【国金证券】国金晨讯：二月策略:“躁动”行情开启在即，且涨且珍惜; 先进封装发展充要条件已具，关键材料国产替代在即.pdf

2024-01-29

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一、先进封装发展充要条件均已具备，未来复合增长有望达 9.8%

1.1、什么是先进封装：将芯片间通信问题提升至 1 级封装层级的技术

何为先进封装？要理解这个问题首先要理解何为封装。封装技术的定义为，在半导体开发的最后阶段，将一小块材料（硅晶芯片，逻辑和存储器）包裹在支撑外壳中，以防止物理损坏和腐蚀，并允许芯片连接到电路板的工艺技术1。根据该定义，我们可以提炼出封装的两大关键作用：1）解决芯片如何与外界连接的问题；2）芯片隔绝保护与支撑。我们认为先进封装与传统封装对于半导体的作用并无二致，两者的区别在于在解决芯片与外界连接的问题上关注的重点有所不同，具体来看： 1) 传统封装，三个发展阶段，即1980年以前以TO/DIP为代表的通孔插装阶段、1980~1990 年以 QFP/SOP 为代表的表面贴装阶段、1990~2000 年以 WB-BGA 为代表的球栅阵列阶段。该阶段技术变革的重点集中在封装主体与 PCB 之间的连接方案，即关注点在 2 级封装技术的优化，这体现出行业解决思路仍然停留在“芯片间通信需要通过 PCB 走线”的层面。 2) 先进封装，两个发展阶段，即 2000~2010 年以 MCM 为代表的多芯片封装阶段、2010~ 至今以 2.5D/3D 为代表的立体封装阶段。该阶段技术变革的重点开始转向优化芯片主体对外连接方式，即开始关注 1 级封装技术的优化，最具有代表性的转变就是芯片传统对外连接方式 Wire Bonding 变成了 Flip Chip，这一转变提高了 1 级封装层面连接方式的灵活性，由此延伸出后续的 2.5D/3D 等高端先进封装方式。总结来看先进封装就是把芯片间通信问题提升至 1 级封装层面的技术。

1.2、为什么必须发展先进封装：传统封装和 SoC 已出现瓶颈

为什么半导体发展过程中必须要发展先进封装技术？我们前文明确了先进封装是在 1 级封装层级解决芯片间通信问题的技术，其发展的充分条件必然来自于 2 级封装（传统封装）和 0 级封装（芯片级）存在无法解决的问题。

传统封装中芯片通信走线层级跨度长，很容易达到效率瓶颈

传统封装中的芯片间通信需要经过“芯片-载体-PCB 板-载体-芯片”一整套完整的流程，其中“载体”可以是 TO/DIP 形式的引线框架，也可以是 BGA 形式的封装基板，但无论是哪种载体、无论载体的性能如何提升，整个芯片通信过程所涉及的层级太多就无法完全解决通信传输信号损失的问题。以传统主流双核服务器为例，CPU 与存储之间、CPU 与 CPU 就是典型的传统封装的走线模式，以 CPU 与存储之间的走线示意图可以看到，CPU 信号需要通过封装基板（载体）中的线路传输到 PCB 板，然后信号通过 PCB 板中的 PCIE 标准走线传输到存储的载板（载体）上，信号通过载板线路传递至存储中处理。根据“两节点之间的传输损耗=传输距离*单位距离传输损耗”，传统封装的架构形式要求信号经过的路径较长，即使大幅度提升载体的性能，效率瓶颈也会很快就达到。

SoC 在设计和制造方面都遇到技术和经济效益的瓶颈

缩短芯片间通信距离能够大幅度提升整个功能系统效率，SoC（Sytem on Chip）的方案将不同芯片功能集成在一颗芯片上，使得芯片间通信在零级封装就已经完成，通信效率提升到极大水平，因此我们看到过去几年在摩尔定律的引领下，芯片制程不断演进，从而使得单芯片上晶体管数量大幅提升。但随着多年以来摩尔定律的推进，SoC 方案的发展在设计和制造等方面都遇到了相当大的瓶颈： 1) 设计瓶颈，传统的 SoC 是将不同类型计算任务的计算单元设计在一块晶圆上，并且每个计算单元都采用统一的工艺制程，导致 SoC 芯片上各个单元需要同步进行迭代，这样不仅会使得系统重构风险高，同时也会使得芯片设计成本越来越高，根据行业经验数据，设计一颗 28nm SoC 芯片成本约为 0.5 亿美金，7nm 需要 3 亿美金，5nm 需要 5 亿美金，3nm 则可能达到 15 亿美金。 2) 制造瓶颈，当前芯片工艺制程尺寸已走向极致（3nm 至 1nm），而 1nm 的宽度仅能容纳 2 个硅原子晶格，进一步微缩就将进入量子物理范畴，将面临量子隧穿效应等问题；同时 SoC 挤进更多功能将导致芯片面积较大，从而导致良率难以提升，从行业经验数据来看，面积 40*40mm 的良率只有 35.7%，面积 20*20mm 的良率可上升至 75.7%，面积 10*10mm 的良率可提升至 94.2%；除此之外还存在光刻技术难以跟进、单芯片功耗和散热问题越发突出、存储带宽难以跟进等问题，可见 SoC 制造难度正在加速上升。制造难度的提升导致摩尔定律逐步开始失效，根据 IBS 的统计，芯片制程下降所带来的制造成本下降幅度已经逐步收窄，16nm到10nm每10亿颗晶体管的成本可降低31%，而从 7nm 到 5nm 仅降低 18%、从 5nm 到 3nm 仅降低 4%。

