迭代速度加 快,核心指标不断精进,产能不断提升,业务范围从单层板、多层板、柔性板等 PCB 中低阶市场向 HDI 板、类载板等高阶市场不断拓展,其中用于 HDI/柔性板的 MAS35T 产能达 480 面/小时。2022 年度公司不断提升PCB阻焊产品性能,阻焊产品的产能得到大幅度提升,迅速替代传统阻焊曝光机。 2022 年度,公司深化了与生益电子、胜宏科技、定颖电子、沪电股份等客户的合作,新增国际头部 厂商鹏鼎控股订单,软板、类载板、阻焊等细分市场表现优异。 合肥芯碁微装电子装备股份有限公司始终秉承“成为国产光刻机世界品牌”的奋斗目标,在“依托 只有核心技术,加大研发力度,开拓新型应用领域”及“整合行业资源,打造高端装备产业供应链” 的战略发展方向下,专注于微纳直写光刻设备领域,围绕自身技术优势,结合行业发展趋势,持续 进行产品研发创新,提升企业管理水平,不断培养专业化人才,不断进行产品的改进和升级,满足 境内外客户对高性能直写光刻设备的需求,积极融入全球化的竞争格局,力争成为微纳直写光刻领 域的国际领先企业。
股权结构清晰,业绩增长稳健
芯碁微装股权结构清晰。公司创始人兼董事长程卓先生持有公司 27.99%的股权,是公司第一大股东。 合肥亚歌半导体科技有限公司持有公司 9.59%的股权,是第二大股东。公司第二至第十大股东持股 比例相对分散,这有助于公司实现法人治理结构。

2017~2022 年,芯碁微装营业收入从 0.22 亿元增长至 6.52 亿元,期间 CAGR 达到 97%。2023 年前 三季度,芯碁微装营业收入 5.24 亿元,同比增长 27%,继续实现稳健增长。2022 年,芯碁微装 PCB 业务实现营业收入 5.27 亿元,占营业总收入约 81%;泛半导体业务实现营业收入 0.96 亿元,占营业 总收入约 15%。
2018~2022 年,芯碁微装毛利率基本保持在 40%以上,净利率基本保持在 20%左右,公司呈现出稳 健的盈利能力。
公司注重自主研发创新,近年来通过技术研发积累以及产业化的应用实践,不断夯实核心技术体系, 覆盖八大核心技术。创新是引领公司发展的第一动力,2022 年公司持续投入研发力量,包括持续增 长的研发投入及人才引进,2022 年研发投入 8,474.10 万元,同比增加 50.04%。截至 2022 年末,公 司研发人员 178 人,占比达 37.79%。2022 年度,公司深化校企合作,与西交大、中科大、中科院等 建立联合实验室,助力研发、培养人才并吸引高端人才加入公司。持续的研发投入为公司积累了大 量技术成果。2022 年度,公司累计获得授权专利 136 项,其中,已授权发明专利 60 项,已授权实 用新型专利 71 项,已授权外观设计专利 5 项。此外,公司还拥有软件著作权 27 项,实现了软件 与硬件设备的有效配套。在研发管理体系建设方面,2022 年公司 IPD 系统落地工作有了扎实推进, 40+项目纳入 IPD 项目管理,保证产品的立项开发、产品开发的人力资源有效调配的同时,确保产 品开发的快速、高效地推向市场,支撑公司的长期快速发展。
股权激励彰显增长信心,定增扩产着眼长远业务布局
