全球视野下台湾地区封装材料产业发展现况与趋势分析
2019-01-16曾晖
曾 晖
封装(Package),是把集成电路装配为芯片最终产品的过程。简单地说,它是把芯片代工厂(Foundry)生产出来的集成电路裸片(Die)放在一块起到承载作用的基板上,把管脚引出来,然后固定包装成为一个整体。在台湾地区,一般被称为“构装”。作为动词,“封装”强调的是安放、固定、密封、引线的过程和动作;作为名词,“封装”主要关注封装的形式、类别,基底和外壳、引线的材料,强调其保护芯片、增强电热性能、方便整机装配的重要作用。
全球封装产业发展现况与趋势
封装材料市场的发展,与电子终端产品市场、半导体封装产业市场一脉相承,与下游封装需求与广泛采用的封装制程的变化也息息相关。
2016年上半年,据工研院报告,由于全球主要电子终端产品需求仍显疲弱,致使半导体封装产品如:IC、离散元件,光学元件以及感测元件等仅勉强维持与前年的市场相近的规模。2016下半年全球经济虽然向好,但穿戴式产品或虚拟实境无线等产品的上市所带来的客户体验需求对市场的带动作用仍不够强劲,因此2016年全球半导体封装产业市场规模仅为394.3亿美元 (见图1),较2015年增长0.72%。全球封装材料市场规模也仅微幅增长了1.27%,达到174.8亿美元。除了受到下游封装需求趋缓外,另外的因素也在于IC供应商所采用封装制程的改变。据分析,IC供应商对于模封材料(Encapsulation Resins)与粘晶材料(Die Attach materials)的需求虽增加,但相对于传统封装所使用的连接线(Bonding Wire)的需求却下跌了,为了降低成本,增加使用铜导线,造成金线使用量也持续下降。这些材料产业结构需求的一消一长,致使封装材料市场仅仅微幅增长。
图1 2015~2019年全球封装材料产业市场规模趋势分析
2017年全球半导体市场景气持续回温,加上全球终端消费性电子产品如智能手机及PC销售回温缓步带动下,高阶封装制程的比重亦小幅提升。据工研院推估,模封材料被大量使用,亦成为市场成长的动力来源,在封装制程多方角力的氛围下,2017年全球封装材料市场可能稍微增加0.11%,并且至少维持在175.0亿美元的规模。
从全球封装材料产品类别进行对比分析而言(见图2),封装材料仍以IC载板占有率最高,2016年为44.86%。智能手机以及平板电脑等从原来所用的晶片封装朝向覆晶封装制程发展,使得微处理器用的载板需求量仍持续,预期覆晶载板的需求与占有比重将大幅增加,带动IC载板市场的发展,但是新封装制程的改变致使IC载板的占有率于2017年稍受影响而降到43.8%左右。
图2 2016~2017年全球封装材料产品别对比分析
封装所使用的第二大材料为导线架,2016年约占17.38%的比重,智能手持装置面板、LCD显示器以及LED TV面板等的需求促使LED与高功率IC封装用的导线架需求未减,然而在高阶封装(QFN)的比重提升下,导线架市场成长将受到影响,2017需求量有小幅上扬,但比重大约维持在17.6%。
封装材料第三大则为连接线,2016年占有率达16.3%。连接线材向来是以金线为主要线材,在金价十年来不断攀升所带来的成本压力下,早已促使下游封装厂商这几年加速铜线与银线制程的导入。2016年金价大约在1,150~1,365美元/盎司高价震荡,即使需求在逐渐减少,仍使得连接线市场于2016年相对其他材料呈现负成长(-4.1%),2017年在铜线与银线制程的比重跃进以及金价涨跌幅度的趋缓下,市场衰退1.3%,但有止跌回升之势。
