中国键合丝主要厂商汇总

1970-01-01 08:00:00 48

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半导体键合丝产品作为芯片和外部电路之间的电连接引线,是半导体集成电路、分立器件、传感器、光电子等传统封装工艺制程中必不可少的核心基础原材料。


本调研报告从集成电路、半导体分立器件、功率半导体、光电子器件四种主要封装应用方面,对2019年度半导体键合丝产业发展情况及未来前景进行调研和前瞻分析。


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键合丝国内现状1


1.封测市场现状


根据美国半导体产业协会(SIA)发布的数据,2019年全球半导体销售额为 亿美元,相比于2018年下降了约12.1%,也是多年来的首次下降。但相对全球半导体市场下滑情形,中国大陆半导体封测市场作为全球第一梯队仍逆势而上,呈现增长态势,根据中国半导体行业协会封装分会统计数据,2019年国内IC封装测试业增长缓慢,封装测试业销售收入由2018年的1 965.6亿元增至2 067.3亿元,同比仅增长5.2%。其中,中国半导体封装材料市场规模达 359.86亿人民币,同比增长 8.8%。


2.键合丝市场需求


作为半导体封测材料的核心组成部分,从全球市场来看,键合丝产业无可避免受到全球半导体市场增长总体减缓的冲击和影响。但在中国大陆市场,由于半导体封测产业的逆势增长,特别是LED封装市场的规模崛起,键合丝仍具有大的需求增长,2019年中国本土市场半导体封装键合丝总需求量174亿米,与2018年同比增长6.7%。


1.国内集成电路键合丝需求情况


据相关行业机构公布的数据及采集国内厂家调研的不完全数据统计,2019年中国集成电路封装规模数量达1600亿块,键合丝需求总量约在85亿米。


2.国内半导体分立器件键合丝需求情况


2019年中国半导体分立器件封装规模数量8 068亿只,键合丝需求总量20亿米,大功率器件因为高铁、能源汽车的快速发展,需求增长很快,虽然规模不及小功率器件,但对键合丝本身的增长也具有一定的提升作用。


3.LED封装键合丝需求情况


LED等光电子器件封装规模扩张迅猛,2019年中国本土封装LED灯珠、特种照明模组、光通讯模块、红外接收发射及紫外LED、MIniLED等其他新兴光电子器件总计26 000亿只,键合丝需求规模数量68亿米。


3.中国键合丝产业分布及特点


  1. 生产地域分布特点



    中国是全球半导体键合丝产品的制造大国,无论是外资品牌还是国内民族品牌,大小规模有20多家键合丝专业生产厂。因为键合丝属于半导体封装的核心材料,产品门类多,应用的场景复杂,质量要求高,产品制造有一定的技术壁垒和工艺难度,国内企业从事全系列键合丝生产制造的厂家不多,产品相对单一或低端,产地分布也相对分散些,区域性特征并不十分明显。相比而言,从企业规模、发展历程及市场辐射能力来看,外资品牌的厂商仍然占据大部分市场份额。山东地区是中国键合丝产业最有影响的主产地,这里汇聚了全国最大规模的几家键合丝传统厂商:烟台一诺、贺利氏、招金励福、…等,满足全国30%以上的市场需求,其中烟台一诺电子是纯内资品牌企业中具有自主研发能力,产能最大的民族企业。苏浙沪一带因半导体封装产业规模集中原因,近几年键合丝产业也发展较快,成为国内除山东之外另一键合丝主产地,传统键合丝厂家有:MKE、田中、Nippon…,主要是外资品牌半成品来料加工为主,近几年国内一些新兴厂家也在逐渐的崛起,如江苏金蚕电子科技有限公司等。华北、华南和西南地区也有生产厂家分布,如广州佳博电子、广东骏码科技、深圳友福电子(四川维纳尔)…等,相对规模较小或产品种类相对单一。