2022 年 4 月 8 日,芯碁微装发布《2022 年限制性股票激励计划(草案)》,拟对不超过 212 名员工 授予共计 87.20 万股限制性股票,并预留了 108.70 万股。本次激励计划考核年度为 2022~2024 年三 个会计年度,分年度进行业绩考核并归属,以达到业绩考核目标作为激励对象的归属条件。芯碁微 装为激励计划设置了以下业绩考核目标:目标值为以 2021 年营业收入为基数,2022 年、2023 年、 2024 年营业收入增长率分别不低于 45.00%、100.00%、170.00%,或以 2021 年净利润为基数,2022 年、2023 年、2024 年净利润增长率分别不低于 35.00%、80.00%、135.00%;触发值为以 2021 年营 业收入为基数,2022 年、2023 年、2024 年营业收入增长率分别不低于 31.50%、70.00%、119.00%, 或以 2021 年净利润为基数,2022 年、2023 年、2024 年净利润增长率分别不低于 24.50%、56.00%、 94.50%。以上业绩目标的设定是基于公司历史业绩、行业发展状况、市场竞争情况以及公司未来的 发展规划等相关因素制定,本激励计划设定的考核指标具有一定的挑战性,有助于提升公司竞争能 力以及调动员工的积极性,确保公司未来发展战略和经营目标的实现,为股东带来更高效、更持久 的回报。
芯碁微装所处行业为高端装备行业,具有显著的资金密集特征。产能的扩建、技术研发活动的开展、 生产运营、市场推广以及人才招募都需要大量的持续资金投入。一方面,随着公司直写光刻设备产 品在泛半导体、PCB 产业中的渗透率不断提升,公司需要持续投入资金以满足细分应用领域发展的 需要;另一方面,直写光刻设备在新型显示、PCB 阻焊、引线框架和新能源光伏等新产业领域中具 有较大的应用潜力,公司需要对未来的业务开展进行充分的营运资金储备。因此,2022 年公司发布 公告拟定增募资约 8 亿元资金用于扩大 PCB 阻焊、IC 载板、类载板产能,并拓展新型显示、引线框 架、新能源光伏直写光刻设备业务,在业务布局、财务能力、人才引进、研发投入等方面作进一步 的战略优化,持续提升公司业务覆盖度的深度及广度,敏锐把握市场发展机遇,实现公司主营业务 的可持续发展。
后摩尔时代先进封装举足轻重,直写光刻大有可为
先进封装是后摩尔时代集成电路的重要发展方向
1950 年,Wire Bonding 技术兴起并沿用至今,该技术将印刷电路板(PCB)连接到芯片,包含集成 电路的硅方块的互连技术,使用焊球和细金属线。它比封装的芯片需要更少的空间,可以连接相对 较远的点,但它在高温、高湿和温度循环的情况下可能会失效,而且每个键必须按顺序形成,这增 加了复杂性并会拖慢制造速度。封装技术的第一次重大演变是在 1995 年,倒装芯片(Flip chip)使 用了一个面朝下的芯片,其整个表面区域通过焊接 "凸点 "用于互连,将 PCB 与芯片粘合在一起。 这导致了更小的外形尺寸,或硬件尺寸,以及更高的信号传播速率,即信号从发射器到接收器的更 快移动。倒装芯片封装是目前最常见、成本最低的技术,主要用于 CPU、智能手机和射频系统封装 解决方案。倒装芯片允许更小的装配,可以处理更高的温度,但它们必须安装在非常平整的表面上, 而且不容易更换。2000 年出现了晶圆级封装(WLCSP),主要分为两种类型:扇入式(Fan-in)和 扇出式(Fan-out)。2010 年堆叠式 WLCSP 得到了发展,它可以在同一封装中实现多个集成电路, 并被用于整合逻辑和存储芯片的异质结合,以及存储芯片堆叠。在 2.5D 堆叠中,两个或更多的芯片 并排铺设,用一个插板将一个芯片连接到另一个。如前文所述,目前最大的 WLCSP 制造商是台积 电。台积电的 CoWoS-S(基片上的芯片)在市场上占主导地位。2015 年 3D 堆叠又开始被发展,3D 堆叠是多个芯片被正面朝下放在彼此的顶部,有或没有插板。有两种主要的 3D 堆叠类型。最常见 的类型是带有微凸点(µ-bumps)的 TSV。较新的替代方法,即 hybrid bonding,使用电介质粘接和 嵌入式金属形成互连,它刚刚被存储器厂商所探索。
