世界主流包装技术的演变分为四个阶段

每一种电子设备都会有印刷电路板（Printed Circuit Board，PCB的存在。PCB已成为现代科技领域电子产业的基础和核心，可以说是电子世界的基石。

在PCB领域，有一颗“皇冠上的明珠”，可以实现芯片与PCB板之间的通信，即IC载板。以下将带您了解IC载板行业。

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什么是IC载板？

IC负载板，又称IC包装基板，主要起着两个作用：一是为芯片提供支撑保护，提高芯片的散热能力；二是帮助上芯片与下PCB板电气和物理连接，实现功率分配、信号分配、芯片内外电路通信等功能。

图表1：典型的IC载板结构

图片来源：深南电路招股说明书

IC载板不是从一开始就应用于芯片，而是随着半导体包装技术的逐步发展而出现的产品。回顾历史，我们可以看到，世界主流包装技术的演变分为四个阶段：

第一阶段(80年代前)：此时，包装模式主要是针脚插入式，PCB板通过外部针脚连接，密度和频率难以满足自动化生产的要求；

第二阶段(1980-1990年)：进入表面安装时代，引线框架取代了脚插头的引脚，芯片直接安装在PCB板上；其主要优点是引线短、细、间距小，包装密度提高，可用于自动化生产；但其包装密度，I/O数等不能满足大规模处理器的发展；

第三阶段(1990-2000年)：焊球阵列封装是进入面积阵列封装时代的主要形式（BGA）、芯片尺寸包装（CSP）等等；BGA技术取代了焊球，芯片与PCB板之间的连接距离和密度大大增加，导致了包装技术的革命；

第四阶段(2000年以后)：2.5进入堆叠包装时代D、3D包装进一步提高了芯片在单位面积内的性能，从原包装元件的概念转变为包装系统。

IC载板可视为封装行业进入第二阶段后出现的产品，进入第三阶段后发展迅速。

图表2:全球主流封装技术的演变图片来源：yole

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IC载板的主要技术指标

如上所述，IC载板的主要核心功能是实现芯片与PCB板之间的通信。由于芯片性能的提高和信号传输的复杂性，密封载板上的布线越复杂；实现更复杂布线的方法有三种：

(1)更大的面积(可以有更多的位置布线)；

(2)线宽/线距较窄(线路可以走得更密，线宽/线距也决定了焊点的密度)；

(3)层数较高(有更多层可以走线)。

图表3:典型的载板结构(10层，25*35mm ABF载板)图片来源：ifit

以苹果M1 以Ultra芯片为例：

下图是FCBGA载板的典型结构——苹果M1芯片上方A部分，两个M1通过封装组合成M1 Ultra，两个芯片通过硅桥连接；下部为封装基板(上下对称，不完全显示)，层数结构为8(上层)+2(核心层)+8(下层)=16层，整个基板尺寸为65*72mm。

图表4:苹果M1 Ultra芯片封装载板示意图图片来源：ifit

在实际的封装载板选择中，芯片制造商需要平衡面积、线宽/线距和层数，因为任何超过临界值的人都面临着良率的指数级下降。但面积一般是被动提升(因为载板面积大于上面承载晶圆的总面积，但不能超过太多)，线宽/线距和层数主要是主动提升(考虑到通信需求较大)。

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IC载板的分类

IC载板的分类方法有很多，可以从三个角度简化:

图表5:IC载板主要分类示意图

图片来源：Toppan官网

(1)芯片与IC载板的连接方式可分为WB（wire bond，引线键合)和FC（Flip-chip，倒装)两种:WB通过金属导线将芯片焊盘与封装载板焊盘连接，实现通信；FC首先在芯片焊盘上形成焊球，然后将芯片翻转到相应的基板上，实现连接通信。

图表6:WB VS FC

图片来源：深南电路招股说明书

（2）从IC载板与PCB板的连接方式来看，实际上采用BGA模式，即通过BGA焊球在载板底部与PCB板连接；BGA和CSP仅根据载板的厚度而有所不同。厚度大于32mm的称为BGA、CSP的厚度小于32mm。

（3）从IC载板的基材分类来看，主要包括硬基板、柔性基板和陶瓷基板；柔性基板主要用于柔性显示领域，陶瓷基板主要用于军事领域，因此绝大多数IC载板都是硬基板材料。

硬基板材料分为BT载板、ABF载板和MIS载板三类，其中BT和ABF是主流材料。

///BT材料具有耐热性好、耐湿性强、介电常数低、机械性能好等优点，是IC载板中应用最广泛的材料；但由于BT基板布线困难，钻孔困难，不能满足精细线路的要求，主要用于手机芯片、存储芯片、MEMS芯片、模拟芯片、RF芯片和LED芯片；

