2024年长电科技研究报告:先进封装龙头启航,汽车+存储引领成长

  • 来源:方正证券
  • 发布时间:2024/07/08
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长电科技研究报告:先进封装龙头启航,汽车+存储引领成长.pdf

长电科技研究报告:先进封装龙头启航,汽车+存储引领成长。国内封测龙头厂商,市占率中国大陆第一。公司前身为江阴晶体管厂,成立于1972年,深耕半导体行业半世纪,封测技术与经验积累丰富。长电科技聚焦关键应用领域,在5G通信类、高性能计算、消费类、汽车和工业等重要领域拥有行业领先的半导体先进封装技术。根据芯思想研究院(ChipInsights)发布的2023年全球委外封测(OSAT)榜单,长电科技在全球前十大OSAT厂商中排名第三,中国大陆第一。2023年受下游需求疲软影响,公司营收297亿元,同比-12%,24Q1营收68亿元,同比+17%,我们认为24年随着下游需求回暖,公司业绩有望重回增长通道...

1 国内封测龙头,发力先进封装

1.1 半世纪积累造就国产封测领军企业

国内封测龙头,先进封装全面布局。公司为全球客户提供提供全方位的芯片成品 制造一站式服务,包括集成电路的系统集成、设计仿真、技术开发、产品认证、 晶圆中测、晶圆级中道封装测试、系统级封装测试、芯片成品测试,长电科技聚 焦关键应用领域,在 5G 通信类、高性能计算、消费类、汽车和工业等重要领域拥 有行业领先的半导体先进封装技术。根据芯思想研究院(ChipInsights)发布的 2023 年全球委外封测(OSAT)榜单,长电科技在全球前十大 OSAT 厂商中排名第 三,中国大陆第一。

拟将股权转让至磐石香港。截至 2024Q1,公司前三大股东分别为国家集成电路 产业投资基金、芯电半导体(上海)、香港中央结算有限公司,持股比例分别为 13.24%、12.79%、3.67%,公司无实控人。2024 年 3 月 26 日,磐石香港与大基金、 芯电半导体分别签署了《股份转让协议》,约定大基金和芯电半导体分别将其所 持长电科技 1.74 亿股股份(占长电科技总股本的 9.74%)和 2.29 亿股股份(占 长电科技总股本的 12.79%)转让给磐石香港或其关联方,本次权益变动后,磐石 香港或其关联方将持有上市公司 4.03 亿股股份(占上市公司股份总数的 22.54%), 成为上市公司的第一大股东。磐石香港的控股股东为华润集团,实际控制人为中 国华润。

公司核心人员产业经验丰富。公司核心人员在集成电路行业拥有平均 20 年以上 的从业经验积累,深耕多年,产业背景深厚,研发实力强劲。CEO 郑力历任恩智 浦全球高级副总裁兼大中华区总裁,瑞萨电子大中华区 CEO 等高级管理职务;执 行副总裁罗宏伟长期领导长电科技采购、销售、生产制造、运营等诸多部门。

1.2 业绩持续攀升,重视研发提升核心竞争力

半导体周期出现拐点,公司业绩逐季回暖。公司 23 年全年实现营业收入 296.6 亿元,yoy-12%,归属于上市公司股东的净利润 14.7 亿元,yoy-55%,公司业绩下 滑主要系 23 年上半年需求较为疲软,后随着下游去库存逐步结束,公司业绩逐 季度回暖。公司 24Q1 实现营业收入 68.42 亿元,yoy+17%,qoq-26%,归母净利 润 1.35 亿元,yoy+23%,qoq-73%,公司预计第一季度是公司盈利的低点,全年公 司将力争实现逐季度的业绩成长,紧抓行业的成长机遇。

期间费用率较为稳定。公司销售费用率保持稳定在 1%以内;管理费用率较为稳定, 近些年均在 3.5%以内;研发费用率稳中有升,主要系公司持续加大研发投入,提 升产品性能与工艺,增强公司的竞争优势所致,24Q1 研发费用率为 5.57%。预计 随着市场回暖以及公司经营效率提升,公司除研发费用外各费用率将小幅下降。