先进封装已经成为后摩尔时代集成电路技术发展的一条重要路径。由于制程工艺的局限,将多个单 芯片和器件集成在单一封装中已成为提高系统集成度和性能的重要手段。先进封装技术可以实现更 高的 I/O 密度、更快的信号传输速度和更好的电热性能,从而提高芯片的性能和功能。并且,先进 封装技术还可以降低芯片的功耗和体积,提升芯片的可靠性和生产效率。此外,先进封装技术还可 以采用晶圆级封装等技术来实现自动化生产,提高生产效率和降低成本。
根据 Yole 和集微咨询统计,2022~2026 年,全球封测产业规模将从 815 亿美元增长至 961 亿美元, CAGR 达到 4.2%。

用于 5G、物联网、高性能运算、智能驾驶、AR/VR 等场景的高端芯片需求持续增加,大量依赖先 进封装,其成长性要显著好于传统封装,占整体封测市场的比重预计将持续提高。从长期来看,先 进封装技术必将随着终端应用的升级和对芯片封装性能的提升而蓬勃发展。
根据 Yole 和集微咨询的预估,2022~2026 年全球先进封装市场规模将从 379 亿美元增长至 482 亿美 元,CAGR 达到 6.2%。 未来先进封装技术在整个封装市场的占比正在逐步提升,3D 封装、扇型封装(FOWLP/PLP)、微 间距焊线技术,以及系统级封装(SiP)等技术的发展成为延续摩尔定律的重要途径。根据集微咨询, 由于先进封装市场增速超过行业平均,整个半导体市场中的先进封装占比不断增加,预计到 2026 年 将超过 50%的市场份额。根据目前国际 OSAT 产线布局及业务情况,预计 2020-2026 年 2.5/3D 堆叠, 层压基板 ED 封装和扇出型封装的平均年复合增长率较大,分别为 24%、25%和 15%。未来部分封 装技术在特定领域将会有进一步的渗透和发展,比如 FO 封装在手机、汽车、网络等领域会有巨大 增量空间;2.5D/3D 封装在 AI、HPC、数据中心、CIS、MEMS 传感器等领域会有巨大增量空间。
CoWoS 封装可以提升芯片内部的通信效率
根据与非网消息,2023 年以来,台积电 AI 订单需求增加,先进封装需求大于现有产能。2023 年 6 月中旬,台积电董事长称台积电 CoWoS 已经较去年倍增,明年将在今年的基础上再度倍增。 CoWoS 全称 Chip on Wafer on Substrate。CoW 是将芯片(有源硅芯片)堆叠在中介层(无源硅片) 上,WoS 则是将中介层再堆叠在基板上,三层堆叠最终形成立体封装形式。这种封装形式被称为 2.5D 封装,与 3D 封装工艺相比,CoWoS 封装中的不同芯片仍旧处于同一平面之上,但在片与片之间的 通信方式上由引线或基板改为了 Wafer。
传统封装,芯片与芯片之间独立封装,它们之间的信息交换需要通过底层的基板进行。目前片外通 信绝大多数都依靠 PCIE 接口,如今的 PCIE6.0×16 接口理论上最快能达到 128GB/s,看起来很快, 但与片内通信相比是“小巫见大巫”。据谷歌云服务器中心公布的数据显示,应用在 AI 大模型计算 上的 TPU,其芯片内部通信速度已经达到 1000PB/s,相比最快的 PCIE 通信还要快 8,192,000 倍。还 有一点非常重要,目前 AI 服务器亟待解决“内存墙”问题,CoWoS 可以将 CPU 与 HBM 封装在一 起,可以很好的解决片与片之间的通信效率问题。目前 CoWoS 已经成为最流行的 AI 服务器 GPU 的封装技术。