Chiplet 方向下的先进封装方案可有效弥补传统封装和 SoC 的缺点

在传统封装效率不足、SoC 又遭遇设计和制造瓶颈的当下，Chiplet 指导方向下的先进封装方案的发展成为了必然选择。Chiplet 俗称“芯粒”，又称为“小芯片组”，它是将多个功能单元通过封装而非晶圆制造的方式连接在一起的一种芯片异构手段，Chiplet 通过先进封装的方式来实现，其可有效弥补传统封装和 SoC 的缺点。具体来看： 1) 通过 1 级封装显著缩短线路传输距离，较传统封装大幅度提升效率。沿用前文的例子，传统封装芯片间的传输将经历“芯片-载体-PCB-载体-芯片”这一较长的过程，而先进封装通过在 1 级封装加入中阶层等方式缩短了芯片间传输距离，并且采用介电性能更好的硅材料，传输损耗进一步降低，以当前较常见的 2.5D 先进封装架构来看，逻辑芯片与存储之间的通信过程为“芯片-中阶层-芯片”，通信路径大大缩短，通信效率和功耗性能都显著提升。 2) IP 复用性高，能够降低设计成本，提升迭代灵活度。Chiplet 通过将大规模 SoC 分解为多个小芯粒，则部分芯粒就可以做到模块化设计，一方面 IP 可以复用、节省设计成本（例如 AMD 在第三代 Ryzen 处理器上复用了第二代 EPYC 处理器的 IOChiplet），另一方面无需整个 Chiplet 组合统一升级、只需部分性能升级即可达到整体效能升级的作用，提升了迭代的灵活度，例如英伟达提出的 H200 就只在 H100 的基础上提高了存储性能而无需改变 GPU 性能，同样能够使得整个芯片方案效率得以提升。 3) 工艺灵活性提升，可有效降低制造难度和成本。原本 SoC 上所有功能单元需要采用统一制程来制造，但 Chiplet 方案下，不同单元芯粒可以分别采用不同的工艺制程制造，可有利于极大地降低芯片方案的制造成本。

因此，我们认为在传统封装和 SoC 方案瓶颈问题日益突出的当下，先进封装的方案已经成为了必然的发展方向。

1.3、先进封装发展契机已现，六年复合增速将达到 9.8%

尽管 Chiplet 优势明显，但过去一直受制于产业客观发展因素，其一是 Chiplet 互联标准不统一，其二是先进封装对封装行业提出了新的技术要求，良率和产能受限是产业规模化发展的关键问题。随着产业的发展，这两大问题已经逐渐得到解决： 1) Chiplet 标准正逐步形成。2022 年 3 月，AMD、英特尔、台积电、三星、美光、微软、 Meta、Google 等十余家半导体、互联网公司联合成立了 Chiplet 标准联盟，正式推出 Chiplet 高速互联标准 UCIe，为 Chiplet 开放提供了基础生态；2022 年 12 月，我国推出第一个原生 Chiplet 技术标准《小芯片接口总线技术要求》，同样对 Chiplet 接口标准化起到推动作用。 2) 良率和产能问题逐渐得到解决。随着英伟达、AMD、苹果、英特尔、赛灵思、华为等全球各领域顶尖芯片设计厂陆续推出 Chiplet 产品方案，先进封装技术已经蔓延至人工智能、智能驾驶、AR/VR、手机通信等多个领域，已有多个先进封装方案的产品达到几十万到上千万出货规模量级（如英伟达 GPU、苹果 M1、特斯拉 Dojo 等），规模化方案的出现表明产业上良率已经达到产业化水平，并且随着量级的提升，产业链中先进封装产能也逐步释放（例如台积电 CoWoS 产能随 GPU 相关需求加速扩充），为先进封装发展奠定基础。

由此可见，先进封装已经迎来了快速发展的契机，根据 Yole 预测，先进封装市场在 2021~2027 年间复合增长率将达到 9.81%，至 2027 年市场规模将达到 591 亿美元，其中受益于 AI 相关的高速通信领域的发展，2.5D/3D 封装将成为成长最快的板块，复合增长率将达到 13.73%，至 2027 年市场规模将达到 180 亿美元。

二、先进封装带来工艺流程变化，高端材料成为关键支撑

先进封装正迎来快速发展，我们认为应当重点把握先进封装产业趋势变化，从而厘清产业变化的增量环节。我们认为先进封装相对传统封装的变化主要在于两个方面： 1) FC 新增 Bumping、回流焊、底部填充环节。一般情况下，行业将 FC（Flip Chip，倒转）作为传统封装和广义先进封装的临界点，以结构最相近的 WB BGA 和 FC BGA 作对比，后者所代表的先进封装相较前者所代表的传统封装会多出 Bumping 工序，由此延伸出回流焊、底部填充等新增工序要求。 2) 立体组装对减薄/抛光产生更高要求，新增 RDL、Bumping、TSV 环节。立体组装作为第五代封装技术，其对封装技术提出更高的要求，以主流的 2.5D/3D 封装为例，相对于普通的 FC BGA 来说，立体封装工序会在晶圆检测和切片之间存在诸多变化，其中减薄/抛光环节将面临更高的要求，中间也会新增 RDL、Bumping、TSV 等环节，技术难度大幅提升。

先进封装技术难度提升、新增多个环节，导致工艺过程中出现了新的材料需求，并且材料性能对先进封装工艺的影响程度大幅提升，可以说先进封装材料成为了支撑先进封装产业链发展的关键。考虑到先进封装材料的难度高、工艺影响大、国产化率低等特点，我们认为先进封装材料是整个产业发展中重要的投资方向。

2.1、临时键合：先进封装对减薄要求提高，临时键合材料成为关键耗材

在传统封装中，晶圆（正面已布好电路）在后续划片、压焊和封装之前需要进行背面减薄加工以降低封装贴装高度，减小芯片封装体积，改善芯片的热扩散效率、电气性能、机械性能及减小划片的加工量。在 TSV 工艺中，晶圆表面平坦化后，还需要进行晶圆背面的减薄使 TSV 露出，在晶圆级多层堆叠技术中，需要将多片晶圆进行堆叠键合，同时总厚度还必须满足封装设备的要求。目前较为先进的多层堆叠使用的芯片厚度均低于 100μm。先进封装中晶圆减薄主要是为了满足 TSV 制造和多片晶圆堆叠键合总厚度受限的需求，有效提高芯片制造的效率和成本效益。大尺寸薄化晶圆的柔性和易脆性使其很容易发生翘曲和破损，为了提高芯片制造的良率、加工精度和封装精度，需要一种支撑系统来满足苛刻的背面制程工艺（除了背部研磨减薄外，还包括光刻、刻蚀、钝化、溅射、电镀等 RDL 工艺等）。在此背景下，临时键合与解键合技术应运而生。当前在晶圆薄化趋势持续攀升背景下，临时键合技术普及率不断提升，进而带动临时键合胶需求持续增加。临时键合/解键合常见工艺流程：在临时载板或晶圆上通过压合、粘贴或旋涂等方法制造一层键合粘结剂，然后翻转晶圆，使其正面与临时载板对准，将二者转移至键合腔进行键合，临时键合完成后，对晶圆进行一系列工艺形成 RDL 等结构。最后采用不同方式的解键合工艺将晶圆与临时载板分离，对二者分别进行清洗后，将晶圆转移到划片膜或其他支撑系统中，进行下一步工艺。