研发投入持续增加,专注提升高性能先进封装技术。公司持续加大对高性能先进 封装技术的研发投入,从 2019 年的 9.69 亿元持续增长至 2023 年 14.40 亿元。 2024Q1 研发费用仍较去年同比增长 23.4%,研发支出达 3.81 亿元,占营收比上 升至 5.57%。

长电科技持续拓展其他领域,推进客户多样化和新产品导入。2023H1 成立工业和 智能事业部,加速在 HPC 高算力系统,储能及电源管理,智能终端模块及生态 系统等领域的市场开拓。毫米波雷达和激光雷达产品光学封装技术开发及量产, 实现了打线产品 Grade 0 全覆盖。布局第三代半导体功率模块,功率器件先进 封装技术取得阶段性进展。在通信应用方面,针对 5G 毫米波的商用相关需求, 公司已率先在客户导入 5G 毫米波 L-PAMiD 产品和测试的量产方案,5G 毫米波 天线 AiP 模组产品也已进入量产。

强化高性能封装布局,长电微电子晶圆级微系统集成高端制造项目于年中如期封 顶。该项目是长电科技面向全球客户对高性能计算(HPC)、人工智能等快速增长 的市场需求建设的高端产能布局。项目聚焦 2.5D/3D 高密度晶圆级封装等高性 能封装技术,可提供从封装协同设计到芯片成品生产的一站式服务。

1.3 率先布局海外市场,前瞻优势逐渐体现

近年因地缘政治等问题导致全球半导体供应链已开始逆全球化布局,封测厂将逐 渐从单纯的从成本层面来考虑扩厂需求变成更加以供应链变化与客户需求层面 为侧重点来进行思考,而这意味着地区集中度较高的封测厂将向地区多元化作为 重点进行扩产。公司坚持国际国内双循环战略,实现海内外均衡发展,长电在海 内外设有六大基地,已提前在海外进行大规模产能布局,可与国内外客户进行紧 密的技术合作与属地化生产,根据客户地域生产要求,灵活地提供高效的产业链 支持。

长电科技的海外收入可以被拆分为星科金朋以及长电韩国。星科金朋的主营业务 为半导体封装设计、凸焊、针测、封装、测试和布线解决方案。长电韩国的主营 业务为高端封测产品,主要为高端 SiP 产品的封装测试。星科金朋在与公司进行 重大资产重组之前在全球 OSAT 排名中排名第四,综合实力领先。

星科金朋在 2023 年营收为 16.0 亿美元,同比下降 17.9%,净利润为 1.21 亿美 元,净利率 7.6%。2023 年长电韩国营收为 17.3 亿美元,同比下降 6.5%,净利润 为 0.4 亿美元。星科金朋 23 年的下滑主要为海外客户去年开始进入下行周期, 23H2 公司海外客户的收入已经实现同比正增长,从行业上看,在其有较好布局的 并在 22 年有大幅成长的计算类及工业模拟市场客户订单有所下滑,但同时汽车 业务也有快速增长,工业模拟类需求在 24Q1 逐步回暖,库存调整结束的倾向已经显现,24Q1 星科金朋整体已实现收入同比增长,随着下半年更多行业步入复苏, 星科金朋整体业绩相比去年将继续快速恢复。

2 半导体周期进入拐点,先进封装持续拉动

2.1 半导体行业逐季回暖,封测营收有望率先复苏

全球半导体月度销售额同比增速持续上升,行业周期底部已现。2024 年 4 月全 球半导体销售额为 464.3 亿美元,同比增长 15.8%,同比增速持续上升,我们发 现半导体周期的上行/下行周期基本在 1.5-2 年左右,此轮下跌周期时长已经基 本到位,我们认为半导体行业周期底部已现。

主要封测公司月度营收同比转正。对台股主要封测公司 2021 年以来月度营收复 盘,可以发现,自 2022 年 11 月起,封测公司月底营收同比处于调整下滑阶段, 2023 年 9-12 月同比调整幅度收窄,2024 年 1 月以来,封测营收同比转正。我们 认为行业正逐步回暖。