2 市场需求分布


当前,键合丝市场需求主要集中在长江三角、珠江三角、环渤海三大区域,西南西北地区近几年在半导体封装方面也产业调整升级迅猛,逐渐成为键合丝需求的重要区域。国内封装测试企业从集中于长三角、珠三角和京津环渤海湾地区的传统格局,已经扩展到中西部地区,形成四足鼎立之势。中西部地区,特别是西安、武汉、成都、重庆等地,纷纷将IC产业作为战略重点给予发展,封装产业已经得到长足发展。


长三角地区主要以半导体集成电路封装为主,本区域有多家世界级的国际半导体集成电路封装大厂(长电科技、通富微电、ASE、Amkor、矽品精密、UTAC…),是中国键合丝最大的应用市场,占据国内键合丝总需求量的70%以上。近几年,浙江和苏北地区LED封装产业也快速崛起,键合丝需求进一步增长。


江西、广东珠三角、福建一带是中国LED封装产业的主产区,有多家全球最具规模的LED封装制造工厂(木林森、国星光电、鸿利、长方、聚飞、瑞丰、天电…),封装规模甚至逼近一些IC封装大厂,总计大小规模的LED封装厂有1000多家。另外,华南地区也有众多国内知名的集成电路封装企业(赛意法、气派科技、富满集团、佛山蓝箭…)及众多半导体分立器件封装企业,键合丝需求是除华东地区之外的第二大市场。


西北西南地区以国内集成电路封测企业三强之一的天水华天科技为龙头,近年带动重庆四川等地也加速推进半导体产业战略布局,半导体封装市场增长很快,键合丝需求越来越多。


另外,京津环渤海区域也是大型集成电路封装和知名光电子器件封装集中分布的市场(北京威讯半导体、天津飞思卡尔、英特尔、天津威世半导体、大连AUK、北京易美芯光…)


3 产品分类


从基础材料划分,目前市场上使用比较普及的键合丝产品主要有4大类型:键合金丝、键合铜丝、键合银丝、键合铝丝。从合金成份及复合结构细分,主要有纯金丝、金银合金丝(行业中也称高金线)、银合金丝、纯铜丝、铜合金丝、镀钯铜丝、金钯铜丝(多元金属覆膜)、镀金银丝、纯铝丝、硅铝丝等。不同类型的键合丝产品性能各有差异,但在不同封装领域都有批量使用需求。



键合金丝因其独特的金属化学稳定性和极具作业效率的工艺应用优势,仍占据高端市场,目前主要应用于高端IC产品、军品器件模块、LED大功率照明产品、LED电视手机背光产品、光通讯模块、红外接收发射管以及摄像头模组产品等,2019年键合金丝在越来越多市场应用上被低成本铜丝系列和银丝系列产品所替代,份额已经由原来的50%下降到33%。


键合铜丝系列产品在多年前就已经在半导体分立器件封装上完全取代了键合金丝产品,并且在通用集成电路封装上也逐渐成为主流、LED显示屏用RGB产品也开始普及应用。2019年度最新统计数据显示:铜丝系列产品的市场份额大约占据整个键合丝市场的近25%;


镀钯铜丝系列产品作为铜丝产品基础上的衍生产品,因其更高的抗腐蚀性能和优良的二焊特性也开始成为键合丝的主流。随着工艺的成熟,在集成电路和LED封装产品上占有份额越来越大,最新数据统计已经达到了29%以上,未来随着技术的进一步成熟、行业降本诉求的增强,以及LED封装产品应用越来越普及,键合铜丝和镀钯铜丝的份额仍会继续扩大。


键合银丝(银合金丝)因其良好的键合性能和成本优势,在各类LED光源器件产品以及部分小型扁平式IC封装产品应用上推进速度很快。随着技术成熟和产品应用工艺的不断优化,市场应用会越来越广泛,特别是在小功率LED光源器件产品上将会逐步占据主导地位。2019年度,键合银丝在市场上的份额大约在10%以上。