临时键合胶（Temporary Bonding Adhesive，TBA）是把晶圆和临时载板粘结在一起的中间层材料，热稳定性、化学稳定性、粘接强度、机械稳定性、均一性等是临时键合胶的关键选择因素。临时键合胶的材料性能主要是由基础黏料的性质决定的，可用作基础黏料的高分子聚合物材料包括热塑性树脂、热固性树脂、光刻胶等。根据新思界产业研究中心发布的《2023-2028 年临时键合胶（TBA）行业市场深度调研及投资前景预测分析报告》显示，2022 年全球临时键合胶市场规模约为 2.2 亿美元，同比增长 8.6%。全球范围内，布局临时键合胶市场的企业主要有美国 3M、美国杜邦、美国道康宁、美国 Brewer Science、日本 TOK、英国 Micro Materials 等国际企业以及台湾达兴材料、中国大陆的鼎龙股份、飞凯材料、未上市公司深圳化讯、浙江奥首、深圳先进电子材料、华进半导体等。受技术发展影响，目前全球市场由美国 3M 与台湾达兴材料两家企业占据主导地位，合计市场占有率已超 40%，行业集中度较高。

2.2、RDL：先进封装的基础工艺，对 PSPI、光刻胶、抛光材料、靶材带来新增量

RDL（重新布线层，Redistributed layer）是实现芯片水平方向电气延伸和互连，面向 3D/2.5D 封装集成以及 FOWLP 的关键技术。它在芯片表面沉积金属层和相应的介电层，形成金属导线，并将 IO 端口重新设计到新的、更宽敞的区域，形成表面阵列布局，实现芯片与基板之间的连接。在 3D 封装中，如果上下是不同类型的芯片进行堆叠，则需要通过 RDL 重布线层将上下层芯片的 IO 进行对准，从而完成电气互联。RDL 技术使设计人员能够以紧凑、高效的方式放置芯片，从而减少器件的整体尺寸。

RDL 工艺和前道晶圆制造中后端布线的原理类似。RDL 的制作方式包括电镀法、大马士革、金属蒸镀+金属剥除等，由于电镀法成本低，被封测厂广泛应用，而利用前道晶圆制造中的大马士革原理的 RDL 工艺可以满足低线宽/间距（Line/Space，L/S）的需求。随着工艺技术的发展，RDL 金属布线的线宽和线间距越来越小，从而提供更高的互联密度。

RDL 生产制造中主要用到 PSPI、光刻胶、抛光材料、靶材以及一些功能性湿化学品（电镀液、清洗液、光刻胶剥离液等）。其中大部分品类，例如光刻胶、抛光液、抛光垫、靶材等都是在前道晶圆制造过程中常用的材料，先进封装的出现使得前道材料开始应用到后道封装中，这一高端材料下沉趋势为竞争追赶者带来弯道超车机会。

1）感光性聚酰亚胺(PSPI)：RDL 核心材料，PSPI 因具有优异的力学性能、热学性能、电学性能等，在半导体封装中被应用为缓冲层材料及再布线层材料，是关键的制程材料和永久材料。RDL 和晶圆表面的钝化层中介质通常需要光敏绝缘材料来制造，传统聚酰亚胺（Polyimide，PI）需要配合光刻胶使用，采用 PSPI 工艺流程可大幅简化。随着国内集成电路、OLED 面板等产业需求的进一步扩大，国内 PSPI 的市场规模也将持续扩增。由于 PSPI 行业技术壁垒较高，目前日本和美国企业仍占据全球 PSPI 市场的主导地位。日本东丽工业株式会社（TORAY）、日本日立化学株式会社（Hitachi）、美国杜邦公司（DuPont）、美国 Futurrex 公司等为全球知名的 PSPI 生产商。国内方面，鼎龙股份、强力新材等已陆续实现 PSPI 的国产化突破。

2) 光刻胶：先进封装用光刻胶与晶圆制造过程中使用的光刻胶不同，封装用光刻胶分辨率一般仅要求为微米级的厚胶、紫外光光源、436nm 的 g 线与 365nm 的 i 线。除 RDL 外，在封装基板、中介转接板（Interposer）、TSV、Bumping 中也有应用。据集邦咨询，2022 年全球半导体光刻胶市场规模约 26.4 亿美元，2023 年预计下滑 6- 9%。目前全球高端半导体光刻胶市场主要被日本和美国公司垄断，日企全球市占率约 80%，处于绝对领先地位。目前主流厂商包括日本的东京应化、JSR、富士胶片、信越化学、住友化学，以及美国杜邦、欧洲 AZEM 等。国内企业方面，彤程新材 2020 年收购北京科华正式切入半导体光刻胶领域。北京科华是国内稀缺的半导体光刻胶龙头企业，目前 g/i 线胶、KrF 胶均已实现量产。晶瑞电材子公司苏州瑞红,规模生产光刻胶近 30 年,产品主要应用于半导体及平板显示领域，目前 g/i 线胶可实现量产，KrF 胶完成中试，ArF 胶已经启动研发。其他国产参与者还有华懋科技、南大光电、艾森股份等。

3) CMP 材料：先进封装工艺流程中，化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing， CMP）是 RDL、TSV 工艺中的关键流程，用到的主要材料为抛光液和抛光垫。抛光液主要会用到两大类：铜/阻挡层的抛光液和晶圆背面的抛光液。根据 SEMI 数据，2022 年全球半导体制造材料约 447 亿美元，抛光液和抛光垫分别占比 4%、3%来计算，全球半导体用抛光液和抛光垫的市场空间分别为 18 亿美元和 13 亿美元。抛光液市场中卡博特(Cabot)、Versum Materials、日立(Hitach)、富士美 (Fujimi)、陶氏(Dow)等美日龙头厂商占据全球 CMP 抛光液市场近 80%。我国抛光液龙头安集科技目前前后道抛光液应用范围广、渗透率高，2022 年安集抛光液全球市占率接近 8%。此外鼎龙股份、上海新阳在抛光液上均有布局，2023 年开始小批量放量。抛光垫市场中，美国 Dow 全球占比 90%一家独大，国内鼎龙股份为抛光垫龙头，目前与长江存储、中芯国际等国内一流晶圆厂密切合作，渗透率持续提升。