2.2 先进封装市场占比提升,2.5D/3D 增速领先

随着芯片制造工艺越来越逼近经济成本上的物理极限,摩尔定律逐渐失效,依靠 更先进的工艺来提升芯片性能将变得越来越困难,人们将视线转移至先进封装等 堆叠晶体管以外的性能提升方案。先进封装工艺依靠增加 I/O 数量以及增加传输 效率来提高带宽及芯片性能,是目前关注度最高的性能提升方案之一。

2.5D 市场规模乘算力东风飞速增长,先进封装市场占比迅速提升。随着 AI 相关 应用所驱动的算力需求井喷,处理能力对高带宽的需求与日俱增。2.5D 作为目前 主流的先进封装互联方案,预计市场规模将从 2021 年的 15 亿美元发展至 2026 年的 33 亿美元,CAGR+17.1%,在封装工艺的细分领域中增长速度最快。整体来 看封装市场,先进封装的占比也随之提高,先进封装市场规模将从 2021 年的 321 亿美元增长到 2027 年的 572 亿美元,CAGR 达 10.11%。根据市场调研机构 Yole, 2022 年先进封装占全球封装市场的份额约为 47.20%,预计 2025 年占比将接近于 50%。

倒装为目前主流,2.5D/3D 封装高速增长。2021 年 FCBGA 和 FCCSP 占比分别为 33.69%和 19.76%,合计占比超 50%。其次为 2.5D/3D 封装,2021 年占比为 20.57%, 主要由台积电供应。在各封装形式中,2.5D/3D 封装的增速最快,2021-2027 年 CAGR 达 14.34%,增量主要由 AI、HPC、HBM 等应用驱动。

先进封装市场主要由 HPC、网络和消费应用驱动。HPC 和网络应用的大部分增长 来自 AI 芯片、边缘计算和网络芯片,它们需要扇出型封装以提供小尺寸和节约 成本。2022 年只有不到 20%的数据中心使用 2.5D 封装, 但在 2027 年这一比例 将有望超过 50%。3D 封装将加速在 HBM、CPU、GPU 中的渗透。消费电子应用领域 的重要客户是苹果,其应用处理器、图形芯片、5G/6G 调制解调器芯片均使用扇 出封装。

先进封装市场马太效应明显。2021 年 ASE 市占率居首,份额为 26%。台积电和安 靠并列第二,长电科技位列第四,市占率为 10%。2021 年 CR5 为 76%,而 2016 年 CR5 为 48%,5 年间提升了 28%,份额前五名中仅长电和日月光仍位列其中。

Fab/IDM 厂和 OSAT 错位竞争:Fab/IDM 厂商涉足 3D 堆叠,OSAT 主攻倒装、扇出 和晶圆级封装。Fab/IDM 厂基于前道制造优势和硅加工经验,聚焦产品性能,多 开发基于 Si-interposer 的 2.5D 或 3D 封装技术。从头部厂商的封装类型来看, 三星的 3D 堆叠产品最高,达 67%,主要系其存储产品占比较高所致。其次为台积 电,3D 堆叠占比为 46%;凭借其 InFO 在苹果产品中的渗透,台积电扇出型封装 占比也达到了 33%。OSAT 厂商则聚焦于载板技术,成本为先,产品结构中倒装仍 是主力,FCBGA 和 FCCSP 占比在 ASE 中为 38%和 29%,在安靠中为 28%和 33%,在 长电中为 28%和 31%。

内资封测企业中甬矽电子、通富微电先进封装占比领先。甬矽电子目前封装技术 以 SiP 为主,先进封装产品占比达 100%。通富微电、长电科技、华天科技技术布 局最为广泛,且均已具备 2.5D/3D 的技术储备,2023 年 1 月长电科技宣布 XDFOI™ Chiplet 系列已实现量产,长电科技未来先进封装占比有望继续提升。