键合铝丝系列分为纯铝丝和硅铝丝两大类型,主要应用于功率半导体器件(IGBT、MOSFET、UPS、功率三极管)及LED数码管产品、COB面光源上,随着轨道交通、高铁动力、航空航天、船舶驱动、智能电网、新能源、交流变频、风力发电、电动汽车等强电控制产业的兴起,被誉为功率器件第三次技术革命代表性产品IGBT产品被广泛应用,纯铝丝市场规模2019年仍保持较高的增长势头。硅铝丝产品除了在传统数码管产品及部分软包封集成电路上一直使用外,近两年随着电动汽车产业的发展,全数码显示汽车仪表总成也成为硅铝丝产品新的市场应用方向。另外,键合铝丝也因其接合性好,耐湿性高的特点近年来也开始在存储卡产品上获得越来越多的应用。近年来,在某些高端领域产品上,一种性能更好的新型铝带产品也开始普及应用,成为传统铝丝产品的有力替代者。


4 中国键合丝主要厂商数据分析(按不同类型键合丝分类)



5 技术创新能力提升情况


目前,国内键合丝厂商在低成本键合丝:铜丝、银丝镀钯铜丝创新提升方面方面已经突破瓶颈并走在了世界的前列,特别是在高可靠性铜合金丝及银合金线产品上更是成为行业的领军者,这个方面烟台一诺电子是国内同行的娇娇者,其他国内键合丝厂家也都在低成本新型键合丝创新提升方面开始纷纷加大投入和市场拓展。


6 市场分析


键合丝作为核心原材料,与半导体封装产业的发展紧密相关。2019年,中美开始的贸易摩擦对全球经济特别是半导体产业影响巨大。半导体封装市场长时间处于这样一种经济下行的大环境中,总体增幅有所下降。截至去年年底,集成电路封装因为处于市场的缓冲期,受贸易摩擦直接影响还没有直接显现,但LED封装受中美贸易摩擦的影响较大。键合丝市场虽然仍保持增幅,但市场实际需求远远低于预期,再加上铜丝、银丝等低成本键合丝替代金丝产品所占比例越来越大,导致供货量有增加,但实际销售金额反而大幅下降的局面,这也是半导体封装材料低成本化的必然趋势。


另外,无焊线的先进封装技术逐渐的替代某些领域使用键合丝焊接的传统封装工艺,势必会在未来对键合丝产业的市场规模的扩大造成某种程度的压缩,这也是所有键合丝从业者不得不面临的市场成长压力,但可以预见的是这种情况短期内还不会造成太大的影响。


7 存在的问题


键合丝产业由于产品的特殊性,延伸发展的空间较小,其发展更多的是单纯依赖于上游封装产业的支持,因此生存风险较大。综合市场调研及从业者的反馈,整个键合丝产业存在以下问题:


键合铜丝和键合银丝产品固然有低成本优势,但性能还有待进一步突破和提升。


国内键合丝厂家大多不太重视产品研发或不具备产品研发能力,习惯采取摸着石头过河的方法对不成熟的产品强行推广,结果往往是让封装客户对国产品牌键合丝失去信心,不利于企业持续发展。 


市场的无序竞争,产品价格失去理性,阻碍了企业的健康发展。


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发展趋势与展望


全球半导体产业正处于一段转折期。摩尔定律逐渐到头,成本不断上升,促使业界开始依靠IC封装来扩大在超越摩尔时代的获利。因此,得益于对更高集成度的广泛需求;摩尔定律的放缓;以及交通、5G、消费类、存储和计算、物联网(包括工业物联网)、人工智能(AI)和高性能计算(HPC)等大趋势的推动,封装工艺将步入更加精密尖端的标准。器件封装微小化、复杂化、集成化将成为潮流,为了适应电子产品微型化、薄型化、智能化、高可靠性方向发展,新的半导体封装技术不断涌现,新技术对键合丝提出了更高的要求,促使新的键合材料产生,新的键合材料又推动了封装技术的进步,两者相辅相成,推动了半导体封装行业的发展。


