《系统级封装(SiP)技术及市场趋势-2020版》
2020-03-07 09:40:14   来源:麦姆斯咨询   评论:0   点击:

据麦姆斯咨询介绍,近年来,从低端应用到高端应用对系统级封装(SiP)的需求量显著增加,封装技术也呈现多样化。本报告对不同先进封装平台的供应链、系统级封装业务模式的演变、相关厂商采取的战略和商业趋势等进行了详细分析。

System-in-Package Technology and Market Trends 2020

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系统级封装技术如何满足消费类应用越来越严格的要求?

供应链管理是决定系统级封装产业成败的关键因素

据麦姆斯咨询介绍,近年来,从低端(封装尺寸较小、I/O数量较少)应用到高端(封装尺寸较大、I/O数量更多)应用对系统级封装(System-in-Package,英文简称“SiP”)的需求量显著增加,封装技术也呈现多样化。

如今,制造商选择的业务模式是决定系统级封装产业成败的关键因素。也就是说,相比材料、技术和成本等典型关键因素,业务模式选择对系统级封装成功与否起到了更为关键的作用。系统级封装采用现有技术和基础设施实现多颗芯片的封装。但是,如果出现交货或质量问题导致其中一颗芯片无法到货,系统级封装的生产制造则被迫中断。此外,系统级封装解决方案还将需要组装和测试能力。因此,能提供一套完整系统级封装服务的业务模式,才会得到无晶圆厂(fabless)和设计公司的青睐。

不幸的是,在当前的供应链环境里,现有的业务模式,如晶圆代工厂、OSAT(外包半导体组装和测试)厂商、基板制造商等各自为政,几乎不可能实现完整的交钥匙(turnkey)服务。在系统级封装产业背景下,新的业务模式趋势开始出现。Yole相信OSAT厂商和晶圆代工厂都具备提供完整交钥匙解决方案的能力。例如,晶圆代工厂也正向OSAT厂商和基板厂商延伸“触角”,以获得测试和组装能力,即使在供应链终端出现良率问题也能从产业链各个环节进行问题分析,从而保护自身利益。

在过去的几十年中,OEM(原始设备制造商)、EMS(电子制造服务厂商)、晶圆代工厂、IDM(整合器件制造商)和无晶圆厂都严重依赖与OSAT厂商领导或共同领导先进封装技术的开发和量产。通过对系统级封装供应链的整体分析,Yole认为OSAT厂商和代工厂的业务模式发展将成为确保系统级封装业务安全的战略性中坚力量。领先的OSAT厂商可以通过资本支出和并购,弥补缺乏基板制造商和EMS厂商能力的短板,从而实现完整的交钥匙解决方案,以较低成本和开展合作设计的便利性吸引无晶圆厂。同时,代工厂将权衡与系统级封装相关的并购与资本支出,最大化平衡系统级封装的质量和性能。

系统级封装供应链:业务模式的演进

系统级封装供应链:业务模式的演进

本报告对不同先进封装平台的供应链、系统级封装业务模式的演变、相关厂商采取的战略和商业趋势等进行了详细分析。

系统级封装演进历程

系统级封装演进历程

倒装芯片和引线键合系统级封装占主导地位,扇出型和嵌入式芯片封装的机会充足

系统级封装具有以下优势:减小封装尺寸,集成电磁干扰(EMI)屏蔽功能、性能更佳,与独立封装或SoC(系统级芯片)封装相比设计更灵活,成本更低。

当前,在高端和低端系统级封装、2D/2.5D/3D异构系统级封装中,都会采用倒装芯片和引线键合技术。低端系统级封装主要受5G及连接性对尺寸和性能要求的驱动。高端系统级封装主要面临降低成本的压力,因此诞生了小芯片(chiplet)系统级封装技术,市场上出现了无需大尺寸IC基板的封装方式。随着近期对先进大尺寸封装需求的激增,制造商针对倒装芯片和引线键合系统级封装(FC & WB SiP)量身定制了一轮前所未有的投资热潮。此外,OSAT厂商的独特性使其顺利地完成了重新定位,从而具备了为FC & WB SiP生态系统提供完整交钥匙解决方案的能力。

FC & WB SiP市场规模为122亿美元,占据系统级封装整体市场规模的90%以上,预计到2025年将达到171亿美元,2019~2025年的复合年增长率(CAGR)为6%。FC & WB SiP为低端和高端应用指明了一条增值道路,并在供应链中获得了新的生机。

2019年和2025年系统级封装市场规模(按封装技术细分)

2019年和2025年系统级封装市场规模(按封装技术细分)

扇出型(FO)封装已成为系统级封装的主要选项之一。但是,扇出型封装用于系统级封装仍然受限于多管芯工艺的良率成本问题。因此,正在开发和采用FO SiP(扇出型系统级封装)技术的厂商具有丰富的专业知识和成熟的量产能力,已经成为扇出型封装厂商中的活跃分子。自2017年以来,该市场一直由台积电(TSMC)主导,2019年台积电瓜分了超过90%的FO SiP市场份额。FO SiP面向的主要应用将仍然是移动类和消费类。不过,数据中心、5G和自动驾驶汽车等趋势兴起,将推动FO SiP在电信、基础设施和汽车等应用中崭露头角。