3 打造 XDFOI™先进封装平台,汽车电子助力公司业务持续增长

3.1 XDFOI™进入稳定量产,TSV-less 实现高性价比

长电科技专注于集成电路封装测试领域。通过高集成度的晶圆级封装(WLP)、 2.5D/3D 封装、系统级封装(SiP)、高性能倒装芯片封装和先进的引线键合技术, 长电科技的产品、服务和技术涵盖了主流集成电路系统应用,包括网络通讯、移 动终端、高性能计算、车载电子、大数据存储、人工智能与物联网、工业智造等 领域。 高端工艺方面,长电 XDFOI™ Chiplet 高密度多维异构集成系列工艺已进入稳定 量产阶段。从大模型 AI 的爆发,到高密度复杂计算在多个行业的普及,驱动了 高算力芯片市场的需求增长。新应用场景的快速发展,与存量算力市场共同构成 了芯片制造的未来市场蓝海。长电科技的 XDFOI™ Chiplet 高密度多维异构集成 系列工艺是一种 Chiplet 的极高密度、多扇出型封装高密度异构集成解决方案, 其利用协同设计理念实现了芯片成品集成与测试一体化,涵盖 2D、2.5D、3D 集 成技术,将为客户提供外型更轻薄、数据传输速率更快、功率损耗更小的芯片成 品制造解决方案,满足日益增长的终端市场需求。 XDFOI™技术在系统成本、封装尺寸上均具优势。XDFOI™技术可实现 3-4 层高密 度的走线,其线宽/线距最小可达 2μm。另外,XDFOI™技术还采用了极窄节距凸块互联技术,能够封装 40x40mm 的芯片尺寸,可集成多颗芯片、高带宽内存和无 源器件。相比于 2.5D 硅通孔(TSV)封装技术,XDFOI™ 2.5D 封装技术不再采用 硅通孔互连,在系统成本、封装尺寸上都具有一定优势,目前已实现国际客户 4nm 节点多芯片系统集成封装产品出货。

2.5D XDFOI™互联技术将受益于高宽带需求时代,TSV-less 实现高性价比。受益 于 AI 与服务器近年的高景气,对 HBM 的需求井喷也带动了对 2.5D 互联封装技术 的需求。公司的 2.5D XDFOI™拥有以下优势: 1) 在工艺流程中,芯片级倒装后没有高温固化工艺(<250 摄氏度),有利于 集成对高温敏感的高带宽内存 HBM; 2) 更好的翘曲控制、die shift 控制、更高的布线密度; 3) 在贴装前 Know Good Die,可以提高成品良率; 4) 可以基于 TSV-less 实现 2.5D Chiplet 封装,具备成本优势; 5) 结构可以嵌入 embedded die 具有可拓展性。 随着 XDFOI™系列进入量产,公司为客户提供了更多样的芯片封装方案,预计公 司先进封装业务占比将进一步提升。

GPU 等大颗芯片封装实现全新突破,符合 AI 应用趋势。公司目前已成功实现业界 领先的多元异构芯片倒装的 102mmx102mm 超高密度封装集成,可广泛应用于高性 能计算芯片等高附加值领域。该封装采用 XDFOI™ Chiplet 高密度多维异构集成 技术,结合超大 fcLGA 封装工艺,将超大尺寸的高密度扇出型封装单元直接倒装 在 fcLGA 基板,实现了整体封装尺寸超过 10000 平方毫米,扇出单元尺寸超 3600 平方毫米的技术突破。超过 1500 平方毫米的产品常用于 GPU 等大型算力应用上, 符合当前 AI 应用趋势。

凸点间距(Bump Pitch)越小,封装集成度越高,难度越大,XDFOI™可与国际一 流厂商技术平台媲美。从 Bump Pitch 来看,台积电 3D Fabric 技术平台下的 3D SoIC、InFO、CoWoS 均居于前列,其中 3D SoIC 的 bump Pitch 最小可达 6um,居 于所有封装技术首位。XDFOI™可实现 40μm 的凸点间距,实现在更薄和更小单位 面积内进行高密度的各种工艺集成,达到更高的集成度、更强的模块功能和更小 的封装尺寸,在封装体背面进行金属沉积,在有效提高散热效率的同时,根据设 计需要增强封装的电磁屏蔽能力,提升芯片成品良率,XDFOI™平台技术水平已可 与国际第一梯队的 Foudry 与 OSAT 技术媲美。