HBM 和 CoWoS 是相辅相成的。HBM 的高焊盘数和短迹线长度要求需要 2.5D 先进封装技术,如 CoWoS,以实现这种密集的短连接,这在 PCB 甚至封装基板上是无法实现的。CoWoS 是主流封装 技术,以合理的成本提供最高的互连密度和最大的封装尺寸。由于目前几乎所有的 HBM 系统都封 装在 CoWoS 上,所有先进的人工智能加速器都使用 HBM,因此几乎所有领先的数据中心 GPU 都 是台积电封装在 CoWoS 上的。 CoWoS 有几种变体,但原始 CoWoS-S 仍然是大批量生产中的唯一配置,即逻辑芯片+HBM 芯片通 过带有 TSV 的硅基中介层连接。然后将中介层放置在有机封装基板上。 CoWOS-R 使用在具有再分布层(RDL)的有机衬底上,而不是硅中间层。这是一个成本较低的变体, 牺牲的 I/O 密度,由于使用有机 RDL,而不是基于硅的插入物。 CoWoS-L 采用 RDL 内插器,但包含有源和/或无源硅桥,用于嵌入内插器中的管芯到管芯互连。这 将允许更大的封装尺寸,因为硅插入物越来越难以扩展。
根据台积电披露的 2022 年的数据,CoWoS 封装已经占其营业总收入的 5%以上,并且将以每年 20% 的速率增长,而台积电总营业收入增长速度预计为 10%。

台积电数据还显示,目前 Nvidia、AMD、Boadcom、Marvell 是台积电 CoWoS 后端技术的最大消费 者。2023 年先进封装需求大增以来,台积电已经多次发出 CoWoS 产能预警。DigiTimes 数据显示, Nvidia 和 AMD 占用了台积电 CoWoS 大约 70~80%的产能,博通约占 10%的产能,剩下 10%的产能 分配给其他公司。
2.5D 封装通常由代工企业内部完成,因为他们可以生产硅中介层,同时还可以直接访问领先的硅。 虽然日月光(ASE)和安靠(Amkor)等其他 OSAT 已完成类似于 CoWoS 或 FOEB 等替代品的先进 封装,但他们必须从联电(UMC)等代工厂采购硅中介层/桥接器。
硅中介层的制造首先采用空白硅晶圆并生产硅通孔(TSV)。这些 TSV 穿过晶圆,提供垂直电气连 接,从而实现中介层顶部的有源硅(逻辑和 HBM)芯片与封装底部的 PCB 基板之间的通信。这些 TSV 是芯片向外界发送 I/O 以及接收电源的方式。为了形成 TSV,晶圆上涂有光刻胶,然后使用光 刻技术进行图案化。然后使用深反应离子蚀刻(DRIE)将 TSV 蚀刻到硅中,以实现高深宽比蚀刻。 使用化学气相沉积(CVD)沉积绝缘层(SiOX、SiNx)和阻挡层(Ti 或 TA)。然后使用物理气相 沉积(PVD)沉积铜种子层。然后使用电化学沉积(ECD)用铜填充沟槽以形成 TSV,通孔不穿过 整个晶圆。TSV 制造完成后,再分布层(RDL)将形成在晶圆的顶部。将 RDL 视为将各种有源芯片 连接在一起的多层电线。每个RDL由较小的通孔和实际RDL组成。通过PECVD沉积二氧化硅(SiO2), 然后涂覆光刻胶并使用光刻对 RDL进行图案化,然后使用反应离子蚀刻去除 RDL通孔的二氧化硅。 此过程重复多次,以在顶部形成较大的 RDL 层。在典型的配方中,溅射钛和铜,并使用电化学沉积 (ECD)沉积铜。