2025年ABF载板行业专题研究报告:先进封装大势所趋,ABF载板自主可控需求迫切

  • 来源:华创证券
  • 发布时间:2025/01/02
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ABF载板行业专题研究报告:先进封装大势所趋,ABF载板自主可控需求迫切。先进封装大势所趋,ABF载板自主可控战略性意义凸显。芯片性能提升主要依靠摩尔定律、新原理器件和先进封装这三条路径。随着摩尔定律日益趋缓,其难以驱动芯片性能快速增长。新原理器件从科学研究到落地应用时间周期较长,远水救不了近火。先进封装将多颗芯片进行集成,可以摆脱单纯依靠摩尔定律提升芯片性能的束缚,尤其在我国短时间难以突破自主EUV光刻机和先进节点制造工艺情况下,先进封装技术对于我国高性能芯片的发展至关重要。ABF材料具备低热膨胀系数、低介电损耗、易于加工精细线路、机械性能良好、耐用性好、导电性好等特性,是先进封装环节的核心...

一、先进封装核心环节,ABF 载板有望迎来新一轮成长周期

(一)先进封装是未来芯片制造领域重要的技术突破方向

“先进封装”概念最早由台积电的芯片专家蒋尚义于 2010 年提出,即通过半导体互连技 术连接两颗芯片,该技术可以突破单芯片制造的面积上限,并能解决板级连接的带宽极 限问题。在此基础上,周秀文博士引入“模块化”的设计思想与方法。后来随着相关技术 的发展,我国学者孙凝晖院士、刘明院士和蒋尚义先生等人提出“集成芯片”的概念用 于替代“先进封装、“芯粒”等称谓,从而可以更好表达其在体系结构、设计方法学、数 据基础理论和工程材料等领域中更丰富含义。

先进封装技术成为芯片性能提升的主要路径。芯片性能提升主要依靠三条路径:尺寸微 缩、新原理器件和先进封装。尺寸微缩即“摩尔定律”当前已经遇到瓶颈,新原理器件 落地时间较长,短时间难以解决芯片性能受限的问题,先进封装另辟蹊径,且与尺寸微 缩、新原理器件并不互斥,有望成为芯片性能提升的主流路径。

(1) 尺寸微缩:通过将晶体管的尺寸不断微缩实现集成密度和性能的指数式提升,亦 被称为遵循“摩尔定律”的发展路径。然而,随着集成电路工艺进入 5nm 以下, 尺寸微缩接近物理极限,单纯依靠微缩提升芯片性能的空间变小。此外,单芯片 芯片散热、传输带宽、制造良率和成本等方面面临很多挑战。因此,我们认为摩 尔定律已经难以继续作为芯片性能提升的主要推动力。

(2) 新原理器件:通过研发原理、新材料来实现芯片性能的提升,然而此方法从研究 到实际应用所需的时间较长,难以在短时间内提升芯片的性能,无法满足当前 AI、ADAS 等应用场景对高性能芯片的迫切需求。

(3) 先进封装(集成芯片):先进封装能够通过多颗芯粒与基板的 2.5D/3D 集成,可 以摆脱单纯依靠摩尔定律提升芯片性能的束缚,并能突破单芯片光刻面积的限制 和成品率随面积下降等问题,尤其在我国短时间难以突破自主 EUV 光刻机和先 进节点制造工艺情况下,先进封装技术对于我国高性能芯片的发展至关重要。此 外,先进封装与尺寸微缩、新原理器件的发展路径并不互斥,反而能够从不同维 度提升芯片性能,相辅相成。

(二)高端 ABF 载板是封装的核心材料环节,产品规格 ASP 持续升级

IC 载板是芯片封装环节的核心材料,起到承上启下的作用。IC 载板具有高密度、高精度、 高性能、小型化及薄型化等特点,与晶片、引线等经过封装测试后共同组成芯片。IC 封 装基板不仅为芯片提供支撑、散热和保护作用,同时在芯片与 PCB 之间提供电子连接, 起着“承上启下”的作用,甚至可埋入无源、有源器件以实现一定系统功能。