3.2 电气化+智能化需求旺盛,车规级旗舰工厂扩产加速

电动车销量与单车半导体价值量持续上升。据 Statista,全球电动车销量从 2016 年的 77 万辆增长到了 2023 年的 137 万辆,预计未来 2024-2029 年电动车销量将 以 9.8%的复合增长率持续增长。随着电动车的普适化以及功能的迭代更新,电动 车中使用的电子元件逐步增加,根据 OFweek,传统燃油汽车所需的芯片数量在 300-500 颗左右,而集电动化、智能化、网联化为一体的新能源汽车所需的芯片 数量可能达到 2000 颗左右,预计全球汽车半导体市场规模将从 2022 年的 597 亿 美元增长至 2032 年的 1539 亿美元,CAGR+10.1%。

自动驾驶进一步提升车辆芯片总量。随着自动驾驶汽车的技术逐渐完善与成熟, 其所需的传感芯片将相应的增加,根据德勤分析,L5 的自动驾驶汽车所需的传感 芯片在 20 颗,而 L2 与 L3 分别只需要 6 颗与 8 颗。

新能源汽车的高速发展为第三代半导体功率器件带来广阔应用空间。三代半材料 拥有高禁带特性,而禁带越宽,在高温下的漏电流就越小,效率也越高。因此, 使用三代半作为材料的功率器件的使用寿命更长,并且在相同功率下损耗更小。 第三代半导体主要包括碳化硅(SiC)、氮化镓(GAN)等化合物半导体,SiC 器件 在新能源汽车上有快充系统、车载系统、动力系统和直流/直流转换器四大作用。 SiC IGBT 具有导通压降小、开关速度快的优势,大量应用于新能源汽车的 OBC、 DC/DC 和电机控制器中。目前,电动车逆变器的碳化硅器件价值量占到 90%。预 计 2027 年纯电动车的渗透率将达到 25%,同时碳化硅在纯电动车中的渗透率将 达到 60%以上,电动车中碳化硅器件的价值量将以 33%的年复合增长率增长,2027 年达到 4986 美金。

汽车封装信息互联与自动驾驶增速最快,根据 towardpackaging,全球汽车封装 市场在 2022 年为 81.8 亿美元,预计在 2032 年达到 138.7 亿美元,封装业务可以拆分为四个部分:电气化以及 LED(51 亿美元)、自动驾驶(14 亿美元),信息 互联(12 亿美元)以及舒适配置(8 亿美元)。预计随着汽车搭载的芯片数量以及 电动车销量的增加,汽车半导体市场的增长也将带动相应的封测业务。

可靠性测试难度加大。随着电车对其部分元件的使用时长增加,行业对相关的可 靠性测试要求也随之提高。在一个元器件的职业生涯中,其会经历不同的工况, 这些工况便是元器件可靠性预估的重要因子,而这些工况被定义为 mission profile,也就是任务剖面。随着相应的工况有着更高的要求,比如一些元件因电 车的额外充电时间导致了工作时长的增加,导致了任务剖面中对可靠性测试中的 高温保存寿命试验(HTSL)有着更高的要求。

汽车芯片进入先进封装阶段,目前 90%的汽车芯片封装形式都采用引线键合。随 着汽车制造商转向更先进的工艺节点,传统封装技术在性能、尺寸和可拓展性方 面均已难以满足要求。且随着汽车的电动化和智能化,车载芯片的功能日益复杂 封装技术从引线键合转向倒装和晶圆级封装。

