半导体系列(四)封装测试篇之长电科技在后摩尔时代的机遇和挑战

09月01日

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第三篇:《半导体系列(三):芯片设计篇之CPU研究,国产CPU到底行不行》

半导体封装是实现电能和电信号的传输,保证系统运行;半导体测试是对芯片的外观、性能的检测。

芯片封测一直被大家贴上没有技术含量的标签,也正因如此成为国内企业最早切入半导体产业链的一环,有望实现全面国产替代。

不过,没有技术含量也一直是封测行业的诟病,半导体产业不论是设计、制造,还是材料和设备都涨得很猛,唯独封测板块迟迟不动。那封测板块到底有没有未来,还是只能做芯片的洗碗工?


01 封测介绍


芯片封测是一块芯片诞生的最后一个步骤,他负责的是芯片的封装和测试,也是整个芯片产业链中最不具技术要求的一环。

2020年中国集成电路产业销售额为8848亿元人民币,其中封装测试业销售额2509.5亿元,同比增长6.8%,增速相对芯片设计和芯片制造更低。

芯片封测主要分两种厂商,一种是IDM厂商(垂直整合型公司),从芯片设计、制造、封测到销售一手包办,内部自身有封测环节,典型的有台积电、三星等;

另一种是OSAT厂商(外包封装测试公司),该模式是负责帮别人封装测试芯片,只负责封测,没有其他业务,典型的有日月光、安靠、长电科技、通富微电等

02 封测市场格局


外包封测OSAT占比总封测比例从2010年48.56%提升到2020年54.10%,中国OSAT厂商在世界排名中靠前,其余的封测订单主要由IDM厂商来完成。


全球前十OSAT封测工厂营收排名中,5家中国台湾,3家中国大陆,美国安靠排第二,新加坡联合科技排第十,中国大陆的封测市场占有率达20.94%,中国封测全部市占率达67.2%。

03 长电科技vs通富微电vs华天科技


2021年中报基本披露完毕,长电科技2021年中报净利润13.22亿元,同比增长260.97%,用半年的时间赚了去年一年赚的钱,而且去年的业绩也比以往的好的多。

其中主要的原因是因为物联网的大力发展,5G通信、人工智能、高性能计算、新能源车等新兴应用领域带动芯片封测的市场规模扩大。长电科技在铺开封测产业链的同时,一直在先进封装技术领域布局,既做到的封测技术的广,也做到了封测技术的深。


通富微电和华天科技的中报也十分亮眼,通富微电2021年中报净利润4.01亿元,同比增长259.87%,华天科技2021年中报净利润6.13亿元,同比增长129.49%。

通富微电一直保持和AMD的长期合作,其营业收入超过一半多来自于AMD的订单,主要负责AMD的CPU和GPU订单。

虽然说背靠大树好乘凉,但是AMD这棵大树终究不是本土的公司,除了通富微电以外,AMD和台积电、日月光封测都有合作,高尖端封装需要靠台积电的技术,中高低端日月光又能全面覆盖,所以AMD这棵大树并没有很稳的根基。


华天科技净利润虽然增长幅度最小,但是却是这三家中毛利率最高的也是净利润最稳定的,它以其出色的管理能力和三费控制力将运营费用降低,提高毛利率。


华天也有布局先进封装领域,主要是为生物识别,智能家居等芯片的封装。

长电科技一直保持较高的研发投入,2020年全年研发投入10.19亿元,研发人员5949名。在后摩尔时代,对封测的技术要求越来越高,公司需要不断的研发创新。

长电科技目前拥有3200多项专利,其中三分之二与先进封装技术有关,在全球半导体封测企业中排名第二,在技术与专利的布局上远远领先于其他厂商。


从国内封测的股价来看,长电科技一直是涨跌幅波动比较大的,2020年几乎翻了一倍,又在2021年年初至今从42元下降至33元左右,最高点有达到48.93。

目前长电科技的市盈率只有22.54,处于历史分位6.1%,市盈率历史中位值在82.07,也就是说历史上只有6.1%的时间其市盈率低于现在的状态。

这完全不像是一个半导体行业里的公司该有市盈率,以目前半导体处处被卡脖子的背景下,即使封测行业的技术要求不高,也可以明显看出,长电科技处于低估值状态。

当然,一个行业要是处于下行趋势,即使再低的市盈率,照样会一直跌。所以选好赛道很重要,半导体一直是高景气行业,但封测却一直被抛弃,要想封测板块能扭头向上,除了业绩的支持外,还需要好的赛道支撑,而先进封装技术,将会带领封测板块走近群众的视野中。

