SiP封裝行業(yè)技術優(yōu)勢及需求增長因素分析

SiP封裝行業(yè)技術優(yōu)勢及需求增長因素分析

一、SiP封裝發(fā)展技術優(yōu)勢

SiP封裝是將多種功能芯片,包括處理器、存儲器等功能芯片集成在一個封裝內,從而實現(xiàn)完整的功能.與SoC（SystemOnChip,系統(tǒng)級芯片）相對應.不同的是系統(tǒng)級封裝是采用不同芯片進行并排或疊加的封裝方式,而SoC則是高度集成的芯片產品.

隨著終端電子產品往多功能化、智能化和小型化方向發(fā)展,SiP和SoC成為終端電子產品持續(xù)提升性能的兩個重要方向.SoC是將系統(tǒng)所需的組件高度集成到一塊芯片上,而SiP是從封裝的立場出發(fā),將多個具有不同功能的有源電子元件與可選無源器件,以及諸如MEMS或者光學器件等其他器件組裝到一起,實現(xiàn)一定功能的單個標準封裝模組.不管是摩爾定律推動的SoC,還是先進封裝推動的SiP,結果都是系統(tǒng)的復雜性增加.

在產品小型化、微型化和多功能設計的驅動下,SoC和SiP兩者交互融合發(fā)展.但是當半導體制程進入納米制程后,SoC面臨如制程微縮的技術瓶頸及成本越來越高、SoC芯片開發(fā)的成本與時間快速攀升、異質整合困難度快速提高、產品生命周期變短等問題,使SiP技術獲得發(fā)展機會.SiP的系統(tǒng)復雜程度和上市時間/成本之間是線性關系,而SoC的上市時間/成本隨著系統(tǒng)的復雜程度會呈現(xiàn)指數(shù)級的上升.所以在復雜系統(tǒng)中,SiP具有上市時間快、成本低等優(yōu)勢.SiP和SoC的成本/上市時間和系統(tǒng)復雜度關系

SiP封裝產業(yè)鏈參與者向上下游延伸是趨勢.傳統(tǒng)SiP封裝產業(yè)鏈上,IC封測的代表公司有長電科技、日月光,主要提供功能級的標準封測產品；系統(tǒng)級封裝的代表公司是環(huán)旭電子,主要做模組級別的系統(tǒng)封裝；兩者屬于上下游關系,涉及到的制程和設備有所區(qū)別.而EMS/OEM組裝的代表公司有立訊精密、歌爾股份等.各個環(huán)節(jié)參與者更多是各司其職、互相合作.而隨著電子加工技術發(fā)展和品牌廠商縮短供應鏈條長度、加強供應商管理的需求增強,每個環(huán)節(jié)參與者以自身技術為基礎,向上下游延伸成為了產業(yè)趨勢.以封測廠為例,星科金朋具備IC封測和系統(tǒng)級封裝能力；而環(huán)旭電子以SiP封裝為基礎,日月光的IC封測跟公司在模組的系統(tǒng)封裝上實現(xiàn)協(xié)同,同時通過收購加快往下游延伸,提升EMS業(yè)務占比;而下游組裝廠商如立訊精密,以自身SMT技術為基礎,積極布局SiP封裝,試圖切入系統(tǒng)級封裝環(huán)節(jié).SiP封裝產業(yè)鏈示意圖

2018年全球前十封測廠營收

SiP封裝具有以下顯著優(yōu)勢：（1）封裝效率大大提高,SIP封裝技術在同一封裝體內加多個芯片,大大減少了封裝體積.（2）SIP封裝實現(xiàn)了以不同的工藝、材料制作的芯片封裝可形成一個系統(tǒng),實現(xiàn)嵌入集成無源元件的組合.（3）SIP封裝技術可以使多個封裝合而為一,可使總的焊點大為減少,也可以顯著減小封裝體積、重量,縮短元件的連接路線,從而使電性能得以提高.（4）SIP封裝采用一個封裝體實現(xiàn)了一個系統(tǒng)目標產品的全部互連以及功能和性能參數(shù),可同時利用引線鍵合與倒裝焊互連以及其他IC芯片直接內連技術.（5）SIP封裝可提供低功耗和低噪音的系統(tǒng)級連接,在較高的頻率下工作可獲得幾乎與SOC相等的匯流排寬度.

二、需求增長因素

SiP封裝天然適合產品周期較短、產品更新快、產品復雜程度高的場景,可以廣泛運用于手機、TWS耳機、可穿戴設備、物聯(lián)網(wǎng)等領域.

1.SiP受益于智能手表功能多樣化,看好可穿戴設備構建的分立式計算生態(tài)

小型化和高度集成化是智能手表的剛需.智能手表從手機的附屬設備,發(fā)展到現(xiàn)在實現(xiàn)獨立聯(lián)網(wǎng)；從時間顯示、通知顯示、定位等簡單功能到健康監(jiān)控、身份驗證、支付、通話等復雜功能,智能手表逐漸由單一簡單功能向復雜多功能轉變,相應需要更加強大的處理器、更大的內存空間、更多的傳感器、更高的電池容量等硬件支持.但是相比智能手機,智能手表的體積和內部空間相對固定和更加有限.同時,由于更高性能的處理器和更多的傳感器帶來更高的能耗,所以電池容量持續(xù)增長,手表內部空間更加有限.為了在微小空間里容納更多的硬件,使得智能手表對零組件的小型化、高度集成化的要求相對更高.

