2023年先进封装产业链专题报告：环氧塑封料产业链迎风起

1. 2022 年封装材料规模达 261 亿美元，封装材料随 利润水平有望上移

1.1. 先进封装带动封装材料更迭，引线框架逐步被封装基板取 代

封装材料向高标准演进。当前，集成电路芯片朝着大尺寸、高集成度、 小特征尺寸和高 I/O 方向发展，对封装技术提出了更高要求，这与封装 材料的性能提升及成本下降是离不开的。封装材料主要包含包封材料、 芯片粘结材料、引线框架、键合金丝等。一般而言，先进封装与传统封 装的主要区别在于是否主要采用打线封装。传统封装工艺采用单颗芯片 通过焊线方式封装到基板或引线框架上。而先进封装形式更加多维：如 用倒装焊代替引线焊接，提高了互联密度及电性；用焊球阵列代替引线 框架外引脚，提高了 I/O 数量、封装密度及电性能；晶圆级封装则用芯 片工艺代替了传统封装工艺；芯片尺寸封装带来封装效率的持续提升； 3D 则使封装密度和性能进一步发展。以当前先进封装的主流倒装类封 装作为代表，在材料结构上，引线框架被封装基板取代，键合丝用量降 低，BGA 倒装焊球取代键合丝以获得更多 I/O 数量，包封用树脂材料要 求更高，向着高导热、高机械强度、高粘结性、低吸水率和低应力方向 发展。

1.2. 中国封装材料市场规模达 463 亿元，核心材料向高端化转 变

2022 年全球封装材料市场为 261 亿美元，除基板材料外，导线架、键合 丝及树脂包封材料占据前列。根据 SEMI 最新统计，2022 年全球封装材 料市场达到 261 亿美元，预计 2027 年全球封装材料市场有望达到 298 亿 美元，CAGR 为 2.6%。其中，受到先进封装市场拉动，其核心材料封装 基板占比最高，达到 57.5%。除封装基板外，传统封装代表引线框架排 名第二，占据 17.5%，键合丝占据 12%。包封材料作为目前主流封装均 需用到的核心材料，占据 5.8%市场份额。其次为底部填充胶、芯片粘结 胶等其他材料。2022 年国内半导体封装材料市场规模达到 463 亿元，由 于国内市场中传统封装占比更高，封装基板占比仅 27%，键合丝/引线框 架/包封材料占比达到19%/18%/17%。随着国内先进封装占比逐渐提升、 封装材料不断升级，除封装基板外，预计包封材料、底部填充胶、芯片 粘结胶等材料利润水平将逐步提升。

2. 先进封装带动环氧塑封料高端化转型，底部填充胶 助力高成长

2.1. 环氧塑封料高端化需求高增，国企加速布局

环氧塑封料占包封材料 90%市场，具备典型“一代封装，一代材料”特 性。包封材料为芯片封装核心材料，占据封装材料成本的 10~20%，在传 统及先进封装中均占据重要地位，用于保护半导体免受外部环境的影响 （热、水、湿气、机械冲击等），维持电路的绝缘性能，并起到应力缓和 作用。环氧树脂模塑料（Epoxy Molding Compound, EMC）是以环氧树脂 为基体树脂，以高性能酚醛树脂为固化剂，加入硅微粉等填料，以及添 加多种助剂混配而成的粉状模塑料。2022 年，全球 EMC 市场达到 22 亿 美元，预计 2030 年有望达到 34 亿美元。按下游应用拆分，半导体用环 氧塑封料占比约为 64%。中国包封材料市场规模达到 77.2 亿元，近 5 年 CAGR 达到 5.8%。其中，环氧模塑料是芯片主要的包封材料，占 90%以 上的份额。根据测算，2022 年，中国环氧模塑料中，传统封装用 EMC占比 93%，先进封装用 EMC 占比 7%。当前传统封装用 EMC 仍是国内 EMC 厂商主要品类，其更新迭代主要受制于研发周期、技术壁垒、客户 验证周期等一系列要求。EMC 具备典型的“一代封装，一代材料”特征， 性能与封装形式高度相关，一般而言，下游厂商已有产品替换需求不大。 但在半导体产业链国产化需求空前高涨的当下，利用类似产品替代原进 口产品的替换需求以及下游厂商新型芯片所需 EMC 的新增需求有望拉 动 EMC 市场快速增长。例如，LMC（液态环氧塑封料）、GMC（颗粒状 环氧塑封料）被应用于 FOWLP、2.5D/3D 等高端先进封装中，将成为环 氧塑封料新增长点。