扇出型(FO)系统级封装市场驱动力

扇出型(FO)系统级封装市场驱动力

2019年系统级封装厂商的市场份额情况

2019年系统级封装厂商的市场份额情况

嵌入式芯片(ED)技术正从单颗嵌入式芯片过渡到多颗嵌入式芯片。IC基板和电路板的复杂性增加、尺寸变大,导致平均销售价格(注:这里指某些市场的某些应用)将有所增长。在2019~2025年期间,嵌入式芯片系统级封装(ED SiP)出货量的增长率将达到约27%,到2025年其市场规模将超过3.15亿美元,其中汽车、电信和基础设施、移动应用将是主要贡献者。尽管ED SiP的市场规模很小,但增长势头非常强劲。

本报告按不同封装平台对系统级封装技术趋势、发展路线图、市场驱动因素、技术挑战、市场现状等进行了分析,并覆盖了不同应用。

系统级封装技术路线

系统级封装技术路线

各种应用对异构集成需求强劲,2025年系统级封装市场规模将达到190亿美元

5G、连接性、网络、服务器和物联网等大趋势对系统级封装器件的需求越来越多,制造商的业务模式不断发展,SoC先进硅技术节点对成本的关注日益增加,封装技术的长足进步,上述因素都有望推动系统级封装市场的增长。2019年,系统级封装市场实现了134亿美元的营收,未来将以6%的复合年增长率发展,2025年市场规模将达到188亿美元。移动和消费应用是系统级封装的主要市场(2019~2025年期间复合年增长率为5%),其次是电信和基础设施(2019~2025年期间复合年增长率为11%)和汽车应用(2019~2025年期间复合年增长率为11%)。这样的数字不足为奇,因为上述市场以减小占位面积和提高性能作为封装技术的关键指标,因此引领了众多新兴封装技术的进步。

2019年和2025年系统级封装市场规模预测(按应用细分)

2019年和2025年系统级封装市场规模预测(按应用细分)

在移动和消费应用领域,智能手机是系统级封装市场的主要产品,在2019年占据了最大市场份额。不过,增长最快的动力则来自市场规模较小的其它终端设备。在接下来的五年中,可穿戴设备、Wi-Fi路由器、物联网、5G和传感器将在系统级封装市场表现亮眼。尽管手机(尤其是智能手机)市场已经饱和,但是5G时代的来临,为系统级封装创造了很多新机会。在电信和基础设施领域,基站和服务器都有望实现两位数的复合年增长率,其中基站的复合年增长率高达41%。这是因为5G基站需要通过倒装芯片球栅阵列集成实现系统级封装集成。此外,服务器如CPU、xPU(小芯片、硅中介层、扇出型)和现场可编程门阵列等需要系统级封装。

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在汽车和运输业行业,高级驾驶辅助系统(ADAS)和信息娱乐是系统级封装市场的主要驱动力。尽管摄像头采用的系统级封装所占市场份额很小,而ADAS所需的单目摄像头、双目摄像头和三目摄像头预计会采用系统级封装,因此增长速度最快。此外,视觉处理单元(VPU)和信息娱乐对计算能力也有要求。MEMS和传感器,包括压力传感器、惯性测量单元(IMU)、光学MEMS,微测辐射热计、振荡器和环境传感器等,也是系统级封装平台的“常见顾客”。医疗、工业、国防和航空航天等应用的系统级封装市场规模还非常小。不过,在机器人、与物联网相关的应用中,对系统级封装需求的增长态势相当可观。

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在本报告中,Yole按出货量和营收、不同封装平台和不同应用,对2019~2025年期间的系统级封装市场进行了预测,并对系统级封装厂商的现状和市场份额进行了分析。

本报告涉及的部分公司:Access, Amkor, Analog Devices, Apple, ARM, ASE, Avago, AT&S, Bosch, Broadcom, Carsem, China WLCSP, Chipbond, ChipMOS, Cisco, Continental, Cyntec, Cypress Semiconductor, Deca Technologies, Dyconex, Facebook, Fitbit, Flexceed, Flip Chip International, Formosa, Fraunhofer IZM, Freescale, Fujikura, Fujitsu, GaN Systems, General Electric, GlobalFoundries, Google, Hana Micron, Hella, Huawei, IMEC, Inari Berhad, Infineon, Intel, J-Devices, JCET, King Yuan, Lenovo, Linear Technology, LB Semicon, MediaTek, Medtronic, Meiko, Microchip, Microsemi, Nanium, Nepes, Nvidia, NXP, Nokia, ON Semiconductor, Orient Semiconductor, Powertech Technology Inc, Renesas, QDOS, Qorvo, Qualcomm, Rohm, Sarda Technologies, Samsung Electronics, SCC, Schweizer, SEMCO, SIMMTECH, SK Hynix, Shinko, ShunSin, SiPlus, Softbank, SONY, SPIL, Spreadtrum, STMicroelectronics, STATS ChipPAC, STS Semiconductor, Taiyo Yuden, TDK, Teraprobe, Texas Instruments, Tianshui Huatian, Tongfu Microelectronics, Tong Hsing, Toshiba, TSMC, Unimicron, Unisem, USI, UTAC, Wurth Electronics…

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