bga封装和载板的区别,bga封装和cob封装哪个好

（报告出品方/作者：光大证券）

1.1、 IC 载板是半导体封装的关键材料

IC 载板是半导体封装的关键材料。集成电路产业链分为三个环节：芯片设计、 晶圆制造和封装测试。封装不仅起到保护芯片和增强导热性的作用，也可以连通 外部的电路与芯片内部以达到固定芯片的作用。IC 封装基板（IC Package Substrate，简称 IC 载板，也称为封装基板）是封装测试环节中的关键载体，用 于建立 IC 与 PCB 之间的讯号连接，IC 载板还能够发挥保护电路，固定线路并导 散余热的作用。

IC 载板被应用于主流的封装技术中。半导体芯片封装经历了几代的变迁，以封 装技术分类为 DIP 封装（双列直插式封装技术）、SOP 封装（小外形封装）、 QFP 封装（小型方块平面封装）、PGA 封装（插针网格阵列封装技术）、BGA 封装（焊球阵列封装）、SIP 封装（系统级封装）。技术的迭代与升级让当前的 封装面积与芯片面积可以接近于 1。

以 BGA（Ball grid array）封装为例，它是 一种高密度封装技术，区别于其他封装芯片引脚分布在芯片周围，BGA 引脚在 封装的底面，使 I/O 端子间距变大，可容纳的 I/O 数目变多。BGA 封装凭借着成 品率高、电特性好、适用于高频电路等特点成为了目前主流的封装技术之一。 BGA 的基础上逐渐衍生出 CSP，MCM 和 SIP 等高密度 IC 封装方式。先进封装 技术更加迎合集成电路微小化、复杂化、集成化的特点，IC 载板因其高精度、 高密度、小型化和薄型化的特点被广泛应用于主流封装技术中。

1.2、 IC 载板种类繁多、分类多样

IC 载板品种繁多，应用广泛。可以按照封装方式、加工材料与应用领域进行分 类。

（1） 按照封装方式分类，IC 载板分为 BGA 封装基板、CSP 封装基板、FC 封 装基板、MCM 封装基板。

（2） 按照封装材料分类，IC 载板分为硬质封装基板、柔性封装基板和陶瓷封 装基板。刚性封装基板主要由 BT 树脂或 ABF 树脂制成，其 CTE（热膨 胀系数）约为 13 至 17ppm/°C。柔性封装基板主要由 PI 或 PE 树脂制 成，CTE 约为 13 至 27ppm/°C。陶瓷封装基板主要由陶瓷材料制成， 例如氧化铝，氮化铝或碳化硅，它具有相对较低的 CTE，约为 6 至 8ppm/°C。

（3） 按照应用领域分类，IC 载板分成存储芯片封装基板、微机电系统封装基 板、射频模块封装基板、处理器芯片封装基板和高速通信封装基板等。

1.3、 技术与成本壁垒增加 IC 载板产业集中性

IC 载板在参数上的要求远高于一般 PCB 和 HDI。以线宽/线距为衡量指标，常规 IC 载板产品可以达到 20μm/20μm，高端 IC 载板线宽/线距将会降低至 10μm/10 μm、5μm/5μm，而普通性能的 PCB 产品线宽/线距为 50μm/50μm 以上。

IC 载板制作工艺有两种，分别为 SAP（半加成法）和 MSAP（改良半加成法）， 用于生产线宽/线距小于 25μm，工艺流程更加复杂的产品。SAP 和 MSAP 制作原理相似，简述为在基板上涂覆薄铜层，随后进行图形设计，再电镀上所需厚度 的铜层，最终移除种子铜层。两种工艺流程的基本差异是种子铜层的厚度。SAP 工艺从一层薄化学镀铜涂层（小于 1.5um）开始，而 MSAP 从一层薄的层压铜 箔（大于 1.5mum）开始。

减成法是 PCB 板制作方法，简述为在覆铜板上先整板电镀一层铜，将线路及导 通孔保护起来，将不需要的铜皮蚀刻掉，留下线路及导通孔中的铜。减成法最明 显的缺陷是侧蚀性高，即铜层在向下蚀刻的过程中也会对侧面进行蚀刻，使减成 法的精细程度受到了限制。因此减成法的最小线宽/线距只能做到 50μm，当线宽/线距 <50μm 时，减成法会因良率过低无法使用。

IC 载板生产流程中存在多个技术难点，体现在全流程材料涨缩控制、图形形成、 镀铜、阻焊工艺和表面处理五个方面。

资金投入也是限制 IC 载板行业潜在进入者的门槛。IC 载板前期研发支出大，研 发周期长，项目开发的风险大。以兴森科技为例，公司 2012 年开展 IC 载板项 目，投资规模超过 4 亿元，严重拖累了公司的业绩。IC 载板项目后续运营也需 要大规模的资金投入。兴森科技 2018-2020 年期间累计研发支出超过 6 亿元， 2020 年研发费用率为 5.45%，未来公司持续以年收入 5%-6%作为研发支出投 入 IC 载板项目。

2.1、 全球半导体市场景气加速，存储芯片表现最佳

“缺芯”是半导体行业的关键词。2020 年在“宅经济”和 5G 商用的影响下， 市场对于芯片的需求大幅上升，使得 2020 年年末出现芯片紧缺的情况。2021 年半导体缺货行情仍在延续。“缺芯”主要有以下两方面原因：5G 场景复苏和晶圆厂扩产艰难。