4）靶材：先进封装工艺流程中，靶材主要用于 Bumping 工艺中凸点下金属层及 TSV 工艺中电镀种子层的溅射，RDL 的电镀铜中也会有工艺路线选择溅射镀 Cu，从而用到靶材。由于铜和二氧化硅绝缘层两者之间粘附性较差，一般先沉积扩散阻挡层，采用钛及钛合金或钽及钽合金材料。根据 SEMI 数据，2022 年全球半导体制造材料约 447 亿美元，按靶材占比 3%来计算，全球半导体用靶材市场空间约为 13 亿美元。其中日本日矿金属、东曹、美国霍尼韦尔、普莱克斯四家企业便占据了全球约 80%的市场份额。国内江丰电子在先进制程上可以实现批量供货，成功打破美、日垄断， 7nm 技术节点用 Al、Ti、Ta、Cu 系列靶材核心技术并实现量产应用，5nm 也实现量产，是台积电、SK 海力士、中芯国际等全球知名半导体厂商的供应商。此外有研新材核心铜系靶在中芯国际、长江存储等客户全面上量，占比持续提升。

2.3、Bumping：带来电镀液增量，触发封装基板升级

凸点制造（Bumping）是封装技术中关键的一环，是芯片能够实现堆叠的关键支撑。近几年随着先进封装快速发展，从球栅阵列焊球（BGA Ball）到倒装凸点（FC Bump），再到微凸点（μBump），凸点尺寸也在不断缩小，技术难度也在不断升级。从当前主流的高端新进封装方案中，我们可以看到 HBM、XPU 以及芯片组合整个封装体对外互连时均需要用到 Bumping 工艺，可见 Bumping 在先进封装工艺中起到关键作用。

电镀液：是 Bumping 中重要耗材，国内多家公司开始抢位

Bumping 流程涉及到溅射、RDL 等基础工艺，凸块制作主流是电镀法。Bumping 技术的核心在于创建微小的金属凸点（bumps），用于在晶圆和封装间形成关键的电连接。凸点间距（pitch）的精准控制在 Bumping 技术中至关重要，因为它直接影响到芯片内部电气信号的传输效率以及整体封装的密度，是实现高性能和高密度集成电路的关键。Bumping 工艺通常包含几个关键步骤： 1) 溅射（Sputtering）：Bumping 流程的初始步骤，它涉及到使用高速粒子轰击目标材料（通常是金属），使其原子被散射并沉积到晶圆表面。这形成了一个薄薄的金属层，为电镀过程做准备。 2) 光刻（Photolithography）：在光刻步骤中，晶圆表面涂上一层光敏化学物质。通过曝光和显影处理，形成了微型模板，定义了凸点的准确位置。 3) 电镀（Electroplating）：在光刻过程后，晶圆被浸入电镀液中。通过施加电流，电镀液中的金属离子被吸引到晶圆的指定区域，逐渐形成凸点。 4) 去胶和蚀刻（Strip and Etch）：完成电镀后，去除光刻胶并通过蚀刻技术去除凸点周围不需要的金属，以确保凸点的准确形状和位置。电镀液在 bumping 流程中起到了关键作用。高品质的电镀液保证了金属凸点的均匀性和可靠性。特别是在 RDL（重布线层）工艺中，Bumping 技术用于实现芯片与封装基板间的精确电连接。RDL 技术要求高精度的凸点布局以及优异的电气性能，这些都离不开高性能的电镀液。因此，电镀液不仅决定凸点的形成，也是确保最终产品性能和稳定性的关键。

随着半导体封装技术的发展，电镀液在传统封装到先进封装的应用中经历了显著变化。在传统封装中，电镀液主要用于形成较大的凸点（通常大于 100μm），以满足低互连密度（少于 1000/mm²）和单层或少层数的封装要求，这些应用对电镀液的要求相对较低。相比之下，先进封装技术如 3D 封装和系统级封装（SiP）引入了更加复杂和细致的设计。这些技术要求电镀液支持更高的精细度，以形成更小（小于 20μm）且更密集的金属凸点（超过 5000/mm²），以适应更高的互连密度和多层（多于单层）的封装需求。这些要求不仅提升了电镀液的技术标准，包括精准的沉积控制和化学稳定性，还增加了电镀液的整体用量。因此，在半导体行业向更高性能和更小封装尺寸的追求下，电镀液的角色在先进封装领域变得愈发重要。特别是电镀铜液，在提供所需的细小凸点尺寸和高导电性能的同时，还满足了更复杂封装设计中对沉积均匀性和精确度的要求。

电镀铜液作为先进封装中的主流选择，一大原因在于铜的优异导电性和较低成本。在高密度和精密的封装要求下，电镀铜液能够提供所需的细小凸点尺寸和高导电性能。同时，铜的化学稳定性和加工易性也使得它在先进封装技术中得到了广泛的应用。受成本、性能和工艺的综合因素驱动，电镀铜液在先进封装技术中占据了主导地位。在先进封装的用量及性能需求的带动下，电镀液市场有望继续成长。为满足高性能和高密度的要求，先进封装技术向更多层次的封装和互连层发展。这导致了电子器件内部更多的电镀涂层需求，从而增加了电镀液的使用。先进封装通常涉及多层堆叠，包括多个互连层和封装层。每层都需要电镀工艺来确保良好的电连接和信号传输，增加了电镀液的用量。同时，先进封装技术追求更高的互连密度，以实现更小的封装尺寸和更高的性能。其要求更复杂的电镀工艺以适应更多的互连通道，进一步增加了电镀液的需求。Techcet 2023 年 8 月预测数据显示，2023 年全球电镀化学品市场规模将达 9.92 亿美元，2027 年全球电镀化学品市场规模有望达 10.47 亿美元。

目前主要玩家仍以海外为主，国内多家公司开始布局。美国陶氏和美国乐思是美国的两大电镀液生产商。陶氏公司主要为半导体制造和高端电子封装提供硅通孔电镀液材料。乐思化学市场占有率高达 80%，在全球芯片铜互连电镀液及添加剂市场中占据主导地位。日本日原成立于 1900 年，电镀液主要用于锡焊结合的表面处理。目前，部分国产厂商经过长时间技术积累，已成功在部分电镀液及添加剂上完成了突破。其中，上海新阳在 90-14nm 铜制程技术节点上完成了突破，并提供超高纯电镀液系列产品；安集科技在多种电镀液添加剂在先进封装领域已实现量产销售；艾森股份先进封装用电镀铜基液（高纯硫酸铜）已在华天科技正式供应、电镀锡银添加剂已通过长电科技的认证，尚待终端客户认证通过、电镀铜添加剂正处于研发及认证阶段。天承科技在电镀液主要产品包括水平沉铜专用化学品和电镀添加剂等。