ABF 载板属性优异,适用于 FC-BGA 封装。 BT 材料的 Tg 高、耐热性强且可靠性高, 但其板材更硬,钻孔布线不易,因此其难以实现超高密度线路排布;ABF 材料具备低热 膨胀系数、低介电损耗、易于加工精细线路、机械性能良好、耐用性好、导电性好等特 性,更适用于制作线宽/线距小、引脚多的超高精密线路封装基板。不过,ABF 材料供应 主要被日本味之素公司所占领,ABF 材料更具稀缺性。

全球 IC 载板市场近千亿,ABF 载板占比持续提升。据 Prismark 数据,2023 年全球 IC 载板市场为 125 亿美元,预计未来几年有望维持较快增长,到 2028 年有望达到 181 亿美 元。随着先进封装、AI 等高端芯片需求持续提升,ABF 载板占全球 IC 载板的比例有望稳步提升,预计到 2028 年占比将达到 57%左右。据华经情报网数据,2023 年我国 IC 载 板的市场规模为 402.75 亿元,预计 2030 年国内 IC 载板市场规模将达到 634.11 亿元。

FCBGA 封装技术优势明显,适用于 CPU/GPU 等高端芯片。FCBGA(覆晶球栅阵列) 是一种拥有高性能和成本优势的集成电路封装技术,相比于传统的 BGA 封装技术, FCBGA 可以提供更高的芯片密度和更低的电感、电阻、噪声等特性,从而提高系统的性 能和稳定性。此外,FCBGA 封装还具有更好的散热性能,可有效降低芯片的温度,进而 提高芯片的可靠性和寿命。其线路细节和间距小,可容纳高层数,因此被广泛应用于各 种云端科技领域。特别是在服务器、数据中心、5G 网络、AI 芯片、车载导航 ADAS、 游戏机微处理器等领域,CPU、GPU 等核心元件都采用 FCBGA 封装技术,以提供强大 的运算功能和处理能力。随着智能传感器数量的增加、图像分辨率的提高以及算法模型 的复杂化,数据的收集和处理需求变得越来越大,这就需要更多的大算力芯片来支撑和 驱动电子系统产品的运行。而这些芯片则需要 FCBGA 载板来提供支撑、保护和连接。

先进封装大势所趋,拉动 ABF 载板需求增长。大多数先进封装均采用 FCBGA 封装形式, 而 ABF 载板已经成为 FC-BGA 载板的标配。据 Yole 数据,预计先进封装市场 2023-2029 年复合增长率高达 11%。2023 年,先进封装占整个集成电路封装市场 44%左右,并且由 于人工智能、高性能计算、汽车和 AI PC 等产业崛起,其份额正在稳步增长,ABF 载板 作为先进封装的标配材料,其需求有望快速增长。

先进封装推动 IC 载板快速迭代升级,ABF 载板市场规模有望迎来快速增长。未来随着 AI/自动驾驶等产业发展,将会推动高性能芯片需求增长,由于摩尔定律受限影响,先进 封装将成为推动芯片性能提升的主要路径,ABF 载板作为先进封装的标配材料,其层数、 尺寸和精细度将会随着芯片复杂度提升而逐步提高,预计 ABF 载板将会迎来量价齐升的 黄金成长期。

(三)AI 推动云端训练及端侧推理需求爆发,高端芯片需求或将迎来新一轮需求周期

据 OpenAI 研究,训练侧 Scaling law 法则依然有效,推理侧 Scaling law 法则刚刚崭露头 角,未来随着 AI 大模型朝着多模态、强推理、数据合成等方向发展,AI 算力需求有望 继续提升,推动 AI 大模型能力不断提升,助推更多 AI 应用落地。科技巨头受益于 AI, 纷纷表述加码 AI 投资。谷歌、微软、亚马逊、Meta 和台积电等科技龙头企业,纷纷表 示 AI 对其业务增长有积极推动作用,AI is real。北美科技巨头纷纷表示要继续加码资本 开支用于 AI 基础设施投资,与之对应的是 AI 算力供给端台积电、沪电股份,其作为重 资产行业,产能扩张一般偏谨慎,但均表示 AI 需求旺盛,继续扩充产能,也从侧面证明 AI 产业中长期有望保持高景气。

