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揖斐电、新光电气加速投资半导体封装基板

来源:半导体行业观察|

发表时间:2022-03-11

点击:5249

人们对于半导体封装基板行业的关注度愈来愈高。疫情带来了数字化转型、5G等大量快速通信技术逐步到来,这些都促进了封装基板(高端服务器的高性能CPU、AI芯片等方向)的需求迅速扩大。


在封装基板行业,作为高性能CPU的封装基板的顶级供应商一一揖斐电(Ibiden)、新光电气工业为主要“玩家”,拥有高精度微缩化线路工艺的FICT(原富士通Interconnect Technology)、京瓷、凸版印刷等厂家的存在感也十分明显。此外,就基板材料、相关设备的供应链而言,也几乎是日本企业独占优势。此外,日系供应商的数量可谓数不胜数,如味之素为基板提供作为核心要素的积层(Build Up)绝缘膜(ABF),昭和Materials的热膨胀率低的Core材料占有绝对优势,牛尾电机提供曝光设备,维亚美科机械(Via Mechanics)提供形成导孔(Via)的设备。


揖斐电、新光电气继续进行巨额投资


就用于高端PC、服务器CPU的封装基板(FCBGA)而言,日系企业占绝对优势。就制造难度最高的供给英特尔的封装基板而言,揖斐电是其最大的供应商,此外,揖斐电在2021年5月宣布称投资1800亿日元(约人民币117亿元)用于建造新工厂。据说,通过拆解和改造现有的河间工厂(日本岐阜县大垣市),在2023年中期启动新厂房(Cell 6)的运营。已于2021年下半年开始建造厂房。揖斐电的投资额高达1800亿日元,并按计划依次推动量产。


此外,揖斐电还在加快推进半导体封装基板的集中生产。新的工厂位于日本岐阜县大野町内,这是继改造河间工厂之后的新的投资计划,预计最快量产时间在2025年。可以说,揖斐电已经预测到了未来三年以后的业务。


新光电气工业株式会社也在加速投资FCBGA。2021年度依旧保持了较高的投资额,其中设备投资金额为621亿日元(约39.12亿元),继续以高丘工厂为中心导入新设备。通过此次投资,高丘工厂计划会达到满载状态。


因此,新光电气决定把封装基板的新工厂健在日本长野县千曲市。将会在2024年开始按计划启动运营。一系列的增产投资完成后,新光电气FCBGA基板的产能将会提高50%左右。新光电气认为需求还会继续增长,因此决定对千曲新工厂进行再次投资。计划在2022年一一2025年四年之间对FCBGA基板投资1400亿日元(约人民币88.2亿元)。


自2021年以来,新光电气的FCBGA基板在PC、服务器方向需求稳健。2020年10月份高丘工厂(长野县中野市)新产线开始运营,预计会对提高2021财年(2022年4月一一2022年3月)的业绩做出贡献。此外,存储半导体方向的主力PBGA(Plastic Ball Grid Array ,塑料封装基板)基板也继续保持良好趋势。


近年来,高性能半导体封装基板的微缩化发展极快、且存在Chiplet化趋势,随着多层化、大型化的发展,SAP工艺的负荷越来越大,因此,日本以外的基板厂家也不断进行大规模投资。


奥地利的奥特斯(AT&S)正在尖端基板领域竭力追赶以上两家日系厂家。奥特斯正在马来西亚新建高性能半导体封装基板的工厂。且计划在2022年一一2026年四年之间投资17亿欧元(约人民币116亿元),这是奥特斯投资史上最大的一笔!据说,新工厂的主要客户为英特尔和AMD。


欣兴电子(UMTC)的台湾·杨梅工厂的英特尔专用产线也已经开始稼动。欣兴电子在2021年3月公布称,在台湾·湖口工厂(新竹)建造新厂房,导入FCBGA基板量产产线。且此次的产线目标为非英特尔客户。欣兴电子计划扩大AMD、英伟达等非英特尔客户的供给量。



(图片出自:电子Device产业新闻)


需要强化果敢的战略性投资和研发能力


就封装基板的设备、材料供应链而言,目前日本企业依旧占有很大优势。比方说,就封装基板的内层Core材料而言,真正掌握核心技术的是昭和Materials。再往细说,日东纺的特殊低热膨胀率的玻璃是玻璃纤维(Glass Cloth)等产品是关键材料。