台积电可能使用极低 k 电介质(可能是 SiCOH)而不是 SiO2 来降低电容。然后 使用 CMP 去除晶圆上多余的电镀金属。主要是标准的双镶嵌工艺。对于每个附加 RDL,重复这些 步骤。在顶部 RDL 层上,通过溅射铜形成凸块下金属化(UBM:under bump metallization)焊盘。 施加光刻胶,通过光刻曝光以形成铜柱图案。铜柱经过电镀,然后用焊料覆盖。光刻胶被剥离,多 余的 UBM 层被蚀刻掉。UBM 和随后的铜柱是芯片连接到硅中介层的方式。
直写光刻技术在先进封装领域日益成熟
CoWoS 工艺中 TSV 和 RDL 需要使用光刻设备。目前光刻技术主要有掩膜光刻和直写光刻,其中掩 膜光刻可以进一步分为接近/接触式光刻以及投影式光刻。掩膜光刻由光源发出的光束,经掩膜版在 感光材料上成像,具体可分为接近、接触式光刻以及投影光刻。相较于接触式光刻和接近式光刻技 术,投影式光刻技术更加先进,通过投影的原理能够在使用相同尺寸掩膜版的情况下获得更小比例 的图像,从而实现更精细的成像。直写光刻也称无掩膜光刻,是指计算机控制的高精度光束聚焦投 影至涂覆有感光材料的基材表面上,无需掩膜直接进行扫描曝光。直写光刻根据辐射源的不同大致 可进一步分为两大主要类型:一种是光学直写光刻,如激光直写光刻;另一种是带电粒子直写光刻, 如电子束直写、离子束直写等。
在整个半导体领域,主流光刻技术为掩膜光刻,其中最先进的是投影式光刻,它可以通过投影的原 理在使用相同尺寸掩膜版的前提下获得更小比例的图像,在最小线宽、对位精度等指标上领先直写 光刻。但是,数字直写无掩膜光刻(LDI)在先进封装领域的应用越来越广泛,主要原因在于 LDI 技术可以通过激光在印刷板上写入图案,不需要使用传统的光阻膜,从而提高了生产效率和印刷精 度,并降低了成本。而掩膜光刻中的掩膜需要更新且制作时间较长,在对准灵活性、大尺寸封装及 自动编码等方面存在一定的局限。在具有衬底翘曲、基片变形的光刻应用领域,直写光刻的自适应 调整能力,使之具有成品率高、一致性好的优点,还具有投影光刻所不具有的高灵活性、低成本以 及缩短工艺流程等技术特点,主要应用于掩膜版制造、IC 后道封装、低世代 FPD 制造、部分低端 IC 前道制造。
在 IC 后道封装领域,随着半导体产业的不断发展,摩尔定律逐渐减弱,技术节点的变迁以及晶圆尺 寸的变化速度逐步放缓。采用更为先进的封装技术成为 IC 芯片实现更小尺寸、更低成本、更高性能 的有效手段,以晶圆级封装(WLP)、3D 封装、硅通孔(TSV)等封装技术为代表的先进封装技术 得到了快速发展。目前,在 IC 先进封装领域,掩膜光刻技术是产业中应用的主流技术,主要厂商以 日本 ORC、美国 Rudolph 等日本、欧美地区企业为主,我国企业中仅有上海微电子等企业能够参与 市场竞争。近年来,针对掩膜光刻在对准的灵活性、大尺寸封装以及自动编码等方面存在局限的情 况,日本 SCREEN、USHIO 等泛半导体光刻设备厂商已经成功研制了用于 IC 先进封装的激光直写 光刻设备。根据全球半导体研究机构 Yole Development 预测,激光直写光刻技术在 IC 先进封装领域 内的应用将在未来三年内逐步成熟并占据一定的市场份额,具有良好的市场应用前景。封装厂商积 极布局先进封装业务,由此带来的光刻设备需求不断增加。 根据公司调研纪要,WLP、PLP 封装设备合作客户包括华天科技等,目前验证顺利,放量在即。芯 碁微装的直写光刻设备有望在先进封装领域大展宏图。
产业转移铸造 PCB 设备需求繁荣期