从主要生产国家及地区来看(见图3),全球整体封装材料主要生产国家及地区为日本、韩国、中国台湾与欧美,2016年占有率分别为45.1%、18.7%、15.9%与4.9%。其他国家及地区约占13.9%,其中又以东南亚国家成长最快,这主要由于日商、尤其在日本东北大地震后,在海外增设据点所致。中国大陆作为全球半导体封装重镇,近年来各大材料供应商也加强了在中国大陆市场的布局,另外再加上中国大陆本土厂商的崛起,促使中国大陆在封装材料的生产呈现逐年的成长,但要做到半导体级的封装还有待时日。
日本长久以来一直是最大的封装材料供应国家,在技术与产品品质处于产业领导地位。近年来,日本逐渐将低获利的低阶封装材料生产大量转移至其他国家进行生产,以取得生产成本优势、提升生产效率亦或就近供应给下游客户,国内保留生产高阶封装材料为主。
韩国为第二大封装材料生产国,生产产品以IC载板、连接线为主,近几年模封材料与锡球也渐渐崭露头角,其各项材料均先以供应韩国本土市场为主。IC载板厂商有SEMCO、LG Innotek与Simm Tech,连接线厂商有 MK Electron以及喜星金属(Heesung Metal),值得观察的模封材料供应商包括Samsung SDI与LG Chem,以及供应锡球的MK Electron与Duksan Hi Metal以及Phoenix Materials。
台湾为第三大封装材料生产地区,仅以生产IC载板为主,IC载板生产规模仅小幅落后给日本,主要厂商有南亚电、欣兴、景硕,新增的产品中值得观察的还有模封材料,主要供应商有长春。
图3 2016~2017年全球封装材料主要生产国家及地区对比分析
台湾地区产业发展现况与趋势
1.产业结构
台湾为全球IC封装主要地区之一,2015年对于1C封装材料的需求以地区而言排名全球第二,然而本土IC封装材料供应厂商的家数并不多,产品竞争能力相对薄弱。整体而言,岛内只有IC载板厂商较具规模,其次是导线架,金属连接线与锡球。就锡球供应而言,昇贸最早是以代理商进入本土市场,目前为台湾知名锡球供应商之一,但渐渐也已有本土厂商开始供货,例如昇贸本身、大瑞、恒硕、豪岑等;模封材料则以品级稳定的长春人造为代表,其达到可为日本知名厂商代工的水平。导电接着剂近年来也开始有小量供货。
台湾IC载板方向较有竞争性的厂家有南亚电路板、欣兴、景硕三家为主要供应商,日月光因主力在封装制程,所生产的IC载板较偏向自给自足。载板上游的主要原料BT或ABF两种树脂,来自不同大厂的专利以及早期被Design in之后对于后进的材料供应商,几乎没有机会可取代,主要供应商有台光电、南亚塑胶、联茂及台燿等。
其次是导线架,早期台湾导线架以供应电晶体、电源IC或二极管简易接脚的产品为主,随着产业技术的精进与制程的稳定逐渐可以供应给IC封装所需之等级的产品,目前大多属于中高脚数(多为116支脚数及以下为主,以上较少,多以日商供应为主)。本土厂商有:顺德、复盛工业精密、健策、一诠、利帆及金利科技等。其中,顺德工业以生产分立器件 (Discrete)为主;一诠是台湾最大的LED导线架供应商,供应给LED用导线架其次还有巨贸、复盛、健策、金利及顺德;在IC封装用导线架以复盛为主要供应商,其次有利帆科技;若是从就地供货的角度来看还有位于高雄的日商住友金属矿山(现并给长华电材)、台湾三井等。
连接线方面,早先进入市场的是长华电材代理住友金属矿山的金线产品,以满足岛内各封装厂需求。致茂电子即日茂新材料(日茂新材料由原致茂电子之特殊材料事业部分割出来而成立,其合作伙伴日铁金属株式会社(NMC)为新日铁(株)之子公司),以代理日铁微所供应之金线、铜线以及无铅锡球为主,也有线材后段制造。大瑞科技以及乐金为线材新进厂商,是台湾地区自制的银线材料产品,预期供货会逐年增加。
