<半导体行业>  赵明华

在经历了五年多在低基数基础上超过40％的高速增长之后，今后中国IC产业将进入一个平稳增长期。据中国半导体行业协会预测：2004年至2009年的中国IC市场的年复合增长率为26.6%。这就表明：以往靠投资拉动、新建生产线的增长模式也许将放缓，而依靠自主产品带动、IC设计企业的壮大，将是该阶段中国IC产业保持持续增长的源动力。中国IC业已进入了平稳增长期。

在积极的产业政策推动之下，十五期间我国IC产业发展态势良好。据中国半导体协会的数据表明，截止2004年底，我国共有各类IC企业约670家，其中IC设计业500余家，芯片制造企业近50家，封装与测试业超过110家，全行业从业人员超过10万。2004年我国IC产量达到219.5亿块，同期增长63.7%，销售收入545.3亿元，同比增长55.2%。中国半导体IC封装业2004年销售收入达到250亿元，同比增长15.8%。
2001-2004年间，中国集成电路产量高速增长，平均增长40%;2005年增长速度放缓，上半年平均增长速度下降到10%以下。

2005年全球半导体市场步入新一轮调整期，上半年全球半导体市场的同比增幅仅为5%，远低于2004年同期20%以上的增幅。与此同时，国内集成电路产业新增投资规模也明显减少。受这两方面因素的共同影响，2005年中国集成电路产业的发展增速有所放慢。中国的集成电路产业在经历了政策鼓励和全球半导体连续几年高温拉动后首次降温。IC Insights预测2006年半导体市场将达到2,334亿美元，比2005年销售额预估值2,211亿美元增长6%。
封装业是半导体产业重要组成部分，与世界上许多发展中国家和地区一样，中国半导体产业起步于封装产业。对于封装厂家来说，只要芯片生产出来就要封装，且相对于制造业和设计业来讲，它的投资少、技术相对简单，劳动力用得较多，适合中国国情，是一条快速发展半导体产业的成功捷径。
近年来，中国半导体产业形态发生了重要变化，出现制造、设计、封装三业并举的产业格局。2000年我国集成电路设计、芯片制造、封装与测试三业的销售额占集成电路总销售额的比例分别为5.3％、25.8％、68.9％，2004年这个比例达到了15％、33％、52％。据国外资料报道，IC三业之比以3：4：3为合理，我国IC产业正在向这一趋势发展。

1  封装技术发展
封装技术发展大体分为3个阶段：
     第一阶段  80年代以前，主体技术——针脚(Pin)插装PTH。特点——插孔安装到PCB上。主要形式是SIP、DIP、PGA。其缺点是密度、频率难以提高，难以满足高效率自动化生产的要求。
    第二阶段  80年代中，表面贴装(SMT)技术成为最热门的组装技术，它改变了传统的PTH插装形式，通过细微引线将IC贴装在PCB板上，大大提高了集成电路的电气特性，生产自动化也得到很大提高。主体技术——表面贴装技术，特点——引线替代针脚，主要形式——无引线陶瓷芯片载体(LCCC)，塑料引线芯片载体(PLCC)，小外形封装(SOP)，方形扁平封装(QFP)，J形引线QFJ和SOJ。优点——引线短、引线细、间距小、封装密度高、电器性能好，体积小、重量轻，易于自动化生产。存在问题：在封装密度，I／O数以及电路频率方面还难以满足ASIC，微处理器的发展需要。
    第三阶段  90年代，出现了第二次飞跃。随着封装尺寸的进一步小型化、微型化出现了许多新的封装技术和封装形式。这些新技术都采用面阵引脚，封装密度大为提高。其中最具代表性的有球栅阵列(BGA)，倒扣芯片FC(FliP Chip)和多芯片模块(McMs)等技术。FC技术已成为当今封装领域中人们寄托最大期望的最新热点。在此基础上，所谓密度很高的芯片规模封装CSP(Chip Scale Package)和芯片尺寸封装CSP(Chip Size Package)已提到议事日程并成为可能。直接芯片贴装DCA(Direct Chip Attach)也得到发展，使得传统的三级封装在21世纪最终进入一级封装。

2   国外封装业
我国封装水平处于世界第二阶级，从综合实力来说，我国IC封装业与先进国家相比至少相差15年至20年，其产品技术水平至少落后3至4代。
表1为2004年全球前十大封装厂排名。从中我们可以看出，2004年全球前十大封装厂，合计营收为6465.2百万美元，约占全球封装产值10287.2百万美元的62.85%。由此可见全球封装业的集中相当地高，有渐渐往大小两极化发展的趋势。
我国封装产量为31.25亿元，约占全球总数的22.9%。其中，独资、合资封装产量已占全国总数的80%。由此可见，中国封装业要赶上世界先进水平，还需要相当长的时间。