直写光刻技术是高端 PCB 制造中的必经之路
PCB 作为各种电子元器件的载体,承载着“电子生态系统”,目前,电子产品逐渐向小型化,智能 化以及功能多样化发展,PCB 上需要搭载的元器件数量大幅增加,同时,尺寸,重量,体积不断缩 小,这就要求 PCB 导线宽度、间距、微孔盘的直径和孔中心距离,以及导体层和绝缘层的厚度随之 缩小。 在 PCB 的制造环节中,曝光设备是关键设备之一,用于 PCB 制造中的线路层曝光及阻焊层曝光工 艺环节,主要功能是将设计的电路线路图形转移到 PCB 基板上,其技术发展同下游 PCB 产业的发 展息息相关。目前,在大规模 PCB 制造领域,根据曝光时是否使用底片,光刻技术可主要分为直接 成像(直写光刻在 PCB 领域一般称为“直接成像”,对应的设备称为“直接成像设备”)与传统曝 光(对应的设备为传统曝光设备)。

根据使用发光元件的不同,直接成像可进一步分为激光直接成像(LDI)以及非激光的紫外光 直接成像,如紫外 LED 直接成像技术(UVLED-DI),其中 LDI 的光是由紫外激光器发出, 主要应用于 PCB 制造中线路层的曝光工艺,而 UVLED-DI 的光是由紫外发光二极管发出,主 要应用于 PCB 制造中阻焊层的曝光工艺。线路层曝光对曝光的线宽精细度、对位精度具有较 高要求,而防焊层曝光对产能效率和线路板表面质量具有较高要求,二者在技术难度上没有高 低之分,仅技术的侧重点不同。
PCB 下游应用市场向大规模集成化、轻量化、高智能化方向发展,PCB 制造工艺要求不断提升,对 PCB 制造中的曝光精度(最小线宽)要求越来越高,多层板、HDI 板、柔性版及 IC 载板等中高端 PCB 产品的市场需求不断增长,从而推动了直接成像技术发展不断成熟。
根据芯碁微装定增说明书援引的 QYResearch 数据,全球 PCB 市场直接成像设备产量在 2021 年为 1148 台,销售额为约 8.13 亿美元,预计至 2023 年,全球 PCB 市场直接成像设备产量将 达到 1588 台,销售额将达到约 9.16 亿美元。
PCB 阻焊也称防焊,通常指 PCB 制造过程中的绿油工艺,其目的是长期保护 PCB 板上形成的线路 图形。由于阻焊工艺需要大面积曝光,因此曝光精度及产能效率指标是主要性能指标。目前,在该 领域内,高端 PCB 产品主要采用直写光刻技术。近年来,随着消费电子、5G 通讯以及新能源汽车 等产业的快速发展,推动 PCB 产品不断高端化升级,阻焊层曝光精度要求提升至 40/70μm 水平。 随着 PCB 技术的发展,线宽线距不断缩小。PCB 产品中的重要指标之一为线宽:线宽是指 PCB、 泛半导体领域内光刻工艺形成的图形中线路或沟道间可达到的最小宽度,是衡量 PCB、泛半导体光 刻工艺技术水平的主要指标。目前,下游电子产品持续往集成化、便携化、多功能和高性能等方向 发展,因此随着 PCB 产品从单双面板到多层板、HDI 板到 SLP 板到 IC 载板的迭代,对制造过程中 的曝光精度(线路最小线宽)要求越来越高。
① HDI 板。HDI 板是用微盲埋孔技术的一种线路分布密度比较高的电路板; ②SLP 板(类载板)。SLP 板是下一代 PCB 硬板,可将线宽/线距从 HDI 的 40/40μm 缩短到 30/30 μm。类载板接近用于半导体封装的 IC 载板,但尚未达到 IC 载板的规格,其用途仍是搭载各种主 被动元器件;③封装基板。封装基板是在 HDI 板的基础上发展而来,与 HDI 板具有一定相关性,但从技术门槛来 看,封装基板的技术门槛远高于 HDI 和普通 PCB。与普通 PCB 相比,封装基板具有高密度、高精 度、高脚数、高性能、小型化及轻薄化等特点,在各种技术参数上要求较高,尤其是在最为核心的 线宽/线距参数,要远小于其他种类的 PCB 产品,根据台湾电路板协会(TPCA)的数据,2019 年 IC 载板的最小线宽就已经达到 8μm。