AI 芯片需求快速增长,推动 ABF 载板量价齐升。AI 算力需求提升,将会推动 AI 服务 器、交换机市场规模快速增长,AI、交换机芯片需求量快速增长、功能日趋复杂,芯片 面积逐步增大,配套 ABF 载板面积、线宽/线距、层数等要求不断提升。

AI 掀起新一轮终端创新,芯片日益复杂,有望推动 ABF 需求增长。混合 AI 指终端和云 端协同工作,在适当的场景和时间下分配 AI 计算的工作负载,以提供更好的体验,并高 效利用资源,能够带来成本、能耗、性能、隐私、安全和个性化优势,AI 终端大势所趋。 全球科技龙头纷纷推出 AI 终端产品,如苹果/三星/小米/华为/OPPO/荣耀等头部手机厂商 纷纷推出 AI 手机,Intel/AMD/高通纷纷推出 AI PC 芯片,推动 AI 终端加速创新。未来 几年随着 AI 应用逐步落地,AI 终端有望迎来快速渗透期。与此同时,AI 手机、AI PC 用芯片算力需求逐步提升,将会推动 ABF 载板规格迭代升级。此外,未来随着 AI 终端 等 AI 应用兴起,也会反向推动云端推理算力的增长,拉动 AI 服务器/交换机需求持续增 长。

二、制裁封锁趋紧,大陆 ABF 载板厂商有望加速导入

(一) 大陆 ABF 载板占有率极低,发展空间广阔

IC 载板在封装材料中占比最高,广泛应用于各类芯片。封装基板主要用于半导体封装领 域,在中低端封装中占材料成本的 40%-50%,在高端封装中占 70%-80%。封装基板的上 游主要是基板、铜箔等结构材料以及金盐、刻蚀剂等化学品耗材,其中树脂(BT/ABF)、 铜箔、铜球为占 IC 载板成本最大的原材料,比重分布为 35%、8%和 6%。封装下游应用 广泛,几乎涵盖所有终端,包括服务器、通讯设备、PC、汽车电子、存储、工控医疗等。

ABF 载板及树脂基板主要被日韩台系厂商所主导,自主可控需求迫切。据中国台湾电路 板协会数据,2022 年全球 ABF 载板市场主要由中国台湾、日本、韩国和欧洲地区所主导, 大陆企业尚不具备大规模量产 ABF 封装基板的能力,且其上游原材料几乎被日本味之素 占领。ABF 载板作为先进封装的核心原材料,在全球贸易冲突严峻的背景下,自主可控 显得尤为重要,随着兴森科技、深南电路、生益科技和华正新材等大陆企业在 ABF 载板 产业的能力日益增强,大陆 ABF 产业有望迎来发展黄金期。

(二)资本技术壁垒高筑,大陆载板双雄有望突破放量

1、ABF 载板行业壁垒高筑,新晋玩家很难突破

IC 载板新进入者主要面临投资、客户和技术等方面壁垒:

(1)投资壁垒:IC 载板封装基板生产工艺复杂,对生产场地及设备投资规模要求高, 资金需求量大且投资回报周期较长。下游客户在对载板厂商认证时,制程能力、产能和 品质稳定性等是考核供应商的重要指标,而生产设备是影响制程能力、产能和品质稳定 性的关键因素,因此设备上的高额投资对新进入者构成壁垒。此外,封装基板厂商需要 对生产设备、工艺研发等进行持续投入,以保持和提升产品的竞争力,从而适应行业发 展的趋势。通过对 IC 载板企业投产项目分析,我们可以看出 IC 载板厂商从建厂到量产 时间通常为 3 年左右,投资规模根据规划的产品及设计的产能不同从数亿元到数十亿元 不等。

(2)客户壁垒:载板作为芯片的核心材料,其产品、品质和交期等都会直接影响下游客 户制造芯片的性能、良率和效率。因此,客户为保证自身产品质量、生产效率和供应链 的安全性,因此要求载板供应商拥有丰富的行业经验、优秀的产品品质、稳定的生产能 力、持续的技术迭代和高效的交付能力等,且需要通过严格的审厂、打样、小批量订单 等一系列认证程序,认证周期长达 6-24 个月。因此,下游客户更换供应商的成本高且周 期长,因此若无特殊情况,其往往不会轻易更换载板供应商。

