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《芯片贴装设备市场-2019版》

受益于半导体行业大趋势,2024年芯片贴装设备市场将达到13亿美元

据麦姆斯咨询介绍,当今,半导体行业正处于大转型期,并进入了颠覆性发展阶段,移动应用、大数据、人工智能AI)、5G、高性能计算(HPC)、物联网(IoT)(包括工业物联网)、智能汽车、“工业4.0”和数据中心等新兴大趋势驱动应用发展。这些新兴应用对电子硬件的要求是:高计算能力、高速度、更多带宽、低延迟、低功耗、更多功能、更多内存、系统级集成和丰富的传感器,为各种电子器件封装平台创造了商机。先进封装技术是满足各种性能要求和复杂异构集成需求的理想选择,优势明显!

芯片贴装(die attach)是半导体封装工艺中的关键工序。几乎各种应用所需的芯片都需要这道工序,对组装成本起到了关键的作用。芯片贴装设备也将从上述趋势带来的组装和封装商机中获益。芯片贴装设备可分为两类:芯片键合设备和倒装芯片键合设备。2018年,芯片贴装设备整体市场规模为9.79亿美元,预计2018~2024年的复合年增长率(CAGR)为6%,到2024年将达到13亿美元。按设备类型细分,2018~2024年期间,倒装芯片键合设备市场将以12%的复合年增长率实现增长,并在2024年达到2.9亿美元的市场规模;芯片键合设备市场的复合年增长率为5%,到2024年将达到10.9亿美元。按应用细分,用于堆叠式存储器的键合设备市场增长最快,2018~2024年期间的复合年增长率达24%;其次是用于光电产品的键合设备市场,复合年增长率为12%;而用于逻辑产品的键合设备市场的复合年增长率为8%。

按技术细分,用于引线键合封装的芯片键合设备中,环氧树脂键合占据主导地位,2018年约占键合设备市场份额的85%。不过,到2024年环氧树脂键合的市场份额将减少到53%。受MEMS、高功率发光二极管(LED)和光电应用驱动,共晶键合市场将获得增长。芯片到晶圆(C2W)混合键合技术是一种有前途的新兴技术,能实现直接铜-铜键合,具有在3D堆叠存储器和高端逻辑应用中取代热压键合(TCB)的潜力。不过,C2W混合键合技术尚处于发展的早期阶段,有望分别于2021年、2022年或2023年在堆叠存储器、2.5D结构逻辑器件上被采用。

本报告涵盖了芯片贴装设备业务的各类详细信息,包括市场预测、不同技术厂商的市场份额、应用等,并分析了全球70多家设备供应商。本报告所涉及的应用包括逻辑产品、存储器、射频产品、MEMS、CMOS图像传感器、分立器件、LED、光电产品等。各种芯片贴装技术包括回流焊、TCB、共晶、焊接、烧结、环氧树脂贴装和混合键合。

先进封装和3D堆叠技术实现了异构集成,正推动下一代芯片贴装设备的发展

目前主流倒装键合技术是回流焊,其次是TCB。现有多种TCB,一般情况下每种TCB专用于某一应用:TC-NCF、TCNCP、TC-CUF、TC-Mold、TC-ACF/ACP。单位小时产能(UPH)低是限制各种应用采用TCB的关键瓶颈。设备供应商正在使用各种方法,如设备设计和工艺改进,以提高UPH。

为支持20um以下的超细间距和高密度互连,需要开发新的芯片贴装设备。新设备必须具有高精度(整体和局部精度均小于3um)和高产出速度(UPH>5000),允许多模式运行以支持不同键合工艺,同时拾取四颗或更多的芯片,具备倒装和非倒装功能、先进的检查功能、更宽的工艺窗口,能够处理大尺寸芯片,适用于面积达600mm x 600mm的大尺寸板级封装等。

如上所述,环氧树脂/粘合剂键合是主要的芯片贴装方法,共晶键合市场受MEMS、高功率LED和光电应用驱动。焊接是功率器件的主要芯片贴装技术。烧结属于新兴技术,未来将取代功率器件所采用的焊接技术。为了获得高存储密度,采用引线键合的芯片堆叠仍然是NAND闪存封装的主要技术,并在未来几年里继续保持。芯片贴装薄膜(Die Attach Film,简称DAF)是一种超薄薄膜粘合剂,在闪存的芯片贴装工艺中连接多颗芯片。超薄芯片的处理和堆叠前清洁是NAND闪存封装的两大挑战。而在个人电脑和服务器应用中的DRAM,倒装芯片铜柱的采用率正在增加。

C2W混合键合技术是一种新兴技术,可以替代3D硅通孔(TSV)存储器采用的TCB-NCF。可以使用与该技术兼容的现有设备来进行验证。下一代混合键合设备面临的挑战还包括:表面清洁度和芯片操作。激光辅助键合(Laser Assisted Bonding,简称LAB)技术是一种新型互连技术,可以替回流焊工艺,用于超细间距倒装芯片键合。LAB利用激光产生的热量熔融芯片上的凸点、基板上的焊盘和其它元件。本报告详细介绍了不同应用和封装平台中芯片贴装设备的技术趋势、挑战和要求。

芯片贴装设备市场按技术细分

芯片贴装设备厂商的并购呈增长态势

涉足倒装芯片生产和芯片贴装键合设备的厂商不少,但只有少数几家公司主导着该行业。Besi和ASM,这两家设备厂商就瓜分了键合设备市场50%以上的份额。究其原因,键合设备是这两家厂商的主要业务,而只是其它厂商业务的一小部分。其它厂商有Shinkawa、Shibaura、Panasonic(松下)、Toray(东丽)和Hanmi(韩美)。Fastford活跃在存储器封装市场,尤其是NAND闪存。由中国新益昌打造的品牌Hoson已经享誉中国LED封装市场。Four Tecnos、Ficontec和Palomar公司则主要从事光电产品封装设备业务。

组装设备业务正在进行合并。相关厂商正在通过并购(M&A)使其设备多样化,以支持不同的业务板块和组装工艺。

该报告详细调查了关键设备供应商的竞争格局、并购趋势、各种场景、参与者竞争力,还对厂商间的胜负进行了讨论。

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