封装基板：Bumping 触发升级，制造难度大致国产化率低

Bumping 是广义先进封装区别于传统封装的显著特征，该技术方法的推出使得芯片外延引脚数得以大幅提升，键合间距也向着更小的方向发展，这也就对作为过渡层的载板的线宽线距提出更高的要求。对比传统封装和先进封装中形态最接近的两种封装形式 WB BGA 和 FC BGA 可以看到，FC BGA 的线宽线距能够达到 8~12um，而 WB GBA 最低仅能够达到 25um，可见随着先进封装市场的铺开，封装基板作为关键的支撑材料也将迎来升级机会。

封装基板是封装材料中重要的组成部分，先进封装带动快速增长。封装基板作为 1 级封装和 2 级封装之间的连接层，其是整个封装制造中成本耗用最高的材料，根据 yole 数据， FCBGA 的成本结构中有 50%来自封装基板，可见该材料的重要性。也正因如此，先进封装的发展带动了封装基板显著增长，从 2017 年以来封装基板的成长速度显著高于其他 PCB 板类型，并且代表广义先进封装的 FC 类型基板的增速也相较传统封装所用的封装基板要高，预计未来封装基板市场能够保持 8%以上的复合增速，至 2026 年全球封装基板市场空间将达到 214 亿美元。

技术难度高导致国产化率低，国产替代正在加速推进。先进封装对封装基板的技术要求提高体现在线宽线距持续向 15/15um 以下演进，原用于普通多层 PCB 的减成法工艺将不再适用，当前先进封装所用的高端封装基板普遍采用半加成法工艺制造，半加成法这种工艺和传统减成法最大的不同点就在于，不再通过现成铜箔叠层蚀刻的方式去做出线路，而是通过选择性化学沉铜/镀铜形成目标线路。这样的工艺方式虽然省去蚀刻所带来的侧蚀问题，但对于沉铜/镀铜工艺的要求却急剧上升，在制造过程中需要解决的问题包括但不限于铜线路与低粗糙度的树脂层的结合力问题、镀铜的均匀性问题、叠孔之前的连通性问题、精细电路闪蚀等问题，技术上的挑战陡升。在这样的技术壁垒压力下，全球封装基板主要由海外厂商垄断，特别是技术难度较高的半加成法/改进型半加成法难见国内厂商身影，我们按照 2022 年国内已上市的两大封装基板厂商营收数据测算，全球封装基板市场国产化率仅个位数，可见国产化率低、国产替代空间大。

国内厂商积极扩产布局，跟随下游发力国产替代。先进封装用高端封装基板基本上被 Ibiden、欣兴等海外厂商垄断，基于技术、资金、客户等壁垒，国内厂商发展一直较缓慢。但随着国内下游厂商在 GPU、CPU、ASIC、FPGA 等高端芯片的设计和制造能力的提高，封装基板产业也有望打破垄断格局，如深南电路于 2021 年 6 月开启广州封装基板生产基地项目建设、计划投资额达到 60 亿元，兴森科技于 2022 年 2 月设立子公司建设广州 FCBGA 封装基板生产和研发基地、总投资额约 60 亿。

2.4、TSV：深孔刻蚀带来氟基气体需求，高性能 EMC 及填料成为关键

硅通孔技术（Through Silicon Via，TSV）是通过导穿硅晶圆或芯片实现多层垂直互连的技术。目前 TSV 技术主要应用于 3 个方向，即垂直背面连接、2.5D 封装、3D 封装，其中垂直背面连接主要应用在 CIS、SiGe 功率放大器，技术难度相对较低；2.5D 中 TSV 的应用体现在中介层（interposer）的硅通孔制作，服务于用作多芯片间（例如 GPU 与存储之间）水平连接的载体，技术难度较高；3D 封装中 TSV 技术的应用体现在芯片上直接进行硅通孔制作，目前常见于高带宽存储芯片（如 HBM），技术难度高。从当前主流的高端先进封装方案来看，中介层和芯片内部硅通孔技术都已经得到广泛的应用，特别是在解决高带宽存储（存储间通信）、存储与算力芯片间通信的问题上起到关键作用。

电子特气：TSV 造孔难度高，深硅刻蚀带来氟基特气增量

TSV 孔制造是核心部分。从工艺流程的角度（以 2.5D interposer 为例），TSV 制造可以分为三大部分，即 TSV 孔制造、正面制程（大马士革工艺）、背面制程（露铜刻蚀和 RDL 制程），其中正面制程和背面制程可沿用前道和先进封装已部署的制程工艺，产业能力有一定的储备；但 TSV 造孔因涉及到深孔刻蚀和填充问题，对传统的工艺提出了新的挑战，成为了 TSV 制造过程中决定性能的核心部分。

TSV 孔制造主要包括深孔刻蚀及清洗、绝缘层/阻挡层/种子层沉积、深孔填充，其中深孔刻蚀及清洗会涉及到氟基材料，沉积会涉及到 SiO2、SiN、SiNO、Ti、Ta、TiN、TaN 等材料，深孔填充主要涉及到电镀液材料。氟基材料值得高度重视。TSV 深孔刻蚀工艺可分为激光打孔、湿法刻蚀、干法刻蚀（深反应离子刻蚀，DRIE），其中 DRIE 技术中的 Bosch 刻蚀具有更好的深宽比效果而成为 TSV 中常用的工艺手法。Bosch 刻蚀中关键的材料主要在于电子特气，Bosch 刻蚀中主要采用六氟化硫（SF6）等进行刻蚀，采用四氟化碳（C4F8）等进行侧壁覆盖。

SF6 是性能优异的电力绝缘气体及电子刻蚀清洗气体。六氟化硫由电解产生的氟气与硫磺在高温下反应制得，化学性能极不活泼，具有优良的绝缘性能和减弧能力，在工业领域被广泛应用于输配电及控制设备行业。高纯六氟化硫在激发为等离子体时会形成反应性极强的氟原子和硫氟化物自由基，因此它可作为一种具有很强腐蚀性的工艺气体，应用于半导体材料的刻蚀清洗。