(3)技术壁垒:载板生产过程涉及电子电路、材料学、光学、化学、电磁学、检测等跨 专业学科,以及几十甚至上百道工艺。此外,为了能够配合下游芯片快速迭代,载板厂 商需要不断在新技术、新工艺等领域研发创新,不断提升在工艺制程、产品性能等方面 的技术实力。因此,载板厂商需要经过长期的技术积累和经验总结,才能完全掌握整个 生产工艺,从而能够不断持续研发创新。

2、大陆载板双雄入局 ABF 载板产业,自主可控助力其加速导入

大陆载板头部企业深南电路和兴森科技凭借着自身在 BT 载板多年的经验积累以及传统 PCB 业务基本盘稳健的盈利能力,过去几年陆续投入数十亿元来构建 ABF 工厂,已经具 备了十多层 ABF 载板批量量产的能力,正在开发 20 层的产品。在海外对国内 AI/HPC 等高端芯片限制的背景下,国产高端芯片自主可控需求迫切,ABF 载板作为高端芯片的 标配材料,大陆厂商 ABF 载板有望加快导入国内高端芯片客户。

三、投资分析

(一)兴森科技:传统 PCB 业务稳中有升,ABF 载板业务打开第二成长曲线

传统小样板业务稳固,高阶 HDI、数通板业务逐步推进。公司传统 PCB 业务聚焦样板快 件及批量板领域,持续深化推进 PCB 工厂的数字化变革,不断提升客户满意度和经营效 率,整体经营稳健。在高阶 PCB 领域,公司通过外延并购北京兴斐,完善了在 HDI、SLP 领域布局,在坚守高端智能手机赛道的基础上,不断去开拓高端光模块、毫米波通信等 领域。2024 年中,北京兴斐已启动产线升级改造项目,更换处理能力及效率更高的设备, 旨在增加用于 AI 服务器领域如加速卡、高端光模块等产品的产能,把握 AI 产业机遇。 ABF 载板产能和技术实力完备,自主可控加速国内客户导入步伐。公司 FCBGA 项目截 至 2024M9 已经累计投资超 33 亿元,目前已经完成验厂客户数达到两位数,并已有海外 客户完成验厂,样品持续交付认证中,样品领域涵盖服务器、AI 芯片、智能驾驶、交换 机芯片、网卡、通信、电视芯片等。此外,公司 ABF 低层板良率突破 95%、高层板良率 稳定在 85%以上,具备了 20 层及以下产品的量产能力,并在开发 20 层以上 ABF 载板、 玻璃基板、磁性基板等新产品。当前,公司已经具备 ABF 载板的量产能力,客户正在陆 续导入,在海外对国内先进制程芯片封锁的背景下,国内下游客户、产品有望加速导入 步伐,ABF 业务有望快速放量,助推公司迈上新一轮成长。

(二)深南电路:紧抓 AI&汽车产业发展机遇,加快高端载板产品导入

乘 AI、汽车产业发展机遇,产品结构优化推动业绩改善。在通信领域,得益于 AI 产业 快速发展,400G 及以上的高速交换机、光模块需求显著增长,公司有线侧通信产品占比 提升,产品结构进一步优化,盈利能力有所改善。在数据中心领域,AI 服务器需求增长, 叠加通用服务器 Eagle Stream 平台迭代升级,服务器总体需求回温,公司数据中心业务 显著增长,主要系 AI 加速卡、Eagle Stream 平台产品持续放量。在汽车电子领域,公司 继续把握新能源和 ADAS 方向的增长机会,前期导入的新客户定点项目需求陆续释放, 智能驾驶相关高端产品需求稳步增长,推动汽车电子领域订单延续增长态势。 载板业务能力持续提升,加快高端产品导入。BT 载板,存储类产品新项目稳步推进;处 理器类产品实现了基于 WB 工艺的大尺寸制造能力突破,支撑基板工厂导入更多新客户、 新产品;RF 射频类产品,稳步推进新客户新产品导入,并完成了主要客户的审核。FCBGA 载板,广州新工厂投产后,产品线能力快速提升,16 层及以下产品现已具备批量生产能 力,16 层以上产品具备样品制造能力,其中 20 层产品送样认证工作也在有序推进中。 随着国产芯片自主可控需求日益迫切,公司 FCBGA 载板迎来导入黄金窗口期,相关业 务有望迎来快速增长。