环氧塑封料壁垒高，客户黏性极强。环氧塑封料技术壁垒主要体现在配 方及工艺上，封装技术的持续演进对其提出更苛刻的性能要求。例如， QFN/BGA、FOWLP/FOPLP 等不对称的封装形式而增加了对翘曲的控制 要求。环氧塑封料投资强度约为 1~2 亿/万吨。从价格端，也呈现出“一 代封装，一代材料”特征，TO、DIP 封装用环氧塑封料在 15~30 元/kg， SOT/SOP 类封装用则在 30~80 元/kg，至先进封装用环氧塑封料则呈现 出几倍价格差距，例如 HBM 用 GMC 材料价格高达 200~300 元/kg。环 氧塑封料的壁垒也在于该行业极强的客户黏性，主要体现在：1）高端半 导体封装材料由外资厂商垄断，国内企业研发出的环氧塑封料需要得到 芯片设计公司及封装厂商的广泛认可，设计端及封装端的切换意愿、对 外资产品成功替代的示范效应、客户试错成本等直接影响到企业放量速 度；2）环氧塑封料验证周期长，第二阶段封装产品需要至少 6 个月，车 用电子类产品则需要 1~4 年验证周期。从产品研发到终端放量呈现典型 “J”型增长，成熟稳定供应可能需要 3~5 年。环氧塑封料行业一旦进入， 也难以退出，盈利水平将随下游需求维持稳定。

环氧塑封料目前仍被日、韩企业垄断，台湾企业以其低成本优势占据基 础型环氧塑封料主要市场。住友电木市占率高达 40%，Resonac 紧随其 后，国内企业主要为衡所华威、华海诚科等。目前国内主要占据中低端 市场，在先进封装等高端市场已取得进展，随着半导体产业链国产化转 移，预计验证、放量时间将大幅缩短，迎来盈利双增。例如，华海诚科的高端产品 LMC 已在通富微电、华进半导体等开展工艺验证，GMC 已 通过佛智芯的验证，自主研发的专用设备已经具备量产能力。

2.2. 液体底填胶为先进封装核心材料，国企加速布局

液体底填胶可有效释放机械应力，为先进封装核心基础材料。在早期 IBM 公司的 C4 技术应用中，倒装芯片安装在陶瓷基板中，由于硅和陶 瓷材料热膨胀系数（CET）类似（Si：5 ppm/℃ vs 陶瓷：4.5~7 ppm/℃）， 热机械应力能够匹配。但随着有机基板的引入，例如 FR-4 环氧树脂的 热膨胀系数高达 15.8 ppm/℃，由于 CET 失配导致焊点热应力而发生疲 劳失效。因此，需要引入底部填充胶（Underfill），以缓解倒装芯片焊料 及基板见的热应力失配。从使用场景上来看，底部填充胶主要分为两种， 一种是属于板级封装的（焊）球栅阵列底部填充胶(BGA Underfill)，用于 封装基板与 PCB 印制电路板之间互连的焊球之间的填充，精度为毫米 级；另一种是属于芯片级封装的倒装芯片底部填充胶(Flip-Chip Underfill)， 用于芯片与封装基板互连凸点之间间隙的填充，精度一般为微米级。由 于底填胶具有黏度低、流动快、可靠性高、固化时间短、耐热和机械冲 击等优点，通过毛细作用形成牢固的填充层后，可以起到保护焊点、减 轻封装应力损伤的作用。底部填充胶同环氧塑封料的基本组成类似，包 含填充剂（50~70%）、电子级环氧树脂（15~30%）、硬化剂（5~15%，环 氧树脂、苯酚、胺、多元醇等）、稀释剂（5~15%）及其他增韧剂、促进 剂等添加剂组成。