///与BT载板相比，ABF材料更容易加工，更适合超高精度电路和高引脚的高级包装形式，因此主要用于计算机和服务器的CPU、GPU、ASIC芯片领域。

BT载板和ABF载板的主要技术指标区别在于-尺寸。ABF载板主要为20*20mm以上，BT载板只能为小尺寸；在层数方面，ABF载板主要为8层以上，BT载板主要为8层以下；在线宽/线距方面，ABF载板主要为15um以下，BT载板只能为15um以上。

三个指标的比较直接决定了ABF载板对应于高端应用，BT载板对应于中低端应用；就制造难度而言，ABF载板也远高于BT载板。难度也体现在价格上。假设ABF和BT载板的价格相差约10倍，大小和层数相同。

图表7:IC载板基材分类与对比

图片来源：OFweek电子工程网，礼鼎半导体

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IC载板业务壁垒

与传统PCB相比，IC载板具有更高的进入壁垒；从2016年到2020年，全球IC载板和PCB行业竞争格局的变化可以清楚地看出，在大陆厂商的大力扩张下，PCB行业的格局发生了明显的变化；相比之下，IC载板主要厂商的排名和份额几乎没有变化。

图表8：VSIC载板 传统PCB-竞争格局的变化图片来源：Prismark

IC载板行业进入壁垒主要体现在以下几个方面：

1、技术壁垒+人才壁垒

如上所述，IC载板的线宽/线距比传统PCB精细得多，导致两者在生产工艺上存在较大差异，在生产设备、原材料、研发体系和人才要求上存在较大差异。只有技术能力最强的PCB制造商才能进入IC载板领域；进入这一领域后，还需要相当长的时间积累经验，才能将良率提高到令人满意的水平。

2、客户壁垒

由于IC载板具有连接芯片和PCB板的功能，其性能和稳定性直接关系到芯片的性能和下游电子产品的可靠性，因此IC载板只有通过严格的客户认证程序才能进入其供应系统。认证程序不仅包括IC载板制造商的技术，还包括综合考虑其品牌声誉、历史经验积累和生产能力。一般来说，BT载板认证程序需要2年，ABF载板甚至更长。进入供应链后，也要经历小批量→中批量→增加大量缓慢份额的过程。因此，该行业具有较高的先发优势。

3、资本壁垒

资本壁垒主要体现在两个方面：

（1）产能

上述下游客户认证IC载板供应商时，产能是重要考虑因素之一，导致IC载板制造商获得行业门票需要较高的初始投资规模；一般来说，1万平方米/月的BT载板产能投资为3-4亿，ABF载板产能投资1万平方米/月达到30亿；目前BT载板或月至少2万平方米 ABF载板1万平方米/月是下游的基本要求，意味着初始投资至少达到10亿元。此外，与PCB板1相比，:IC载板投入产出比为1.9:0.9～1:同时，较低的投入产出比也对资金提出了较高的要求。

(2)回报周期长

考虑到IC载板初始投资高+技术难度高(良率爬坡速度低)+客户认证周期长，一般新IC载板厂商进入回报期前需要亏损5年，资本长期壁垒高。

4、上游设备、原材料壁垒

目前，BT和ABF载板的生产设备/原材料主要来自日本，特别是ABF材料（97%）和一些核心设备被日本制造商垄断；目前，ABF载板生产设备的交货期超过1年，ABF膜的供应应应在扩大生产前确认其供应能力；行业地位薄弱的新制造商在设备和材料供应商上游排名第一，扩产能力和原材料供应能力令人担忧。

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IC载板市场的整体空间和主要玩家

据Prismark统计，2005-2023年，全球IC载板市场空间从约50亿美元增长到约160亿美元(峰值出现在2023年，为174亿美元)，是PCB各子行业增长最快的行业。

图表9:历年全球IC载板产值(亿美元)

图片来源：Prismark，2018年至2026年的区间

IC载板材的发展分为四个阶段：

第一阶段(2005-2010年)-驱动力主要是PC，对应FCBGA载板。

第二阶段(2010-2015年)-驱动力主要是对应FCCSP载板的智能手机；但由于全球经济下滑，传统PC需求下降，整体规模下降。

第三阶段（2015-2020年）-驱动力主要是全球经济复苏+云计算/5g产业的发展，这在一定程度上推动了FCBGA和射频模块载板的发展。

第四阶段(2020-2027年)-2020-2022年，短期PC行业爆发+先进包装行业发展主要受疫情影响，IC载板市场空间快速增长；2023年，受整体半导体行业需求低迷影响，全年规模下降；预计2024-2027年将恢复增长。主要驱动力是全球半导体行业周期复苏+AI对FCBGA载板的成交量和价格上涨。