根据台湾电路板协会(TPCA)发布的台湾 PCB 产业技术发展蓝图,2021 年中高端 PCB 产品的曝光 精度要求较 2019 年将具有明显的提升,其中多层板最小线宽从 40μm 提升至 30μm;HDI 板最小 线宽从 40μm 提升至 30μm;柔性板最小线宽从 20μm 提升至 15μm;IC 载板最小线宽从 8μm 提 升至 5μm,我们预计未来高端 IC 载板的曝光精度有可能会提升至 1μm。
ABF 载板由环氧树脂/苯酚硬化剂、氰酸酯/环氧树脂和带有热固性烯烃的氰酸酯制成,其传输速率 高、线路较精密、导电性好,广泛应用于 AIGC、云计算、5G 等领域的高性能计算芯片的 FC 封装。 ①在数通市场,随着全球高算力竞赛的推进,高算力需求逐步提升,ABF 载板的市场空间迅速增长, ABF 载板已成为 FC-BGA 封装的标准配置。目前,以 FC-BGA 为主流的先进封装技术显著提升高阶 芯片效能,台积电的 CoWoS 技术消耗了大量高阶 ABF 产能; ②在通信市场,ABF 绝缘材料的热稳定和低介电等特性深度契合智能手机功能复杂化和 5G 高频通 信传输要求,随着全球 5G 基站建设进程的加快,5.5G 计划的提出,ABF 载板将拥有更大量的市场 空间。 目前,ABF 载板的线路细密度更加精密,BT 载板线路在 12μm 以上,而 ABF 线路细密度进入 6-7 μm,我们预计 ABF 线路细密度有可能在 2025 年正式进入 5μm 的竞争。
PCB 企业积极布局东南亚,设备需求迎来繁荣期
中国台湾电子厂在东南亚的布局相当积极,尤其是 PCB 业者,在泰国设有产能者包括泰鼎-KY、敬 鹏、竞国,马来西亚则有精成科,今年以来宣布进军东南亚的电子业者持续增加,如 FCCL 厂台虹、 三大 CCL 厂台光电、联茂、台燿全数报到,PCB 板厂则有定颖投控、楠梓电和志超。尽管东南亚投 资热潮正酣,但背后的挑战同样值得担忧。以越南为例,越南在国际产业链中处于下游位置,由于 越南国内缺乏完整的产业链,其在原材料、关键技术和核心设备上仍较为依赖中国等产业链中上游 的国家。随着一带一路、RCEP 等经济圈兴起,以及地缘政治影响,越来越多的电路板企业开始在 东南亚投资建厂。目前,东南亚电路板产业主要集中在泰国、越南、马来西亚、菲律宾、新加坡、 印度尼西亚六国,以日资、韩资和台资企业为主。有台资企业表示,以泰国来说,当地汽车供应链 发达,日系车厂客户在当地布局完整,汽车市场也是台商的目标之一,第二是担心中国政策风险以 及中国台湾电力、人力供应问题,第三则是终端客户分散风险的要求。