底填胶难度高于一般环氧塑封料。半导体集成电路技术已实现了从 1D 到 2.5D/3D，并伴随着局部功率密度达到 100W/cm2 以上，高效散热是保 证芯片可靠性和性能的关键，对底部填充胶提出了高要求，需要同时具 有高导热系数（>1.0 W·m-1 ·K-1）、高电阻率（>1012Ω·cm）、低黏度（298K 时<20Pa·s)、适当的 CTE（25~30ppm/K）、高 Tg（>398K）、低介电常数 （298K和1kHz时<4.0）和低的介电损耗因子（298K和1kHz时<0.005）。 因此，如何控制导热无机填料及底部填充胶黏度的平衡、构建高效导热 界面导热等难点，是胶黏剂厂商核心竞争力。又由于高端底部填充胶直 接与芯片正表面接触，直接影响芯片传输效率，对性能、可靠性要求远 高于一般环氧塑封料，进入壁垒极高。

2022 年全球底填胶市场规模约为 2.92 亿美元。底部填充胶主要应用于 倒装芯片及 BGA 中，分别占比 60%/40%。根据 Yole 统计，2021 年先进 封装 374 亿市场中，倒装封装由于成熟、完善的技术工艺平台，良好的 电性能、热性能，有竞争力的成本优势，占比 70%，达到 262 亿美元市 场规模。根据 SDKI 统计，受下游消费电子、电动汽车及 5G 网络拉动， 2022 年全球底部填充胶市场规模约为 2.92 亿美元，预计到 2035 年增长 至 4.66 亿美元，CAGR 达到 7%。

国内厂商开始进军芯片级底填胶。在芯片级电子胶黏剂领域，由于 FC 液体底填胶可靠性、稳定性直接影响到芯片质量，进入壁垒极高，FC 液 体底填胶主要由日商 Namics 垄断，呈现出“一家独大”局面。板级电子 胶黏剂则较为分散，主要集中在德国汉高、德国 Delo 等外资头部厂商。 目前，国内具备底填胶生产能力的厂商以生产板级底填胶为主，芯片级 底填胶仍处于实验室阶段，只有少数内资厂商取得一定突破。其中，德 邦科技的板级相关技术已达到国际先进水平，产品在小米、华为、三星、 舜宇等量产使用。同时还配合华为公司开发芯片级底填，部分型号获得 关键客户验证通过，逐步突破国外垄断。华海诚科成功开发的低 CTE 快 速固化板级底填在重要客户端完成进口替代，正在量产爬坡阶段。已经 完成验证的芯片级底填正在做前期量产准备，和终端客户协同开发的高 导热底部填充胶正在认证考核。回天新材用于 CSP 或 BGA 的底填胶已 在标杆客户华为、欧菲光等测试通过并批量使用，目前在消费电子、芯 片封装、汽车电子等领域标杆客户处快速上量。

3. 环氧塑封料产业链孕育机遇，无机填料补齐最后一 块短板

环氧塑封料上游主要为电子环氧树脂、硅微粉及酚醛树脂。环氧塑封料 上游核心材料主要为硅微粉等填充剂、电子环氧树脂、电子酚醛树脂及 添加剂组成。根据华海诚科招股书，电子环氧树脂、硅微粉和电子酚醛 树脂成本占比分别达到 36%、27%和 11%，成本占比随添加量及原料价 格上下波动。电子环氧树脂除了要求高纯度之外，需要达到低应力、耐 热冲击和低吸水性，添加量<18%。硅微粉作为环氧塑封料中关键原材料， 添加量可高达 60~90%，理论添加量可达 92%。酚醛树脂作为固化剂， 影响环氧塑封料的熔融黏度，通常添加量<9%。