            表1  2004年全球前十大封装厂排名          单价：百万美元

资料来源：Dataquest 2005/07   台湾工研院 2005/07

3  国内封装业分布
从产业分布上来看，目前我国已形成以上海、江苏、京津、广东和四川成都为主的高密度集成电路封装规模化生产基地。
根据DigiTimes Research研究，现阶段国内具有规模的封测厂约有58家企业，而这些企业可以分为四大类，第一类就是国际大厂集成部件制造商的封测厂，第二类是国际大厂集成部件制造商与本土企业合资的封测厂，第三类则是营运规模仍不大的台资封测厂，最后的第四类就是我国内地本土封测厂。
    近年来，许多芯片公司开始借由合资或独资子公司等形式进入中国市场，芯片封装产业也如此。2002年，美国国家半导体公司、仙童半导体、索尼、IBM、ASE、ChipMOS、国际整流器等公司纷纷在我国投资设立封装测试工厂，推出中国市场开发计划。而我国国内的华越微电子、深圳国微电子等也宣布合资设立IC封装工厂。
在全球IC产业一体化趋势下，中国IC产业融合为世界IC产业的一部分已是必然趋势。正是在这一意义上，可以肯定地说，跨国公司大规模抢滩中国，参与中国IC封装业的发展，初步形成的大规模、系统性、战略性投资仍将持续进行下去。
    目前，我国IC封装企业所面临的形势是比较严峻的。英特尔、飞思卡尔、IBM等众多大公司把封装生产基地设在中国，建立了独资、合资的IC封装厂，中国终将成为全球IC封装基地。但即便是合资公司，核心封装技术仍没有掌握在自己手中，我国封装企业仍处于被动的不利地位。   
国际大厂集成部件制造商的封测厂，当前在国内设封测厂的外资企业分别是英特尔、超微、三星电子、飞思卡尔、飞利浦、国家半导体、NEC半导体、东芝半导体、通用半导体、安靠、金朋、联合科技、三洋半导体、ASAT、三星半导体，这些企业主要是来自于美国、日本以及韩国，建厂的目的都是因为外商的系统产品内销国内便可享有内制内销税的优惠，集中在上海、苏州等长江三角洲周围城市。
    先行卡位而与国内企业合资的封测厂，包括先前所提到的深圳赛意法微电子、上海纪元微科以及新康电子、日立半导体、英飞凌、松下半导体、矽格电子、南通富士通微电子、三菱四通、乐山-费尼克斯半导体及宁波明昕电子，这些企业的资金主要是来自于我国台湾地区与日本，地点则较为分散，但仍以江苏省、深圳市等地为主。
    然后是台资省的封测厂，台资封测厂商在近三年内陆续加入我国内地市场，营运模式多属于专业封测代工厂，分别是威宇科技、桐芯科技、宏盛科技、凯虹电子、捷敏电子、日月光半导体、南茂科技、瀚霖电子、矽品科技、京元电子、菱生精密、巨丰电子、超丰电子、珠海南科，这些企业主要集中在上海、苏州一带，营运规模由于受到法规限制，相较于台湾地区的规模还有一段差距。
    最后则是内地本土企业，虽然实际上多达50多家，大多属于地方国有企业。大多不只经营半导体，还涉足其他产业，其中比较单纯经营半导体的企业约有12家，包括国内最大的封测厂长电科技，华旭微电子、华润安盛、九星电子、红光电子、厦门华联、华汕电子、华越芯装电子、南方电子及天水水红等。
独资、合资、国内封装企业封装型式如表2、表3和表4：

表2   国内主要独资企业封装形式

表3  国内主要合资企业封装形式

表4  国内主要封装企业封装形式

 
4  大陆IC封装企业特点
　　大体来说，大陆IC封测企业总计180家，其中半导体分立器件129家。相关配套行业包括后封装、管壳、引线、封装模具、材料和设备等。
从表2、表3和表4之中可以看出，中国IC封装企业主要集中在长三角一带。在20余家骨干企业中，长三角占85％，其次是京津华北地区。上海集成电路行业协会理事长邹世昌指出：“目前，长江三角洲地区已初步形成了包括研究开发、设计、芯片制造、封装测试及相关产业在内的较为完整的集成电路产业链。”据统计，全国70%的集成电路制造企业、80%的封装测试企业以及近50%的集成电路设计企业集中在长三角地区。2004年长三角地区集成电路产业产值在358亿元左右，在全国占到67%。长三角地区基本上形成了集成电路的群聚效应。
近二年里，以英特尔为代表的国际封装大厂到成都资设厂，见表6，成都优良投资环境使张汝京先生预计：“成都正在成为长三角和环渤海湾地区之后，在中国崛起的第三个IC产业聚集地”。

     伴随着通讯和家电行业近几年来的快速发展，中国目前已成为集成电路(1C)的消耗大国，中国年消耗IC的数量已约占世界产量的15％（从价值上计算仅占世界份额的3％，说明我国IC消费的产品档次较低），但中国却是IC生产的“小国”，不但年生产芯片量很少，而且年封装IC量很少，仅占世界IC产量的4％（据推算），封装的IC量只占国内总消费量的25％左右。即使是在中国封装的IC，其所用芯片、框架、模塑料等，也主要是进口的。但预计 到2007年，中国大陆的比例将达30％，超过台湾地区，能成为名副其实的世界芯片封装中心。