汽车电子产品线完善,业务高速增长。公司聚焦于 ADAS、高性能计算、互联、电 驱等应用领域,对于传统打线封装、FCBGA/FCCSP、SiP 及 SSC/DSC/TPak/HPD 等 多种形式的功率模块封装,公司均可提供成本极具竞争力的解决方案。目前已量 产倒装芯片的 L/S 达 10 微米,Bump Pitch 小至 70 微米;车规级量产 1/2/3L RDL 的 L/S 达到 8 微米;量产验证过的最大 eWLB 封装成品尺寸达到 12x12mm。2023 年公司汽车电子业务实现营收超 3 亿美金,同比增长 68%。 引入国家集成电路产业基金,打造车规级封装旗舰工厂。公司于 2021 年成立汽 车电子事业中心,于 2023 年初成立了长电科技汽车电子(上海)有限公司,2023 年底引入国家集成电路产业投资基金二期、上海国有资产经营有限公司、上海集 成电路产业投资基金(二期)入股,增资至 48 亿元。长电科技汽车芯片封测基地 占地超 200 亩,预计 2025 年初建成。

3.3 收购晟碟拓展存储封测布局,市场份额持续提升

存储封装市场为 151 亿美元。据 Yole 统计,2022 年存储芯片封装市场为 151 亿 美元(不含测试),约占存储芯片独立销售额的 10%。在存储封装市场中,DRAM 占 市场主要部分,达 65%,其次为 NAND,占比 22%,EEPROM、NOR Flash、SRAM 等合 计占比 13%。

引线键合和倒装为存储芯片封装主流技术。引线键合在现有的封装方法中占比最 高,达 40%,其广泛应用于移动内存。采用具有短互连的倒装芯片封装对于实现 每个引脚的高带宽至关重要,因此其占比不断上升,2022 年将达到 36%,过去几 年中三星和 SK 海力士已将其大部分 DRAM 封装线转换为倒装芯片。引线框架占比 为 7%,仍然被广泛用于 NOR Flash 和其他存储技术。可穿戴应用对小尺寸的要求 越来越高,因此具有封装尺寸优势的 WLCSP 在存储封装中重要性凸显。

存储封装朝更高带宽和密度,更小封装尺寸发展。存储芯片封装迭代的目的是为 了获得更高的带宽、更高的存储密度和更小的封装尺寸,经历了从引线键合到倒 装、晶圆级封装、SiP 的进化。NAND Flash 存储晶圆技术不断演进,单位空间容 量不断提升,但仍不能完全满足新一代信息技术对存储密度的需求,因此多芯片 堆叠封装技术应运而生。在单位封装体内,集成更多的 NAND Flash 存储晶圆, 能够大幅提高存储器的空间容量密度。未来存储芯片的技术发展方向为多芯片堆 叠、HBM 等先进封装方向。

存储芯片中先进封装应用占比提升,中国大陆存储芯片非 IDM 厂商封测比重提 升。据 Yole 统计,2022 年存储封装中先进封装占比为 47%,到 2028 占比将提升 至 77%。对应的市场规模由 2022 年的 71 亿美元增长至 2028 年的 245 亿美元, CAGR 达 23%,远超存储封装市场的增速。根据 Yole 预估,2020 年 68%的内存封 装收入由三星、SK 海力士、美光、铠侠或西部数据等 IDM 厂商贡献,其余 32%由 外包半导体封装和测试(OSAT)公司产生。中国大陆存储芯片封测市场中,非 IDM 厂商封测比重呈上升趋势。

收购晟碟拓展存储封测布局,有效增厚公司利润率。公司发布公告称其全资子公 司长电科技管理有限公司拟以现金方式收购晟碟半导体(上海)有限公司 80%的 股权,收购对价约 6.24 亿美元。晟碟半导体母公司西部数据是全球领先的存储 器厂商,自 2003 年起便与公司建立起了长期合作关系,是公司的重要客户之一。 晟碟半导体成立于 2006 年,位于上海市闵行区,主要从事先进闪存存储产品的 封装和测试,产品类型主要包括 iNAND 闪存模块,SD、MicroSD 存储器等, 2022/2023H1 营收为 34.98/16.05 亿元,净利润为 3.57/2.22 亿元,净利率为 10.21%/13.83%,2023 年以来利润率持续改善。


(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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