3.1. 硅微粉有望迎来高速增长，2025 年硅微粉市场空间达 185 亿元

硅微粉可广泛用于环氧塑封料、覆铜板、电工绝缘材料等领域。硅微粉 具有高耐热、高绝缘、低线性膨胀系数和导热性好等优良性能，可广泛 作为芯片封装用环氧塑封料、电子电路用覆铜板及电工绝缘材料、胶黏 剂、陶瓷、涂料等领域。硅微粉按照颗粒形态可以分为角形硅微粉和球 形硅微粉，角形硅微粉按照原材料可分为结晶硅微粉及熔融硅微粉。结 晶硅微粉原料为结晶类材料，包括石英块和石英砂，经过干法或湿法工 艺形成，主要应用于覆铜板、胶粘剂、电工绝缘材料、涂料等领域，价 格约在 1000~2000 元/吨；熔融硅微粉原料为经结晶石英煅烧熔融形成的 熔融类材料，包括熔融石英块、熔融石英砂和玻璃类材料，经过干法或 湿法工艺形成，其具有低介电、低损耗的特征，是 5G 通信用高频高速 覆铜板关键功能填料，也可用于空调、洗衣机、充电桩、光伏组件等芯 片封装所使用的环氧塑封料中，价格约在 4000~6000 元/吨。球形硅微粉 则是以精选的角形硅微粉作为原料，通过火焰法加工成球形的粉体材料， 具有流动性好、应力低、比表面积小、堆积密度高等优良特性，可被用 于航空航天、雷达、超级计算机、5G 通信高端覆铜板及智能手机、数码 相机、超级计算机等集成电路芯片用环氧塑封料中，价格水平显著高于 二者，约在 1.5 万~1.6 万/吨。

2025 年硅微粉总需求近 600 万吨，市场规模达 185 亿元。我们以硅微粉 核心应用领域环氧塑封料、覆铜板、蜂窝陶瓷、涂料及高端建材测算硅 微粉市场需求：1）环氧塑封料行业：硅微粉在环氧塑封料填充比例 80%， 按照当前国内先进封装占总封装比例 14.7%，先进封装中均用球形硅微 粉，传统封装中角形硅微粉/球形硅微粉占比约 4:6，以球硅单价 1.6 万 元/吨、角硅单价 0.6 万元/吨测算，假设环氧塑封料增速与包封材料一致， 按照近 5 年 CAGR 6%增长，预计 2025 年环氧塑封料用硅微粉需求达到 17 亿元，其中球硅需求超 9 万吨，对应市场规模近 15 亿元；2）覆铜板 行业：硅微粉在树脂中填充率为 30%，按照重量比计，硅微粉在覆铜板 中重量占比 15%。2018 年生益科技采购球硅及角硅比例约为 4:6，随着 5G 通信、新能源汽车等需求，预计球硅占比将进一步提高，预估到 2025 年球硅比角硅约为 6:4，据测算，2025 年覆铜板行业用硅微粉市场规模 达 47.7 亿元，其中，球硅市场规模达 40 亿元；3）蜂窝陶瓷行业：在国 五改国六政策推动下，货车蜂窝载体需求从 1 个提升至 4 个，乘用车载 体需求从 1 个提升至 2 个，拉动上游对球形硅微粉需求，以国六政策落地要求测算，球硅在蜂窝陶瓷载体重量比 13%，假设蜂窝陶瓷用球硅价 格 1.3 万元/吨，据测算，2025 年蜂窝陶瓷行业用硅微粉需求超过 1.5 万 吨，对应市场规模达 2 亿元；4）涂料行业：硅微粉在涂料中占比 2%， 以涂料用角形硅微粉均价 3000 元/吨测算，预计 2025 年涂料行业用硅微 粉市场规模突破 30 亿元；5）高级建材行业：人造大理石有望替代传统 瓷砖和天然石材，假设 2025 年人造大理石在高级建材渗透率达到 5%、 硅微粉添加量 20%，以联瑞新材供应均价 2000 元/吨测算，2025 年高级 建材市场规模达到 87.6 亿元。