根据Prismark的预测，到2027年，IC载板行业的空间将逐渐增加到222亿美元。

图表10:全球IC载板市场空间变化图片来源:2005年至2027年维普信息

图表11:2022-2027年全球PCB产业增长预期图片来源:国际电子商务，单位:亿美元

根据2022年的数据，FCBGA占细分类别的53%、FCCSP占16%、WBBGA/WBCSP占19%、module占12%；预计到2026年，FCBGA载板的比例将进一步提高到57%，这是增长最快的子领域。

图表12:IC载板细分空间拆分图片来源：Prismark

随着IC载板行业空间的增长，主要市场参与者也在逐渐变化：

第一阶段(1980-1990年)：随着美国在半导体行业的形成，它开始逐步将行业集中在毛利率最高的fabless行业，并将晶圆制造业务转移到日本、韩国、台湾等具有产业基础和劳动力优势的地区。日本作为IC载板的先驱，与产业转移合作，迅速成为该领域的领导者，成长为Ibiden等世界领先的技术企业、Estern(日本东部，后来被韩国simmtech收购)、Shinko(日本新光电气)；

第二阶段(1990年至今)：20世纪90年代以后，日本陷入经济危机，晶圆制造业逐渐转移到韩国和台湾；其中，韩国逐渐成为全球存储行业的领导者，占全球存储容量的70%。围绕三星和海力士对存储载荷板的需求，SEMCO(三星机电)诞生了、Simmtech(韩国信泰)、Daeduck(韩国大德)等厂商；此外，随着台积电的兴起，台湾省占据了全球50%以上的晶圆OEM产能，围绕台积电、日月光等厂商的需求，Unimicron(台湾新兴电子)诞生于台湾省、Kinsus(台湾省景硕)、Nanya(台湾南亚)、ASE Material(日月光材料)等厂家。

上述制造商是世界十大IC载板制造商之一，总市场份额超过80%；其中台湾欣兴电子(15%)、日本鞠斐电(11%)和韩国三星机电(10%)是世界前三大制造商。

在技术能力方面，大致可以认为日本制造商>台湾制造商=韩国制造商。

图表13:IC载板行业主要玩家及其份额(左图)、核心产品布局(右图)主要玩家图片来源：Prismark、2020年印刷电路信息，时间为

根据制造地划分，2019年中国台湾、韩国和日本分别占31%、总份额为79%，28%和20%；中国大陆占16%。然而，大陆的产能大多是由日本、韩国和台湾制造商投资和建设的。因此，如果按照制造商所有权标准划分，中国大陆的产能仅占4%，远低于按所有权划分占32%的整体PCB行业。

图表14:IC载板全球产能分布

图片来源：2019年印刷电路信息

如下图所示，纯内资主要有深南、兴森、珠海越亚三家(丹邦科技薄弱，暂不提)；此外，李鼎半导体(鹏鼎兄弟公司)在振鼎旗下的主要生产能力也在中国，未来计划在a股IPO，也可以算是半个国内厂商。此外，东山精密、崇达技术、景旺电子、中京电子、盛宏科技等国内公司也希望从BT载板领域逐步切入IC载板轨道。

然而，从未来五年的国内格局来看，BT载板仍由深南、兴森和越亚领先，其他制造商进入低端；只有兴森、深南和越亚有能力生产和运输ABF载板。

图表15:国内主要IC载板产能

图片来源：wind

最后，我们来看看全球主要制造商在扩大生产方面的计划(取自各上市公司的公告)。

从下图可以清楚地看出，自2021年以来，海外已进入新一轮ABF载体生产期，核心是对高性能芯片和先进包装行业发展带来的FCBGA需求的改善持乐观态度；然而，海外制造商通常在当地或东南亚建立新的产能。

然而，我们也很高兴看到，以深南、兴森、越亚为代表的国内IC载板制造商在高端ABF载板领域的扩张范围不亚于海外；虽然技术能力和客户资源与海外仍存在较大差距，但我们相信，随着中国晶圆制造产业链的逐步发展，国内IC载板产业链也可以在未来五年迅速缩小与海外领导者的差距。本文来源-麒麟研究选择

图表16:全球主要厂商IC载板扩产规划