(三)生益科技:高端产品有望开始放量,跨越周期迈向新一轮成长

国内 CCL 头部厂商,高端产品有望陆续放量。公司 CCL 产品覆盖常规、中高 TG、无卤、 汽车、高频高速、封装等。随着 AI 产业发展,信号传递的速度越来越快且数据通过量也 越来越大,AI 服务器、AIPC、AI 手机等领域均在使用 AI 技术,对覆铜板提出了低损 耗的要求。公司在高速产品领域进行全系列布局,包括 Mid-loss、Low-loss、Very Low-loss、 Ultra Low-loss、Extreme Low-loss 及更高级别材料,极低损耗产品已通过多家国内及海外 终端客户的材料认证,目前正处于产品项目的认证中。未来随着 AI 产业的快速发展,高 速 CCL 需求日益旺盛,公司相关产品有望陆续放量,将会摆脱 CCL 行业周期波动,追 随 AI 浪潮迈上新一轮成长。 公司前瞻布局载板领域,稳步推进 FC-BGA 用高端产品。公司在较早期就在封装载板用 基板材料方面做了相关技术布局,对标该领域内的国际标杆企业,覆盖了不同材料技术 路线,并和终端进行专属基板材料开发应用。公司已在 Wire Bond 类封装基板产品大批 量应用,主要应用于传感器、卡类、射频、摄像头、指纹识别、存储类等产品领域,并 且已在先进封装领域有批量应用,同时已在更高端的以 FC-CSP、FC-BGA 封装为代表的 AP、CPU、GPU、AI 类产品进行开发和应用。未来随着 AI 芯片、CPU 等高端芯片国产 化率逐步提升,兴森科技、深南电路等大陆头部厂商在 ABF 载板有望陆续放量,公司 FC-BGA 用高端产品有望加速导入。

乘 AI 产业发展浪潮,PCB 业务正在加速上行。公司 PCB 业务主要系子公司生益电子所 经营,该公司紧紧抓住 AI、汽车产业发展机遇,重点布局高速交换机、服务器、汽车电 子和低轨卫星等领域。在高速交换机领域,公司 800G 高速交换机产品已经陆续取得订 单,正在努力提升市占率并积极配合客户进行下一代产品的开发。在服务器领域,公司 多个客户的 AI 产品项目已经成功实现批量,新一代产品在持续合作开发中。公司持续加 强与全球汽车电子和电动汽车行业领导者的合作,在自动驾驶、智能座舱、动力能源等 关键技术板块开发相关产品。在低轨卫星领域,公司正在积极研发相关工艺技术,配合 多家客户进行相关产品的开发。伴随着公司在 AI、汽车电子领域不断取得突破,公司产 品结构有望进一步优化。

(四)华正新材:加速开拓高速 CCL 产品,半导体封装材料陆续取得突破

集中资源加速开拓高速 CCL 产品,相关产品正在陆续通过认证。公司 Ultra low loss 等 级材料通过国内大型通讯公司认证,实现供应链可控以及降低成本,增大公司产品在 56Gbps 交换机、400G 光模块以及高阶 AI 服务器领域的竞争优势;公司开发了无卤素的 Ultra low loss 等级材料,可用于下一代 AI 服务器;为满足 112Gbps 交换机领域及 800G 光模块领域更强烈的需求,公司开发的Extreme low loss等级材料加快多家通讯公司认证, 目前进展良好。 BT 封装材料已经批量交付,CBF 积层膜产品正在加速研发。BT 封装材料在 Mini&Micro LED、Memory、VCM 音圈马达等应用场景实现批量稳定订单交付,以优异的性价比优 势逐步实现国产替代。CBF 积层绝缘膜加快研发进程,积极推动终端验证,加速系列产 品的开发。公司在算力芯片等应用场景已形成系列产品,已在国内主要 IC 载板厂家开展 验证;CBF-RCC 产品在智能手机的 VCM 音圈马达、主板等应用场景的客户端开启验证 流程,部分产品已实现小批量订单交付。

编辑:火腿肠
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