如今,以下日系各设备供应商都在如火如荼地加急扩大产能,比方说,用于在积层(Build Up)上形成细微线路的分步式投影曝光机(Stepper)、即将成为“黑马”的DI(Direct Imaging,直接成像)设备、用于形成埋孔(Via)的埋孔加工设备、用于真空压层的设备等。在高端基板的曝光设备方面,牛尾电机拥有最高的市占率,如今正在将其主力的御殿厂工厂的产能扩大约30%。最快在2022年上半年完成扩产。此外,在材料方面,各厂家也在对镀铜药液、感光材料、特殊玻璃纤维、耐磨的涂层铣刀(Coating Drill)等产品进行扩产。


就曝光工艺而言,牛尾电机的分步式投影曝光机(Stepper)在高端基板的生产方面占有绝对优势,昭和Materials的用于形成细微线路的光阻剂(Resist)也是关键材料,且和旭化成电子株式会社平分市场。新一代基板的线宽线距(Line Space,L/S)被认为是5um/5um,这将会进一步提高有机基板的生产难度。此外,新一代的L/S将会是2um/2um。


在曝光工艺中,正在普及一种不需要光罩(Mask)的DI设备。高性能封装基板(用于GPU、AI芯片方向)对这种DI设备的需求正在不断扩大。尤其是台湾等地区的基板厂家的购买意愿十分强烈。日本ORC制作所的在DI设备处于领先地位,日本ADTEC Engineering也在穷追猛赶。


用于服务器等方向的封装基板需要具有20层的结构。在压层(Build Up)上制作埋孔(Via)时,需要使用高性能的激光设备。由于必须要稳定地形成孔径为40um的埋孔,因此可以使用CO2激光钻孔。但是,尖端基板需要的是更细微的埋孔加工技术,这对提高定位准确性、提高生产效率极其重要,此时,UV激光设备成为刚需,Via Mechanics, Ltd.几乎独占市场。


压层(Build Up)的绝缘膜(ABF)采用的是日本味之素的原料,与藤森工业合作加工薄膜。此外,为了控制封装基板产生翘曲,也需要Core材料。同时,还需要的是加工电源线路和埋孔,日本国内有多家主要供应商。Core层的孔径为150um,由机械钻孔设备制成。如上文所述,Core层具有防止基板翘曲、提高电气性能的作用,因此内部埋有各种填充物,其中具有较低热膨胀率的玻璃纤维至关重要。具有较低热膨胀率的特殊玻璃纤的主要玩家是日东纺。


有观点认为,未来会需要制成孔径为100um的极小埋孔,届时将会需要不易磨损的DLC(Diamond-like Carbon,类金刚石)材质的特殊形状钻头。在这个行业里,日本佑能(UNION TOOL)株式会社几乎独吞市场。镀铜和表面处理溶液也极其重要,上村工业和日本MEC COMPANY LTD.引领行业。此外,日本电产的检测设备在对基板的最终性能检测方面,独占优势。


但是,对于新一代的封装基板的要求无疑是更细的线宽线距和更多的层数。封装基板厂家面面临着更复杂的加工工艺。他们不仅在讨论使用新设备、新材料,也在考虑采用新工艺(目的是为了降低成本、改善生产效率)。据预测,可代替UV光源的准分子激光(Excimer Laser)、新的曝光技术等趋势也已经开始出现。


在基板厂家进行前所未有的大型投资之前,需要相关设备厂家、材料厂家根据实际情况确保供给能力。海内外FCBGA基板厂家投资成效会在2024年一一2025年显现,为此,需要为他们稳定供给设备、材料。


短时间内,以日系企业为中心的新一代尖端基板的供应链是不会发生变化的,但新兴企业一旦步上了日系企业研发的“后尘”,日系企业将不再“高枕无忧”。此外,如果不果敢、及时地对当下旺盛需求进行材料、设备投资,很有可能被新工艺、新材料取代。日系企业不能满足于现状,而要时常具有超乎竞争对手的眼光和视野。


封面图片来源于图虫创意 


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