2025 年国内封装用球形硅微粉需求有望达到 9.3 万吨。环氧塑封料用硅 微粉要求随着封装形式而变化，随着封装形式向高集成度、低功耗过程 演变，要求硅微粉粉体粒径更细、形状为球形、高纯度、低放射性元素 含量。例如，α粒子容易引起 DRAM 存储器故障，HBM 用硅微粉需要 硅微粉达到低 CUT 点 Low-α级，以降低 DRAM 故障率。球形硅微粉 已成为大规模集成电路封装及基板等高端电子信息产品的必备关键材料。据测算，我国 2022 半导体封装用球形硅微粉需求为 7.1 万吨，随着 先进封装占比进一步提升，预计2025年将达到9.3万吨，CAGR达9.25%， 以球形硅微粉价格 1.5 万元/吨计算，2025 年市场规模将近 15 亿元。 国内厂家在高端球形硅微粉领域迎头赶上。球形硅微粉目前全球球形硅 微粉主要由日企占据，日本电化、龙森、新日铁三家公司占据全球 70% 左右的硅微粉市场份额，与下游高端覆铜板日系厂商松下电工、住友化 木等形成紧密供应体系，日本雅都玛垄断 1 微米以下的球形硅微粉市场。 国内球形高端硅微粉产能持续拓展，进口依赖有所改善。国内具备球形 硅微粉生产能力的厂商主要为联瑞新材、华飞电子（雅克科技子公司）、 凯盛新材等。联瑞新材已具备 3.9 万吨球硅产能、8000 吨球铝产能，2023 年 10 月拟投资建设 2.52 万吨集成电路用电子级功能粉体材料，并在高 端芯片（AI、5G、HPC 等）封装、异构集成先进封装（Chiplet、HBM 等）用低 CUT 点 Low-α微米/亚微米球形硅微粉、球形氧化铝粉已率先 完成验证并出货；华飞电子现有球硅产能 1.15 万吨，MUF 用球形硅微 粉 3000 吨、覆铜板用球形硅微粉 2000 吨在建，预计 2023 年底投产。

球形硅微粉行业核心壁垒在技术壁垒及客户验证。球形硅微粉技术壁垒 主要体现在：1）球化技术要求高，且需要对设备、机理端有高度理解。 有自研设备能力的厂商具备长期降本优势。目前国内球化工艺主要采用 高温球化法，对燃动消耗更高，以联瑞新材为例，随着球形硅微粉收入 占比自 2018 年 30.55%升高到 2022 年 53.58%，燃动成本占比相应从 24.62%提升至 32.10%，球硅中燃料动力占比高达 50%。2）纯化要求高。 在高端先进封装中，对金属杂质、放射性元素、磁性异物等含量提出更 高要求。集成电路用电子级球形硅微粉投资强度高达 2~3 万元/吨。除技 术壁垒以外，球形硅微粉需要较长时间客户验证，先发优势明显。但日 企龙头普遍扩产较为保守，国内头部公司高端产品在性能端已逐渐追上， 预计在全球市场市占率有望进一步提升。从投资回报率 ROIC 看，日企 龙头 Denka（日本电化株式会社）的最优势产业电子/尖端产品线近五年 维持稳定且较高的 ROIC，国内球硅/球铝企业受 21~22 年新能源车拉动 ROIC 有较大提升，剥离新能源业务带动后，联瑞新材表现略低于 Denka， 显示出较好盈利能力。