智能手表正在從小眾市場走向大眾.由于體積和重量的限制,智能手表天然存在續(xù)航時間短、功能相對單一、信息輸入不便和使用場景缺乏等痛點.但是隨著快充和無線充電的普及、更多傳感器的應用、語音等輸入和控制方式準確度的提高,同時智能手表加入了更多身份識別、健康監(jiān)測相關功能,正逐漸擺脫小眾的市場定位,走向大眾市場.2019年智能手表全球出貨量有望達到6300萬只,相比2018年增長43%；預計到2022年智能手表出貨量有望達到1.1億只,2019-2022年出貨量復合增速為20%全球智能手表出貨量及預測

AppleWatch在高集成度封裝技術的應用上領先于競品.自2015年的第一代AppleWatch發(fā)布以來,每一款都采用SiP封裝（SysteminPackage,系統(tǒng)級封裝）,集成從應用處理器（AP）到電源管理芯片（PMIC）等零組件.2019年AppleWatch出貨量為2400萬-2800萬只,隨著健康相關功能進一步完善、生物識別功能有望加入,AppleWatch出貨量有望維持較快的增長速度,2020年銷量有望達到3000萬-3600萬只.同時隨著SiP封裝集成的元件數(shù)量增長,集成的復雜度提高,SiP封裝的單價也將持續(xù)增長,預計2019-2021年ASP復合增速為7%.全球智能手表主要廠商出貨量、增速及市占率（百萬只,%）

2.高性能TWS提升SiP封裝需求

TWS耳機具有空間小、零組件多、結構復雜等特點,是SiP封裝天然的應用場景.TWS耳機與普通藍牙耳機對比,在便攜度、高清音質、體積、智能化水平、防水性能等方面優(yōu)勢明顯,但在元器件數(shù)量和復雜度上也大幅提升.

AirPodsPro率先在TWS上應用SiP封裝技術.2019年10月,蘋果推出新款耳機AirPodsPro,相比前代耳機,Pro版本具有降噪功能,并且支持IPX4級別的防水.首次搭載采用SiP封裝的新H1芯片,擁有多達10個音頻核心,內部集成SoC、音頻編碼器、數(shù)據(jù)轉換器,承擔了降噪和音頻計算功能,實現(xiàn)了每秒200次的外部環(huán)境和耳道的噪音檢測；跟加速傳感器、功率放大器、藍牙控制芯片、語音加速感應器等封裝在SiP模塊內.通過SiP封裝工藝,AirPodsPro大幅縮小了核心系統(tǒng)的體積,降低了功耗,同時可以減少芯片和模組的外露,提高機械強度和耐腐蝕性；相比SoC封裝,SiP的驗證也相對簡單,因為每個芯片和模組是獨立驗證的,只需要檢查它們之間的連接即可,大大降低了工業(yè)量產成本.未來隨著普通版本中集成更多零組件,2018年Airpods出貨量升至3500萬對,2019年將實現(xiàn)出貨量7000萬對,2020年出貨量達到1億對.SiP封裝在Airpods中的滲透率有望持續(xù)提升,預計將由2019年的10%提升至2021年的40%.Airpods銷量及預測（百萬對）

3.射頻市場變局,SiP封裝迎新機遇

5G技術商用帶來的SiP封裝需求增量.首先由于單機射頻價值提升,射頻前端整體市場規(guī)?？焖僭鲩L.而射頻前端模組化,5G毫米波天線、射頻集成化是大勢所趨,由于射頻元件大多使用GaAs為基底材料,而5G天線多使用LCP(LiquidCrystalPolymer)為材料等,而SiP封裝能很好地滿足異質整合的需求.預計SiP封裝在射頻市場的采用率將迅速提高.

5G毫米波推動對AiP解決方案的需求.毫米波工作頻段高,波長短,所以要求天線具有更小的體積；而高頻高損耗的特性要求在5G手機中引入更多數(shù)量的天線,導致AiP（AntennainPackage,天線封裝）技術,將天線與芯片集成在封裝里,成為理想的解決方案,很好地兼顧了天線性能、成本以及體積.

2025年,AiP的SiP封裝需求有望超過400億元人民幣.2025年全球5G手機出貨量有望達到12億只,假設其中大陸地區(qū)5G手機中支持毫米波機型比例為50%,海外地區(qū)5G手機中支持毫米波占比達到75%；假設2025年支持5G毫米波手機中,AiP方案的滲透率為65%,則到2025年,預計采用AiP方案的手機出貨量將達到5.3億只,AiP的SiP封裝需求市場規(guī)模約為440億元.全球AiP的SiP封裝需求測算

4.UWB商用化是SiP封裝新的增長點

UWB（UltraWideBand,超寬帶技術）是一種短距離的無線通信技術,可以應用于室內定位.它通過發(fā)送和接收具有納秒或微秒級以下的極窄能量脈沖來實現(xiàn)無線通訊.由于脈沖時間寬度極短,因此可以實現(xiàn)頻譜上的超寬帶.相比WIFI和