锡球的本土供应商有昇贸、大瑞科技、恒硕、日商千住金属、日茂新材料以及豪岑、业强等。其中,恒硕除了生产锡球也取得日本千住金属公司(SENJU)锡银铜合金专利授权许可。
模封材料供应商则有日立化成、长春石油化学、长兴材料。导电胶材供应商主要有代理商崇越。
注:()厂商代表外商驻台设厂或代理商资料来源:工研院IEK
2.产业概况
台湾地区封装材料厂商家数含代理商以及日商在台设分公司与子公司为数大约35家。本土主要供应商主要集中在IC载板与导线架与其相关材料,其余偏重在代理商与其合作伙伴包括日、韩或美、德商。
由于属于上游材料或原材料产业,除少数几家公营供应商在台设厂具有规模外,其余皆属代理商从业人员,估计产业就业人口大约75,000人。也由于产业大规模生产特性与代理商主要任务在销售行为,因此该产业研发占营业额比重平均大约为3%。一般而言,材料供应商毛利率大约30%。
下游的客户仅单纯为半导体的封装厂也就是IC封装厂,大约七家,不含LED封装厂,封装总体生产规模居全球前三。由于封装技术层次越来越精密,加上我国大陆封装产业逐渐兴起,促使封装材料产业除IC载板与导线架供应商有海外设厂的需求外,其余皆属外商来台投资以加工或代理销售方式供应本岛内需市场。IC载板供应商南亚、欣兴、景硕及日月光都已在大陆设厂。导线架供应商顺德、一诠、复盛等也随着市场需求纷纷以直接或间接方式分别在昆山、东莞等地设立分厂。总体而言,80%以上皆已在大陆投资。
产业集中度以IC载板而言,台湾地区厂商加总供应规模于2015年占全球市场产值34%,对岛内市场而言,下游封装业90%以上皆使用本土产品。
就原物料而言,IC载板上游原料的BT以及ABF两种树脂绝大部分仰赖进口,岛内虽有能力供应但仅为实验试产规模。日本地震之后原物料中BT树脂受到冲击供应一度中断,岛内本土类BT产品虽曾因此通过认证,但是很可惜尚未正式被量产采用。
就导线架而言,上游原物料铜合金或铜型材绝大多数仍仰赖进口。
2016年,消费者对于平板电脑、智能手机产品等需求已不复以往,成长缓慢,对于超薄笔记本电脑与其他消费性电子终端产品的市场需求更是衰退,因此全球市场对于通讯晶片需求大致持平,仅在高阶封装制程(如FC)的比重渐渐提升,对于连接线而言有铜线取代金线需求,同时对于银线取代金线或铜线的认证除已通过外,并已导入量产。导线架的统计与下游LED封装需求切割,仅计算IC封装,虽然岀货量维持稳定成长,但是单价下跌,IC载板的产值小幅衰退。上述产业状况使台湾地区封装材料于2016年衰退了7.5%,产值跌至新台币924.6亿元(见图5)。
图5 2015~2019年台湾地区封装材料产业生产规模趋势分析
手持式装置的MPU晶片、手机晶片等产品在功能需求下加速朝向16纳米以下高阶制程转进,促使产业对于覆晶封装(FC)制程的需求大幅上升,亦会带动台湾IC载板产值的消长。而在导线架的部分台湾厂商则开始进行产品线调整,将毛利较低的低阶产品移转至大陆生产,本土转以高阶导线架为主,以IC用导线架较具挑战者为高脚数规格产品,而其产业技术相较于祖国大陆,将是台湾地区的竞争优势。整体而言,基于2017年在全球半导体景气逐渐复苏,并寄希望于下游智能手机以及新兴终端产品的需求成长逐渐回温,工研院估计台湾地区封装材料产值有5.0%的成长,产值达到新台币970.8亿元。
4.产品别分析
台湾地区封装材料生产以IC载板为主,从工研院对全台各供应商调查统计分析,虽然在全球封装材料市场成长仅1.3%,许多材料需求的成长持平,但在本土封装材料的供应从种类与数量的比重来看仍然有些微的上升,2016年IC载板占总体封装材料比重约79.1%,比前一年稍微提升0.6%,主要供应商有南亚电路板、欣兴电子、景硕科技、日月光、臻鼎等。然而2016~2017年先进半导体封装制程的改变,对于旧有的IC载板需求会稍有影响,2017年IC载板产值下跌4%~5%,载板在封装材料总体占有率将小幅下降约至78.2%(见图6)。