球形氧化铝、氮化物有望成为下一代核心电子级粉体功能材料。在 5G 通信设备、高端智能手机等电子产品功能日趋复杂且小型化发展趋势下， 核心部件发热散热问题成为当务之急，带动了热界面材料用球形氧化铝、 氮化物等功能性粉体材料市场需求增长。在先进封装中，随着堆叠密度 提升，亦需要热界面材料以实现散热升级需求。氧化铝、氮化物主要用 于热界面材料的填料，导热率高于二氧化硅，氮化物导热率更远高于氧 化物，有望实现大幅增长。目前，国内龙头厂商加速布局氧化铝及氮化 物。联瑞新材现有氧化铝产能 8000 吨，氮化物部分产品已实现产业化。 壹石通为国内勃姆石材料龙头，具备球形氧化铝产能 1.03 万吨。9800 吨 导热用球形氧化铝预计 2023 年底投产，5000 吨锂电池涂覆及电子陶瓷 用亚微米高纯氧化铝预计 2024 年投产，其中 200 吨 Low-α 射线球形氧 化铝预计于 2023 年四季度投产，并已通过头部客户验证。

3.2. 树脂材料决定封装基础性能，国内企业高端化转型

电子树脂决定环氧模塑料熔融黏度、热性能及电性能。电子树脂主要用 于覆铜板的生产，高端电子树脂则可运用于芯片封装用环氧塑封料、液 体底填胶中。环氧树脂具有收缩率低、粘结性好、耐腐蚀性能高、电性 能优异等突出优点，被广泛用于覆铜板、包封材料中。不同环氧树脂具 有不同特征，如邻甲酚型环氧树脂具有较高热稳定性和化学稳定性，双 酚 A 型环氧树脂具有低收缩性和低挥发性等。固化剂和环氧树脂一起影 响环氧模塑料的流动特性、热学性能和电学性能。酚醛树脂固化特性好、 耐热性、抗湿气性能优异、电性能和贮存性能好，被常用于做环氧模塑 料的固化剂。通过调节酚醛树脂中重复单体数量，可以改变材料中的分 子重量分布，从而调节环氧模塑料的熔融黏度。

国内环氧塑封料用环氧树脂/酚醛树脂 2025 年市场规模达到 9.7 亿元/2 亿元。基于前文对于环氧塑封料市场空间的测算，2022 年国内环氧塑封 料需求 14 万吨，以环氧树脂/固化剂单耗分别为 0.13t/t、0.07t/t 计算， 2022 年环氧塑封料用环氧树脂需求 1.8 万吨，酚醛树脂需求 1 万吨。以电子环氧树脂/酚醛树脂 4.5 万元/吨、2.5 万元/吨测算，预计 2025 年环 氧塑封料用电子环氧树脂规模 9.7 亿元、酚醛树脂规模 2.9 亿元。

国内树脂龙头电子树脂布局逐步成熟。目前电子树脂供应商主要为日本 大金、杜邦、旭化成、三菱化学在内的外企公司及长春化工、晋一化工 为主的中国台湾公司。外企公司掌握高端电子树脂供应链，中国台湾树 脂供应商则以规模优势及成本优势主导基础电子树脂领域。我国电子树 脂企业起步较晚，具有较大的市场空间及发展潜力。目前，国内企业已 着手布局中高端树脂，并逐步推动量产。在电子级环氧树脂方面，东材 科技现有产能 24.3 万吨，宏昌电子现有产能 15.5 万吨，产能规模逐步 赶上国际龙头企业。在电子级酚醛树脂方面，国内酚醛树脂龙头圣泉集 团现有酚醛树脂 67.9 万吨，其中含 5 万吨电子级酚醛树脂。随着国内树 脂企业高端化转型，环氧塑封料用树脂有望实现率先突破。

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