CF4 是微电子工业中用量最大的等离子蚀刻气体。四氟化碳可通过电解产生的氟气与碳在高温下反应制得，在正常条件下是完全惰性的气体，但在等离子体中会形成游离的氟原子和 CF2-、 CF3-自由基，具有非常强的刻蚀作用，是目前微电子工业中用量最大的等离子蚀刻气体，可广泛用于硅、二氧化硅、氮化硅、磷硅玻璃及钨薄膜材料的刻蚀，在集成电路清洗、电子器件表面清洗、深冷设备制冷、太阳能电池的生产、激光技术、气相绝缘、泄漏检验剂、控制宇宙火箭姿态等方面也大量使用。 C4F8 一种化学性质稳定且用途十分广泛的氟碳类特种气体。在集成电路制造的刻蚀工艺和清洗工艺中有着广泛的应用。随着电子产业的快速发展，电子工业中，高纯八氟环丁烷的需求日益增加，尤其在深硅刻蚀、低介电薄膜刻蚀和原子尺度刻蚀工艺等领域有着巨大的潜在应用前景。例如，在具有高深宽比的深硅刻蚀工艺中，它具有控制精度高、大区域好、刻蚀垂直特性好、材料损耗低等优点，能够满足未来集成电路元器件尺寸小型化、功能性增强、存储能力增大的发展要求。

电子特气海外高度垄断。全球主要气体公司主要有林德、法液空、空气产品、日本酸素这四家海外巨头，根据中船特气招股书统计，四大海外巨头在电子气体市场合计市场份额超过 70%。具体到电子特气，除了上述四大海外巨头以外，还有默克、SK Materials、关东电化、昭和电工等海外厂商占据主要市场，根据 BCG 的统计，2021 年中国大陆占全球电子特气供给的 17%，并且目前用于集成电路生产的电子特气，我国仅能生产约 20%的品种，可见在电子特气市场我国企业仍处于追赶的过程。先进封装为国内厂商提供弯道超车机会。先进封装关键工序 TSV 的刻蚀主要用到 SF6、 CF4、C4F8 等氟碳类电子特气。国内企业凭借持续的研发与成本优势，在这些氟碳类气体中逐步取得竞争优势。SF6 过往集中在索尔维、关东电化等海外少数厂商中，但 16 年国内的全球市场份额已超过 70%，并在逐步突破电子类客户，代表企业如雅克科技、昊华科技等；CF4 供应商主要集中在日本和中国，如关东电化、昭和电工、雅克科技、昊华科技、华特气体、南大光电等；C4F8 海外起步较早，日美国杜邦、日本大金、昭和电工、日本旭硝、俄罗斯基洛夫工厂等均已实现工业化生产，近年来华特气体、中船特气等企业逐步实现国产化突破。

EMC 及填料：3D TSV 垂直叠构对 EMC 分散性和散热性能提出更高要求

当前运用 TSV 技术的场景主要在 2.5D 硅中阶层和 3D 垂直叠构，其中 3D TSV 的特点在于通过垂直叠构的方式缩短了芯片间通信距离，相较于传统水平排布的方式，外围用于塑封的 EMC 及内部填料料也需要相应的升级，一方面垂直叠构导致塑封的高度显著高于传统单芯片的塑封高度，较高的高度要求外围塑封料要有充分的分散性，则 EMC 就要从传统注塑饼状变为撒粉颗粒状的颗粒状环氧塑封料（GMC，Granular Molding Compound）和液态塑封料（LMC，Liquid Molding Compound），对于 EMC 厂商，这样的升级需要在配方中同时兼顾分散性和绝缘性，配方难度较大；另一方面采用 TSV 方式连接的芯片需要一起塑封，则单个塑封体中的运算量急剧上升，从而带来较大的发热问题，需要大量使用 low α球铝和球硅来保证快速散热和控制热膨胀问题。以 HBM 为例，1 颗 HBM 中将搭载 4~8 颗甚至更多芯片，封装高度高且存储带宽大，需要用添加 low α球硅/球铝的 GMC/LMC 来做塑封外壳。

海外厂商规模大且占据高端市场，先进封装国产化率几乎为 0。在全球 EMC 市场竞争中，海外厂商（主要是日系厂商）目前仍然处于主导地位，主要体现在两个方面： 1）日系厂商占据主要产能，全球主要两大具有垄断性地位的EMC厂商住友电木和Resonac 合计产能超过 10 万吨，占据全球 EMC 市场主要产能，而国内上规模的 EMC 厂商2仅衡所华威、华海诚科、科化新材料、飞凯材料，可见从规模上海外厂商仍处主导地位； 2）海外厂商把持高端市场，从产品结构上来看，全球 EMC 龙头住友电木的产品覆盖全面，而华海诚科尚未有先进封装类 EMC 的批量产品供应，目前全球高端 EMC 市场仍然被海外厂商垄断。综合来看，全球 EMC 市场竞争中，海外厂商无论是在产能规模（量能）还是在产品结构（价能）上，相较大陆厂商更有竞争优势，特别是在先进封装领域，国产化率几乎为 0，可见国产产品在全球 EMC 市场仍然任重而道远。

设计厂主导国产替代，国内厂商已有技术突破。虽然当前国内 EMC 厂商在全球的竞争关系中仍处于弱势，但随着全球贸易摩擦、国家间供应禁令频出，我国终端设计厂商逐渐意识到上游关键材料国产化势在必行。从产业链的供应关系来看，EMC 供应给封装厂、封装厂将芯片用 EMC 封装好后交给终端设计厂，但如果从决策链上来看，终端设计厂通常在高端产品会自主验证 EMC 型号产品，然后指定封装厂用特定厂商的 EMC，因此随着国内终端设计厂主动推进导入国产 EMC 进程，大陆 EMC 厂商有望加速布局先进封装类产品。