1产品发展趋势


低成本:随着电子数码产品全面进入了微利时代,作为上游供应链的半导体封测行业面临更大的成本压力,选择低成本键合丝产品成为必然选择。


高可靠性:键合铜丝、键合银丝产品固然解决了成本上难题,但铜金属材料和银金属材料抗腐蚀性差及IMC生成过快的劣势在产品应用中也无可避免的凸显,因此生产研发高可靠性的低成本产品是键合丝企业努力的方向。


高作业性:同样基于降本原因,封装企业对键合丝产品的打线效率提出了越来越高的要求,提高键合丝产品的作业性成为生产企业重要的研发课题。


超细线径、高强度:在芯片尺寸越来越小、终端产品越来越轻薄、工作频率越来越高的情况下,超细线径键合丝产品的应用受到着力推动;焊线间距越来越窄要求键合丝有更加优良的键合力和成弧能力;加之多芯片堆叠式封装产品的不断普及发展,需要键合丝具有更高的强度来满足低弧长弧的作业要求。


绿色环保:确保产品的绿色环保必然是键合丝产品坚守的硬指标。


2 主流产品技术研发方向


1 键合金丝产品研发方向


密间距、细线径、低长弧、高强度、耐高温、合金化:随着集成电路及分立器件向封装多引线化、高集成度和小型化发展,金丝键合需要具有更窄的间距和更长的键合距离,对热影响区的要求更为严格,研究超细线径、超高强度、耐高温、低长弧成弧性能更好的产品仍是键合金丝产品需要研发突破的方向。另外,出于降本考虑,通过合金化方案生产与纯金线性能相近的金合金线产品也是金丝产品研发的方向之一。


2 键合铜丝、镀钯铜丝研发方向


防氧化、合金化、延展性:铜丝易氧化和硬度过大的缺陷,一直是制约使用的最大障碍。解决铜基材料抗氧化、降低硬度,增加韧性,优化二焊焊接性能是键合铜丝产品需要进一步改善的方向。镀钯铜丝解决一焊点可焊性、提高成球质量和表面钯层附着均匀将是企业需要进一步突破提升的方向。


3 键合银丝的产品研发方向


小合金化、高可靠性、抗硫化、抗疲劳、增加韧性:因为降本及提高电导率的要求,小合金化是键合银丝的趋势,如何在小合金化的基础上确保好的机械性能,提高可靠性、抗硫化、抗疲劳性,最大限度的增加产品的韧性是今后企业研发提升的方向。


4 键合铝丝的产品研发方向


提高可靠性、新的铝带产品需求、新产品应用需求:键合铝丝应用要求范围窄,产品创新需求相对较低,但也面临一些新的挑战:为提高产品可靠性,已有厂家在满足拉力测试标准的前提下,要求焊线反拉不脱焊;很多芯片工艺要求超软铝丝,以消除键合工艺对敏感焊区或易碎芯片的打线损伤;铝带产品的应用越来越普遍;电动汽车电池需要粗铝丝键合技术,以及IGBT产品的异常火爆。都需要键合铝丝产品继续创新发展,提高抗腐蚀能力以及焊接可靠性,以适应市场的发展。


3 市场展望


受中美贸易摩擦国际局势及新冠疫情大气候的影响,2020年半导体经济下行趋势会更加明显,但随着国家应对战略的进一步实施,半导体产业压力和机遇必将并存,键合丝产业必将在机遇和挑战中求得发展和进步。


4 结束语


无论市场如何风云变幻,坚持自主创新,坚持夯实基础,积累实力,稳步向前是发展民族半导体产业健康发展的唯一正确的道路,作为整个半导体产业链重要组成部分的键合丝产业也必须与时俱进、把握时机,努力实现新的飞跃。  


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