2023年半導體封裝行業國內外市場競爭戰略研究預測及細分設備市場發展規模前景預測

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半導體封裝包括較多步驟和制程，其中核心環節為固晶、焊線、塑封、切筋等四大工序，分別對應固晶機、焊線機、塑封機和切筋機等半導體設備。引線鍵合設備國產化率遠低于其他制程設備，高端封測裝備仍依賴進口。目前，中國在封裝核心設備研發制造上總體仍與國外企業具有差距，研發生產的設備在精度、技術含量方面與國外主流機型相比仍有不小的差距，整個半導體集成電路封裝設備產業處在從產業價值鏈底端向上爬升的過程。中金企信統計數據顯示：2021年我國封測設備的綜合國產化率為10%。

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數據整理：中金企信國際咨詢

中金企信國際咨詢公布的《2023-2029年全球及中國半導體封裝市場深度調研及投資可行性預測咨詢報告》

（1）固晶機：固晶設備可細分為IC固晶機、分立器件固晶機、LED類固晶機，廣泛應用于光電器件、存儲器件、邏輯器件、微處理器等領域。全球固晶機市場規模預計從2018年的9.8億美元增至2024年的14億美元，其中LED固晶機全球規模預計從2.7億美元增長至3.1億美元。在細分領域國產化率呈現兩極分化態勢，具體如下：

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IC固晶機因更注重小尺寸精度要求，開發難度較大，國產化率較低；LED固晶機則更重視固晶效率和良率，國產化在成本上更具優勢，國產化率已超90%。

中金企信國際咨詢公布的《2023-2029年中國固晶機市場運營格局及投資潛力研究預測報告》

（2）焊線機：中金企信統計數據顯示：2021年焊線設備國產化率僅3.00%，國內進口額達15.85億美元，同比增長136.92%。在國內LED焊線機領域，K&S、ASMPT和Kaijo等國際領先廠商合計占據了約82%的優勢市場份額，隨著中國持續位居全球LED產能首位及國內廠商崛起的推動，國內廠商開始在中低端市場占據重要席位；在對設備精度、速度、穩定性、一致性等要求更高的半導體焊線機領域，以K&S、ASMPT、Kajio等國際領先廠商為代表的寡頭壟斷格局仍然較為穩固，合計所占市場份額超過95%。

作為LED及半導體封測的難點制程環節，引線鍵合對焊線設備的技術應用提出了較高的要求，具備極高的技術門檻和技術壁壘，其先進性主要體現在高速、高精度、穩定性及一致性上，具體如下：

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引線鍵合作為封裝環節最關鍵的步驟之一，具有極高的技術壁壘，使用的焊線設備對速度、精度、穩定性有嚴格要求，相較于其他制程步驟的設備，焊線機的國產替代率仍較低，主要系我國的引線鍵合機開發起步晚，需突破的技術門檻較多。引線鍵合制程的核心難點主要為：引線在焊盤的鍵合質量以及引線在三維空間的線弧軌跡。

中金企信國際咨詢公布的《2023-2029年中國半導體焊線機市場競爭力分析及投資戰略預測研發報告》

1）引線在三維空間的線弧軌跡：引線在三維空間的線弧形狀，即依靠正交的XYZ三個高速運動軸在空間形成的形狀，決定了線弧的機械強度，直接影響下一環節塑封的質量。在焊線機的機械設計中，XYZ三個運動軸不僅存在機械震動模態的相互影響，也存在動力學上的耦合。在XYZ進行高速運動形成線弧的同時，焊線機需在45ms的焊線周期內同時控制線夾開合數次。上述對線弧的精密控制，依賴于能夠完成多軸同步、動力學解耦、震動抑制和控制多輸入輸出伺服的高精密運動控制系統。同時，隨著芯片設計、框架結構和塑封工藝要求的不同，不同封裝對線弧提出不同要求，需在三維空間利用XYZ的正交運動，對引線進行折彎和拉弧，這也導致封裝制程需下沉到運動控制系統。

2）引線在焊盤上鍵合的質量：引線在焊盤上鍵合的質量，取決于對焊盤位置的準確鑒別，在技術層面即對邦頭（Z）的精確力-位雙控、對超聲波換能器的準確控制以及能夠承受XY高加速度的精密光學系統。高質量的精密光學系統在XY準確定位的同時，利用高速工業相機抓拍圖像，視覺系統同步對圖像進行分析，找到圖像中焊盤的準確位置，并轉換為相應的XY坐標；準確的邦頭（Z）力-位雙控能決定焊球在焊盤上的成型，在焊球接觸焊盤前，邦頭處于位置控制模式下，當焊球接觸焊盤時，邦頭需要切換成力控制，以便控制焊球成型。在力控階段，超聲波換能器開始輸出，對焊球和焊盤進行鍵合，對超聲波換能器的準確控制，直接決定了邦定質量，包括合金層的形成和對焊盤的機械沖擊。在利用焊線機進行批量生產時，需要在不同機臺上對芯片進行引線鍵合，其對應的線弧形狀和邦定質量應保證穩定性和一致性。因此，焊線機不同機臺的運動控制性能、超聲波輸出等均需經過精密校正。

國際主流廠商均采用核心模塊的全封閉閉環開發模式，形成研發技術壁壘，以防止核心技術外流。由于核心模塊需融合封裝制程知識，市場上缺乏有能力提供焊線機運動控制系統、力-位控制、超聲波換能器控制等成套解決方案的供應商，因此國內企業普遍缺乏系統性的機械、運控、光學的底層技術開發能力，導致焊線設備的底層核心難點難以突破，不同模塊間通信交互延遲嚴重，設備性能難以提升。隨著高動態、高精密的運動控制技術被國產廠商攻克，焊線機國產化程度將逐步提升。

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