（1）5G 市场复苏推动了 2021 年半导体产业的发展。5G 时代手机等电子设备 日渐复杂的功能增加芯片需求。目前各国陆续恢复 5G 建设，移动处理器大厂也 相继推出 5G 芯片。5G 各类应用被充分挖掘，应用场景不断落地，预测 2025 年半导体子行业营业收入将达到 6670 亿美元，巨大的下游市场空 间使 5G 芯片需求量显著上升。

（2）晶圆厂扩产艰难。为了满足下游芯片需求，晶圆厂开启扩产计划，但 8 英 寸生产设备已经停产使得扩产艰难。目前晶圆厂采购 8 英寸生产设备智能通过两 种途径，一是直接通过 Fab 设备供应商或 OEM，设备经过翻新后价格不菲；二 是从 8 英寸向 12 英寸升级的内存厂商处采购二手设备。晶圆厂商 8 英寸晶圆产 能有限，面对巨大的下游市场缺口显得杯水车薪。全球十大晶圆厂商 8 英寸晶圆增长率小于 5%，产能增长幅度不足。预测全球缺芯将持续到 21 年下半年和 22 年。

存储芯片厂商在半导体市场表现最佳。预测2020 年全球半导体 厂商的营收规模将达到 4498.38 亿美元，其中 Intel 营收将达 702.44 亿美元， 同比增长了 3.7%，市场份额达到了 15.6%。前十半导体厂商当中，占比最高的是存储芯片厂商，三星、SK 海力士、美光、铠侠这四家企业都是存储芯片厂商。 服务器增长与超移动设备需求量的增长导致存储芯片的需求旺盛，成为 2020 年 半导体市场表现最佳的细分赛道。

半导体产业景气拉动上游 IC 载板等材料的需求增长。 2022 年全球封装基板产值预估约 88 亿美元，其中封装基板出货量涨幅最快的应用领域为存储模组、数据模组等。根据华经情报网预测，预计 2025 年中国封装基板产值将会达到 412.4 亿元，随着电子信息产业的高速发展和技术升级，行业 呈现稳定上涨趋势。预计未来半导体行业的增量来源于存储芯片和 MEMS 等领域的推动，这类需求会带动芯片需求呈几何倍数增长，直接推动芯片的出货 量，进而带动 IC 载板需求增长。

2.2、 存储器芯片：存储上行周期已至，供不应求

IC 载板下游市场之一是存储器芯片。中国 IC 载板公司主要面向存储芯片，重点 是 NAND FLASH， DRAM 产品。中国 IC 载板先驱厂商兴森科技主打存储类载 板，产品广泛应用于手机 PA 及服务器使用的内存条、SSD 硬盘使用的 NAND Flash，移动设备中的存储 MMC 等。深南电路存储载板定位高端市场，这类产 品对基板的轻薄细密要求很高，公司目前已经接洽全球比较大的 NAND FLASH 厂商，并计划渗透韩国和中国台湾存储类基板的市场份额。公司同时为国内长江 存储、合肥常鑫等存储器芯片厂商提供配套 IC 载板产品，未来成长潜力很大。

存储芯片是影响电子产品读取数据速度的重要元器件。为了更加方便的理解存储 芯片的作用，如果把执行一段完整的程序比喻成制造一个产品，那么存储芯片相 当于仓库，而处理器相当于加工车间。为了提高产品制造的速度，提升加工车间 的效率是一个方法，也就是提高处理器的性能；还有一个方法就是缩短原材料从 仓库到加工车间的时间，设置一个临时的小仓库，堆放目前专门生产的产品的原 材料，可以大大缩短制造时间。大仓库相当于存储芯片中的闪存，而小仓库则相 当于存储芯片中的内存，对于电子产品的运行都不可或缺，因此它们在产品的应 用范围上有着很高的重合度。

应用最广泛的存储产品为 DRAM、NAND 和 Nor。在众多的存储芯片中，应用最 为广泛的为内存 DRAM 和闪存 NAND FLASH、NOR FLASH。DRAM 一般作为计 算机 CPU 实时处理数据时的存储介质，NAND 一般用作大容量存储介质，Nor 一般用作物联网设备中的小容量存储介质。内存不同于闪存，虽然它们都是处理 器处理所需数据的载体，但是内存的作用是提供了一个处理当前所需要数据的空 间，它的空间容量较闪存小，但读取数据的速度更快，就像 VIP 通道一样，它为 当前最需处理的数据提供了快速的通道，使得处理器能够快速获取到这些数据并 执行。

智能终端是 DRAM 市场增长主要驱动因素。DRAM 下游领域中，智能终端及其 他移动设备领域占比最大，2018-2020 年占比均超过 35%，服务器为 DRAM 的 第二大应用领域，2018-2020 年占比约为 25%-30%，第三大领域为消费电子市 场，2018-2020 年占比约为 15-18%。PC 领域占比约为 12%-14%。绘图用 DRAM 市场占比较小。

DRAM 市场增长空间大。DRAM 市场规模在 2017-2018 年呈快速上涨趋势，市 场规模从 2016-2018 年的 721 亿美元增长到 2018 年的 999 亿美元，2019 年因 半导体整体处于下行周期，DRAM 市场规模下降到 622 亿美元，2020 年 DRAM市场规模恢复到 659 亿美元。未来 DRAM 市场成长空间很大，Gartner 预测 2022 年 DRAM 市场规模将突破 1100 亿美元。