载板方面,ABF 载板目前处于供不应求局面,预计至 23 年仍存在供需缺口。据华经产业研究院的 数据显示,全球 ABF 载板 2019 年平均月需求为 1.85 亿颗,2023 年将达到 3.45 亿颗,年复合增长 率为 16.9%。而 2019-2023 年全球 ABF 载板平均月产能将以 18.6%的年复合增长率成长,到 2023 年 预计月产能达到 3.31 亿颗,供需缺口有所减小,但仍无法满足市场 3.45 亿颗的需求。供应紧缺也使 ABF 价格不断上涨,自 2020 年下半年起,ABF 载板价格上涨约 30%-50%。 针对 ABF 载板供应不足的问题,国内国外正积极扩产备战。国内如兴森科技自 2012 年开始投资布 局 IC 封装基板业务,在薄板加工能力、精细线路能力方面居于国内领先地位,深南电路现已具备 FC-BGA 封装基板中阶产品样品制造能力,目前已有部分产品向客户进行送样验证,广州封装基板 项目规划产品包括使用 ABF材料的 FC-BGA封装基板产品,项目预计于 2023年第四季度连线投产。 伴随 AI 及 HPC 需求快速增长,国产替代进程正在加速。
泛半导体领域多线并进,未来成长可期
新型显示快速增长,公司设备覆盖产业链多环节
Mini/Micro-LED 是近年来快速发展的新型显示技术,目前产业化较为成熟的是“Mini-LED+LCD” 背光技术,相较于 OLED 面板,该技术能够在实现更轻更薄的情况下达到媲美 OLED 面板的显示效 果,且在显示亮度、成本方面更具优势。 根据 Omdia 数据,预计到 2026 年 Mini-LED 背光 LCD 终端产品出货量将增长至 3,590 万台,其中 高端电视的出货量将由 190 万台增长至 2,760 万台,电视显示面板面积较大,将有效拉动对 Mini-LED 产品的市场需求,从而为直写光刻设备在 Mini-LED 等领域内的应用创造广阔的市场空间。
Mini-LED 产业链可大致分为芯片、封装/巨量转移与打件、面板、系统(组装)、品牌五个环节, 公司设备可用于封装、基板制作等。随着厂商加速对新型显示投资,由此带来的光刻设备需求增加。 目前芯碁微装的设备可以覆盖产业链多个环节。
“铜电镀”技术有望降低光伏电池片成本
近年来,国际地缘政治冲突与能源危机愈演愈烈,能源独立成为各国社会经济发展的重要因素。光 伏产业是我国优势产业,是我国实现“双碳战略”的重要途径之一,近年来发展态势良好。根据中 国光伏行业协会(CPIA)数据,2021 年我国光伏新增装机量为 54.93GW,同比增长 14.0%,光伏电 池片产量达到了 198GW,同比大幅增长 46.9%。根据 CPIA 预测,2022-2025 年我国光伏年均新装机 量将达到 83-99GW,将有效拉动光伏电池片的市场需求。
在技术发展方面,目前我国光伏电池片仍以 P 型 PERC 技术为主,随着产品需求逐渐转向高效产品, 具有更高光电转换效率的 N 型电池开始快速发展,TOP-Con、HJT 等 N 型电池新技术有望快速渗透。 根据 CPIA 预测,2022 年 N 型电池占比有望由 3%提升至 13.4%,到 2030 年 TOP-Con、HJT 电池市 场占比将超过 60%。由于现阶段 N 型电池采用传统的“银浆+丝网印刷”栅线制造工艺,成本较高, 制约了其大规模产业化发展。通过应用铜电镀工艺,用“LDI 曝光+电镀”替代传统丝网印刷工艺, 能够在实现“以铜代银”的同时,有效缩小栅线宽度,有效降低光伏电池片成本,具有广阔的市场 发展空间。铜电镀技术工艺的成熟,将大幅增加对直写光刻设备的市场需求。公司将加大在新能源 光伏新兴市场内的布局,推动直写光刻设备在上述领域内的产品开发及产业化验证力度,充分把握 市场先机。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
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