04 先进封装技术

先进封装技术是芯片封装的趋势,他以是否焊线区别于传统封装技术,主要包括倒装(FlipChip)、凸块(Bumping)、晶圆级封装(WLP)、2.5D封装、3D封装(TSV)等封装技术。

摩尔定律是英特尔创始人之一戈登·摩尔的经验之谈,指IC上可容纳的晶体管数目约18个月会增加一倍,性能也将提升一倍。


过去的几十年里集成电路一直是按照摩尔定律所描述的那样发展的,芯片的集成度越来越高,晶体管数量越来越多,性能也越来越好。

可摩尔定律终究不会像牛顿的万有引力定律一样永恒不变,随着5纳米处理器的出现,晶体管电路逐渐接近性能极限,摩尔定律便开始走到尽头。

为此,专家提出两种解决方案:一种是“More Moore"(深度摩尔),即想办法沿着摩尔定律继续向极限突破;另一种是“More than Moore”(超越摩尔),即拓展其他未开发的部分的工艺以保持性能的优化。


而先进封装技术便是More than Moore的一种有效方法,它是利用先进的封装技术,将不同模块用封装技术集成在同一封装中,再使用高速接口连接模块间的通讯,这种方法也叫异质集成。


8月22日刚刚举行的Hot Chips 33芯片大会中,直接将先进封装技术课题安排在了首日,以表示其重要性,Intel、台积电、AMD均在大会上分享自己最新的封装技术。

而在此之前,6月份AMD和台积电联手发布3D Chiplet先进封装技术,以3D堆叠的形式将Chiplet和处理器封装在一起。

这项技术的完善使处理器实现了15%的性能提升,而先前每一代半导体工艺节点的提升对于芯片性能的提升也在15%左右,这意味着在半导体工艺达到极限后,先进封装技术将成为性能提升的另一推动力。

目前中国在先进封装技术也大有建树,2020中国先进市场规模达328.6亿元,占封装市场的13.26%。

长电科技是国内先进封装技术最成熟的,先进封装技术聚焦关键应用领域,主要的技术有SiP、WL-CSP、FC、eWLB、PiP、PoP及开发中的2.5D/3D等,其中Fan-out技术壁垒明显,在收购新加坡厂星科金朋后,完善Fan-out技术,在技术基础上发布eWLB,为长电科技净利润和营收带来巨大贡献。

2020年全年长电科技先进封装销售量达371.8亿颗,同比增长31.31%远远超过了传统封装数量。


中国科学院微电子所处长莫大康指出,先进封装技术将导致前端晶圆制造工艺和后端封装工艺的接线模糊,意味着封装从业者不懂的晶圆制造,不懂设计,恐怕封装也很难搞好,未来会失去竞争力。

他的话表明IDM形式的工厂在先进封装技术这块将会有一定的优势,而OSAT厂商会吃亏,这也是为什么台积电近些年在先进封装技术方面突飞猛进的原因。

长电科技为了打破这一劣势,和国内晶圆制造龙头企业中芯国际合资了一家公司,取名为中芯长电。

中芯长电主营业务是高端芯片的封装,是中芯国际和长电科技专门为了研究先进封装技术而成立的公司,两家公司一直保持着良好的合作关系。

2021年4月中芯国际低价出售了中芯长电的所有股权,主要是因为美国把中芯长电纳入实体名单,中芯国际的参股会影响其发展。

封测板块股票,虽然这个板块甚至是整个半导体行业处于下行趋势,但是以目前行业平均市盈率只有33.83,长电科技作为龙头老大市盈率只有22.35,可以说是完全被错杀了。

在摩尔定律慢慢消失,后摩尔时代到来后,封测工艺将被进一步提升,现象级半导体大厂比如台积电、三星、英特尔已经开始专研高尖端封测工艺,慢慢的封测板块也会被更多人关注,成为高景气板块之一。

封测相关股票:

长电科技:国内第一,世界第三

通富微电:国内第二,世界第六

华天科技:国内第三,世界第七

晶方科技:影像传感芯片封测全球第二

深科技:存储芯片封测


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