资料来源:工研部IEK
导线架为我国台湾地区产值第二大之封装材料,比重占全体封装材料统计约6.3%,与前一年比重持平,主要因为导线架单价下跌,出货量虽小幅增加,却使得整体统计值变化极微。岛内主要厂商有顺德工业、复盛精密长华电材与一诠科技。虽然在焊球阵列封装(BGA)与覆晶封装(FC)的快速成长,以及晶圆片级芯片规模封装(WLCSP)开始导入产业大量使用,均影响到导线架市场的发展,但是芯片级封装 (CSP)对方形扁平无引脚封装(QFN)的需求仍旺,成熟导线架产品的价格竞争仍激烈,削减了市场成长力道。台湾本土厂商面对这样的产业环境,为了保证获利,开始进行产品线的转换,将竞争激烈、价格较低的低阶导线架产品大量移转至大陆生产,岛内则主要发展高阶导线架产能。IC用导线架的领导厂商复盛为首,顺德等主力着重在电源IC用以及功率元件用导线架产品,区隔并不大,主要竞争优势来自于价格合理与交期迅速,许多供应商也慢慢将产线与产能移向大陆,以便寻求较低的成本以及接近下游市场。前几年因为泰国水患,致使当地导线架供应商无法正常运作,下游订单因而转至台湾供应商,经过长时间认证终于显现效益,2016年大部份厂商订单稳定,长华电材甚至成功的并购了日厂SH Material。
封装其它材料的部分包括:线材,目前已有银线与凸块的供应;固态模封胶材以获得日本知名厂商的OEM以及自有品牌的认证销售;以及用于二次封装之锡球等材料用品等,近年来由于台湾地区材料厂商生产与制程技术逐渐稳定,在下游封装成长的需求带动下,锡球、焊线以及模封胶材或模封材料,已逐渐将产品比重维持到5.0%左右。
5.主要厂商发展动向与策略分析
以下拟以工研院提供的岛内三家主要封装材料产业主要厂商(欣兴、长华电材、南亚)的资料为例,试析其近年发展动向与策略。
(1)欣兴:终端产品的轻薄短小与多功能、省电、廉价、快速、美观的趋势,对封装技术提出了高频高效能低功率等要求,这促使晶片I/O设计朝向高密度、细间距、高散热以及优越的电气特性发展。欣兴2015年资本金额为新台币106.66亿元,其中,约60%用于IC载板产能,其中50%继续投资倒装芯片球栅格阵列(FCBGA)载板新厂,50%则扩充晶片尺寸覆晶封裝 (FC-CSP)载板产能。FCBGA新厂方面,良率稳健提升,生产效率改善,有助于减轻稼动率不足的损失。FC-CSP产地则皆设在山莺厂与新丰厂。
(2)长华电材:长华电材2016年的成长动能来自于长华科技与易华电子此两个转投资新公司的成长。2015年,该公司调整转投资架构,聚焦IC封装材料,尤其借重子公司易华电及长华的制造技术和产能,跨足新一代基板材料,并运用集团两岸营销布局,站稳半导体封装材料市场。2016年底,长华电材及长华科以日币150亿元(折合新台币约45亿元)购买SHM所持有之SHAP全部股权,并间接取得其子公司(即马来西亚住矿电子有限公司、苏州住矿电子有限公司、成都住矿电子有限公司、成都住矿精密製造有限公司及台湾住矿科技股份有限公司)股权。
(3)南亚:南亚集团所生产的载板主要竞争对手包括日本的 Ibiden、Shinko、韩国SEMCO、欣兴、景硕及日月光等。伴随物联网兴起,联网晶片需求大幅增加,有利于IC载板销售,且因技术门槛较高,虽陆续有竞争者进入IC载板制造领域,但能提供个人电脑、行动装置、网通设备及高阶数位家庭产品晶片等IC载板之厂商数量仍少,且高阶IC载板供过于求程度较轻,故其售价比一般电路板稳定。