    5  封装技术的发展动向
　　集成电路封装正在由传统的引现框架封装转向基板封装，使得封装行业发生了根本的变化，而封装互连技术方面正在朝向芯片倒装互连的方向发展。新的封装形式正在不断涌现，BGA、CSP、MCP、3D、SIP成为发展的重点。
　　倒装芯片封装是一种先进的芯片互连技术，也是一种理想的芯片粘接技术。它具有封装面积小、I/O密度高、散热性好、可靠性高、裸芯片的可测试性得到改善等优点。目前，国际上的封装大厂都在积极研究新的基于倒装芯片封装的工艺技术。比如，日本富士通公司在倒装芯片封装方面采用电镀方法形成焊接凸起的方式，形成了超细间距35微米的焊点凸起，将封装的互连密度提高了50倍。
　　在国内，倒装芯片技术仅仅在少数几家外商独资封装厂中有所使用，而其它的合资或国营封装厂还仅仅停留在研究开发阶段。
　　当然国内传统的封装企业也十分关注倒装芯片封装技术的发展，南通富士通公司数年前就开始了倒装芯片的研究，天水华天微电子有限公司近来也已经开展包括倒装芯片封装技术在内的先进微电子封装技术的研究。
　　正是由于倒装芯片封装具有一系列的技术优势，因而市场前景广阔。倒装芯片封装在无线应用、便携通讯、智能产品、汽车电子、显示驱动等领域的应用将会越来越广泛。倒装芯片封装将代表着未来封装的发展方向。
近期从长电科技公司获悉，该公司不仅获得了30多个国内外专利，特别是FBP封装技术的诞生，将成为封装业的一次革命的技术突破。

　　5  中国IC封装业面临的挑战
　　目前中国封装产业还面临如下的一些挑战：
　　（1）低档产品封装产能过剩，高端产品的封装刚刚起步。目前，国内SIP系列、DIP系列、SOP系列的封装模具很多，产能已经过剩，而且委托封装的加工价格竞争激烈，已经呈现持续降价的趋势。QFP系列封装产量逐步走向稳定，产能逐步加大，市场还没有饱和，还有上升的空间。由于BGA、CSP的封装技术先进，工艺控制困难，国内只有个别外商独资企业具有BGA、CSP的封装能力。
　　（2） IC业“大进大出”的怪圈对封装业的成长提出了挑战
　　在进出口方面，近年来我国集成电路市场陷入“大进大出”的怪圈。所谓“大进大出”是指我国所需的集成电路主要依赖进口，而同时国产的集成电路却大量出口。在生产链上出现了芯片代工企业的芯片大量出口，而封装企业的所需芯片基本上要依靠进口的怪圈。国内芯片生产企业扩散的芯片大量出口到国外，没有在国内形成扩散－封装－测试－应用的产业一条龙。而在国外最终封装成型的IC产品又大量输入到国内。在进进出出的过程中，国内的封装和测试企业难免会失去大量的机会。“大进大出”对国内封装企业的成长提出了挑战。
　　（3）我国IC的相关行业配套能力差，也对封装业造成不利影响。设备、材料技术落后，造成封装配套困难;设计能力差，特别是高端芯片的设计能力差，造成高端封装市场需求不足;芯片生产规模不大也制约着封装市场规模的扩大。这些都对封装业的发展造成不同程度的不利影响。
　　（4）跨国集团，特别是美国、日本、台湾地区等国家或地区的跨国公司，只对我国开放低端的技术，而阻止高端的关键技术向中国大陆的转移。这就容易造成大陆的核心技术边缘化、空心化。所以中国需要警惕这样一种危险，即市场已经完全对外开发，关键领域已经被外商占领，而关键技术却没有同时输入，或者没有被中国掌握和吸收。
　　（5） 国内封装企业自我研发能力差、研发投入不足也是制约高新封装技术发展和应用的原因之一。
        （6）大力发展无铅的绿色封装技术是当务之急。
绿色(无铅)封装是本世纪未来10年进军全球市场的通行证。用绿色无铅焊料代替传统的锡铅焊料，尽快淘汰高能耗、重污染的封装生产工艺，最有效地利用资源和最低限度地产生废弃物。欧盟提议至2008年全面禁止使用含铅焊料，日本规定的淘汰期为2004年-2005年，美国也在做这方面的工作。发达国家可望在21世纪的前10年采用并实现环保型绿色封装。绿色封装是通过绿色生产过程(包括绿色设计、绿色材料、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等)生产绿色IC产品。这是IC封装业内的一场革命，它无疑是参与国际市场竞争的砝码。我国IC封装企业务必要认清形势，及早动手，与世界IC封装业保持同步研究和开发。