配方型产品需要厂商和终端用户配合才能不断精进技术指标和产品一致性，在终端厂商加快大陆厂商导入进程的背景下，国内已有厂商在高端类产品实现了一定的突破，如华海诚科 FC、SiP 以及涉及到高端技术产品的 GMC/LMC 的 FOWLP/FOPLP 封装都有一定的突破，国际贸易摩擦加剧的趋势下，当前正是国产 EMC 快速国产替代的好时机。相比国产 EMC 环节，填料环节的高端化发展进度更快，最具代表性的就是联瑞新材成功在 EMC 填料环节进入全球主要 EMC 客户的核心供应中，公司已同世界级半导体塑封料厂商住友电工、日立化成、松下电工、KCC 集团、华威电子建立了合作关系。除联瑞新材以外，壹石通目前已完成研发、在向产业化生产线过渡的 Low-α射线球形氧化铝产品，根据公司公告称，公司能够满足下游客户对 Low-α射线控制、纳米级形貌、磁性异物控制的更高要求，填补国内空白、打破国外垄断，推动国内高端芯片封装材料的产业升级。壹石通已经规划新建的年产 200 吨高端芯片封装用 Low-α 球形氧化铝项目，目前日韩客户已陆续送样验证。

三、国产替代正当时，建议关注与大客户合作的厂商

3.1、临时键合胶及抛光材料

鼎龙股份：公司以打印耗材起家，半导体材料主要布局 CMP 抛光材料、OLED 材料和先进封装材料。公司为半导体 CMP 抛光垫龙头，半导体先进封装材料布局封装光刻胶、临时键合胶、底部填充胶等产品，目前新产品开发、验证如期推进。按照 2023H1 收入口径，公司打印机耗材占比 79%，半导体材料占比 20%。半导体下游客户主要包括长江存储、合肥长鑫、中芯国际等国内一线晶圆厂。先进封装材料中，临时键合胶产品在国内某主流集成电路制造客户端的验证及量产导入工作基本完成，2023 年获得首笔订单。封装用 PSPI 产品已完成客户端送样，验证工作稳步推进，客户验证反馈良好。此外，公司持续根据市场情况和客户需求拓展临时键合胶和封装光刻胶的产品型号布局，新增型号完成小试送样，临时键合胶和封装光刻胶产业化建设已实施完成，具备量产供货能力。安集科技：公司是国内 CMP 抛光液龙头，目前产品包括不同系列的化学机械抛光液、功能性湿电子化学品和电镀液及添加剂系列产品，主要应用于集成电路制造和先进封装领域。按照 2023H1 收入口径，公司 CMP 抛光液收入占比 88%，功能性湿化学品及电镀液占比 11%。半导体下游客户主要包括中芯国际、长江存储、合肥长鑫等国内一线晶圆厂，封装领域也导入了国内一线封测厂。2022 年公司完成了应用于集成电路制造及先进封装领域的电镀液及添加剂产品系列平台的搭建，研发产品已覆盖多种电镀液添加剂，多种电镀液添加剂在先进封装领域已进入客户量产导入阶段，进一步助力国内半导体制造用关键材料自主可控供应能力的提升。

3.2、光刻胶

彤程新材：公司是国内领先的半导体光刻胶龙头生产商，I 线光刻胶和 KrF 光刻胶是国内 8-12寸集成电路产线主要的本土供应商。23年上半年，新增半导体光刻胶研发立项48项，包括 14 个 KrF 光刻胶项目，26 个 I 线光刻胶项目，8 个新材料项目。新产品销售收入占比达到半导体光刻胶业务收入总额的 41.36%。公司 KrF 光刻胶量产进度国内领先，多个牌号导入国内晶圆厂，22 年、23 年上半年公司 KrF 光刻胶分别实现 321.9%、52.6%的收入增长。ArF 光刻胶方面，23 年 11 月公司公告宣布已经完成 ArF 光刻胶部分型号的开发，首批 ArF 光刻胶的各项出货指标能对标国际光刻胶大厂产品，已具备量产能力，在国内处于相对领先水平。公司在上海的工厂主要包括年产 300/400 吨 ArF 及 KrF 光刻胶量产产线、1 万吨显示用光刻胶和 2 万吨高纯 EBR 试剂项目，该项目工程阶段已竣工，目前已逐步进入试生产阶段。晶瑞电材：公司是国内湿电子化学品和半导体光刻胶的龙头企业，23 年上半年光刻胶收入 0.69 亿元，收入占比 11%。公司光刻胶产品由子公司瑞红苏州生产，产品技术水平和销售额处于国内领先地位。瑞红苏州于 2018 年完成了国家重大科技项目 02 专项“i 线光刻胶产品开发及产业化”项目后，i 线光刻胶产品规模化向中芯国际、合肥长鑫、华虹半导体、晶合集成等国内知名半导体企业供货；KrF 高端光刻胶部分品种已量产；ArF 高端光刻胶研发工作已启动。近年来，公司建成了具有国际水平的高端光刻胶生产线和测试实验平台，同时拥有紫外宽谱、g 线（436nm）、i 线（365nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm）全系列光刻机测试实验平台。

3.3、靶材

江丰电子：公司主要产品为高纯溅射靶材和半导体精密零部件，公司为国产溅射靶材龙头供应商。按照 2023H1 收入口径，公司超高纯靶材营收占比 65%，精密零部件营收占比 17%，同比+15%。江丰电子客户涵盖国内外知名公司，台积电、海力士、中芯国际、京东方、华星光电等全球知名半导体及面板厂商供应商等。目前公司超纯金属溅射靶材产品包括铝、钛、钽、铜靶等，已应用于半导体厂商最先端制造工艺，在 7nm 技术节点实现批量供应，并进入先端的 5nm 技术节点，22 年公司定向增发所投入的新增产能将会是靶材主业推动公司营收进一步增长的强劲动力。有研新材：公司主营业务分布在高端金属靶材、先进稀土材料、红外光学材料、生物医用材料等多个领域。公司子公司有研亿金为国内靶材生产领先企业，先进封装用靶材部分产品已实现量产。按照 2023H1 收入口径，公司高纯/超高纯金属材料营收占比 69%，稀土材料占比 28%，红外/光纤材料占比 3%。核心铜系靶在中芯国际、长江存储等客户全面上量，占比持续提升。2023 年公司德州基地集成电路用高纯溅射靶材项目投产后，年产能达到 4.3 万块，达到世界前三水平，可有效解决高端芯片制造靶材“卡脖子”问题。先进封装方面，子公司有研亿金《先进封装用高纯金属及其合金靶材关键技术与产业化》荣获中国有色金属工业科学技术一等奖 4 项，先进封装行业用靶材均可提供，部分产品已实现量产。

3.4、电镀液及配套

艾森股份：公司围绕电子电镀和光刻两个半导体制造及封装过程中的关键工艺环节提供高端电子化学品，包括电镀液和光刻胶。根据 23H1 营收口径，公司电镀液及配套试剂占比 48%、电镀配套材料 28%、光刻胶及配套试剂 18%。公司主要客户群体包括长电科技、通富微电、华天科技等国内领先的封测厂商和电子元件企业。在先进封装领域，公司不仅提供先进封装用的电镀铜基液（高纯硫酸铜），已在华天科技等获得应用，与国内顶级先进封装厂商也形成了供应关系，还积极开发电镀锡银添加剂等新产品，如电镀锡银添加剂（已通过长电科技认证）和电镀铜添加剂（处于研发及认证阶段），并在显示面板、晶圆制造等领域实现了光刻胶产品的小批量供应。天承科技：公司主要致力于 PCB 专用功能性湿电子化学品，包括水平沉铜专用化学品、电镀专用化学品、铜面处理专用化学品、垂直沉铜专用化学品、SAP 孔金属化专用化学品等。根据 2022 年年报营收口径，公司水平沉铜专用化学品占比 75%、电镀专用化学品 9%、铜面处理专用化学品占比 6%、垂直沉铜专用化学品占比 4%。公司的主要客户为各大 PCB 生产企业，包括景旺电子、方正科技、鹏鼎控股是铜面处理专用化学品的主要客户，天承科技的相关产品已在这些公司实现批量供应，定颖电子和中京电子等企业已经开始使用天承科技的垂直沉铜产品。在先进封装领域，天承科技正在积极开展对 ABF 载板等高端领域的研发和布局，公司已与中科院北京微电子所合作，研发出适用于封装载板的产品，预计 2024 年载板专用电子化学品销售额将显著提升，且已陆续通过客户认证；除此之外，公司也在配合大客户研发先进封装 Bumping、RDL 等环节所用电镀液，是国内深度参与大客户电镀液研发的厂商之一。

3.5、封装基板

深南电路：公司是国内主要的 PCB 制造商，主要从事高多层 PCB、封装基板、电子装联业务，按照 23H1 营收口径，公司 PCB 业务占比 64%、封装基板占比 14%、电子装联占比 14%，主要服务于通信、服务器、汽车、工控医疗、航空航天等下游领域，客户覆盖国内外通信设备、通用服务器设备、汽车 Tier1 知名厂商。先进封装方向上，公司与国内外存储、CPU、 GPU 等设计厂配套研发，产能方面无锡工厂配备 FCCSP 封装基板工艺，当前也在加快研发 FCBGA 封装基板，未来计划在广州基地形成 FCBGA 量产能力，是国内封装基板第一梯队国产替代厂商。兴森科技：公司是全球主要的 PCB 样板/小批量板供应商，主要从事 PCB 小批量/样板、封装基板、半导体测试板业务，2023 年 7 月合并北京兴斐电子，进军移动通讯用 HDI 板领域，按照 23H1 营收口径，PCB 样板/小批量板业务占比 79%、封装基板业务占比 18%、半导体测试板占比 7%，主要服务于通信、服务器、安防、工控、医疗等领域。先进封装方向上，公司与国内外存储、CPU、GPU 等设计厂配套研发，公司珠海工厂配备 FCCSP、FCBGA封装基板工艺，未来将在广州基地进一步扩充 FCBGA 技术和生产能力，是国内封装基板第一梯队国产替代厂商。

3.6、电子特气

华特气体：公司是国内 IC 领域电子特气龙头，22 年特气收入占比 73%，其中氟碳类收入占比 11%。公司对国内 8 寸晶圆厂覆盖率超 85%，客户 CR5 达 32%，是长江存储和中芯国际等国内晶圆大厂的供应商，同时对三星、海力士、英飞凌等海外客户实现供货。晶圆厂对产品认证周期很长，客户粘性强，公司可依托丰富的产品矩阵和与下游同步更新的气体品类来持续扩大产品份额。在含氟刻蚀气体领域，公司布局了四氟化碳、八氟环丁烷、六氟丁二烯、六氟乙烷等品种，部分产品有望在先进封装中实现应用。雅克科技：公司是国内领先的半导体材料平台型企业，主要半导体材料包括前驱体、面板光刻胶、电子特气、硅微粉等，22 年各类产品收入占比分别为 27%、30%、12%、5%。公司的电子特气包括六氟化硫和四氟化碳两个产品，均在先进封装刻蚀领域具备应用前景，其中六氟化硫产能 1.2 万吨，电子级六氟化硫 09 年开始向林德、昭和电工、关东电化等供应，通过其渠道销往终端的半导体制造客户，如台积电等。四氟化碳产能 0.2 万吨，16 年已导入台积电，目前为台积电、三星电子、Intel、中芯国际、长江存储、合肥长鑫、海力士以及中电熊猫、京东方批量供应产品。

3.7、EMC 及配套填料

华海诚科：公司是国内第一梯队的环氧塑封料厂商，产品种类覆盖 DIP、TO、SOT、SOP、 QFN、BGA、FC、SiP，按照 23H1 营收口径来看，公司 93%产品集中在环氧塑封料、5%业务拓展至胶黏剂产品，主要客户为长电科技、通富微电、华天科技、气派科技、银河微电、扬杰科技。先进封装方面，公司作为国内 EMC 行业唯一独立上市公司，获得了包括江苏新潮、华天科技、深圳哈勃、聚源信诚、南通华达等半导体产业知名投资机构的投资，可见公司在产业中备受青睐，业务方面公司积极配合国内设计厂商先进封装相关高端产品，公司 FC、SiP 等产品已经通过部分客户验证，GMC 已通过客户验证，LMC 仍在客户验证过程中，公司有望成为国内首先突破先进封装用 EMC 的厂商之一。联瑞新材：公司是国内最大的球硅生产厂商，按照 2022 年年报口径，公司球硅业务占比 53%、角硅占比 35%、其他硅微粉占比 11%，其中球硅业务主要用于 EMC 环氧塑封料填料，公司已同世界级半导体塑封料厂商住友电工、日立化成、松下电工、KCC 集团、华威电子建立了合作关系。先进封装方面，公司依据全球龙头客户资源，深度参与先进封装所用 12~20um cut 点产品，同时配合海外客户研发 low α球硅/球铝产品，是国内在 EMC 产业布局最完善的填料厂商。

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