随着半导体领域逐渐迈入后摩尔定律时代，芯片制造各个阶段的技术发展都面临着新的机遇与挑战。在这一过程中，半导体封装设备的迭代升级成为推动行业进步的关键因素之一。随着工艺趋近，半导体行业重心正由传统微缩转向先进封装。电子展小编觉得，设备国产化虽面临壁垒，但在政策与市场双重驱动下，正迎来关键替代机遇。
01超摩尔定律时代半导体封装设备发展与国产替代机遇
随着半导体制程逼近物理极限，行业重心从 "制程微缩" 转向 "封装创新"，一个以先进封装为核心的技术变革期已然到来。半导体封装设备作为先进封装的关键支撑，正经历传统工艺升级与先进技术迭代的双重挑战，国产替代进程虽面临壁垒，但在政策与市场双重驱动下已开启突围之路。
02先进封装：技术突破与市场格局重构
先进封装通过颠覆传统电连接方式实现性能跃升，核心技术包括：
- 凸块（Bump）：以铜、金等金属凸点替代引线，传输速度提升超 50%，广泛应用于 CPU、GPU 等高性能芯片封装；
- 倒装（Flip Chip）：芯片倒置焊接于基板，封装密度提升 3 倍，典型应用于存储芯片与逻辑芯片互连；
- 硅通孔（TSV）：在 3D 堆叠芯片中实现垂直导电，信号路径缩短 70%，是 HBM、3D NAND 等先进存储的核心工艺；
- 晶圆级封装（WLP）：在晶圆阶段完成封装，扇出型（Fan-Out）技术可将引脚密度提升至传统封装的 5 倍，适配 5G 射频芯片需求。
市场现状：全球封测市场中，中国大陆厂商（长电科技、通富微电等）占据前十大中的四席，合计市占率 25%，但封装设备国产化率不足 5%，减薄机、划片机、键合机等核心设备高度依赖日本 DISCO、荷兰 Besi 等海外龙头。
03封装设备：传统工艺升级与先进技术增量
传统后道设备：精度与效率的双重提升
- 减薄机：- 功能：将晶圆厚度从 500μm 减至 30μm 以下，需控制总厚度变化（TTV）<1μm，避免超薄晶圆翘曲破损；- 技术难点：依赖临时键合 / 解键合技术（如激光解键合），海外 DISCO 占据全球 55% 份额，国内晶盛机电 12 寸减薄机已量产，华海清科减薄抛光一体机通过长电科技验证。
- 划片机：- 砂轮切割为主流（精度 ±5μm），激光切割在超薄晶圆（如 50μm 以下）领域优势显著（热影响区 < 2μm）；- 国产突破：光力科技收购以色列 ADT（全球第三）后，8230 型号设备进入长电科技供应链，德龙激光、大族激光布局激光切割设备。
- 固晶机与键合机：- 固晶机精度要求达 ±1μm，海外 Besi、ASM 市占率 60%，国内新益昌半导体固晶机已用于 DFN/QFN 等传统封装；- 键合机从引线键合向混合键合（铜 - 铜直接互联）升级，奥特维铝线键合机获通富微电订单，拓荆科技混合键合设备（Dione 300）实现量产。
先进封装增量设备：前道图形化的 "卡脖子" 环节
先进封装新增前道工艺，核心设备包括：- 薄膜沉积（PVD/CVD）：用于 TSV 种子层、RDL 金属层沉积，AMAT、Lam 垄断全球 96% 市场，国内拓荆科技 PECVD 设备进入长电科技 2.5D 封装产线；- 涂胶显影与光刻机：后道精度要求 ±100nm（前道为 ±10nm），日本 TEL 占全球涂胶显影设备 87%，芯源微后道涂胶机通过中芯国际验证；- 刻蚀机：TSV 深孔刻蚀依赖 Bosch 工艺（高深宽比刻蚀），中微公司 CCP 刻蚀机用于介质材料加工，北方华创 ICP 刻蚀机适配硅基刻蚀。
04海外龙头经验：设备 + 耗材 + 工艺的垂直整合
- DISCO（日本）：- 业务覆盖切割、研磨、抛光全流程，2022 年中国市场收入占比 55%；- 独创 TAIKO 工艺保留晶圆边缘 3mm，减少翘曲破损率 30% 以上，设备与金刚石磨轮捆绑销售，耗材收入占比 21%。
- BESI（荷兰）：- 提供固晶机 + 塑封 + 电镀一体化方案，混合键合设备精度达 200nm 以下，聚焦 HPC、存储芯片等高附加值市场。
- EVG（奥地利）：- 晶圆键合设备龙头，支持金属键合、玻璃熔融键合等技术，EVG ComBond 系统通过高真空活化实现任意材料键合。
05国产替代进程：从单点突破到生态协同
设备厂商突围进展
- 减薄 / 划片：迈为股份推出 TAIKO 工艺设备，适配 IGBT 薄型化需求，效率提升 20%；- 键合 / 沉积：芯源微临时键合机、解键合机进入客户验证阶段，迈为股份键合机对准精度达 ±100nm；- 前道图形化：盛美上海多阳极电镀设备用于凸块制造，精度达 28nm，突破局部电镀技术壁垒。
挑战与机遇
- 技术差距：海外设备精度（如 DISCO 划片机 ±2μm）领先国内（±5μm），验证周期需 1-2 年，需封测厂商与设备商联合研发；- 政策驱动：大基金三期重点支持封装设备，2025 年全球封装设备市场规模预计达 59.5 亿美元（CAGR 12%），国内市场占比将提升至 35%；- 生态联动：长电科技、通富微电等龙头开放产线验证，加速国产设备导入，如华海清科减薄机通过 12 寸晶圆全流程测试。
06投资视角：聚焦核心赛道与标的
-减薄 / 划片：晶盛机电（大硅片 + 先进封装设备）、迈为股份（切磨抛一体化）；- 固晶 / 键合：新益昌（半导体固晶机放量）、奥特维（车规级键合机）；- 前道图形化：拓荆科技（混合键合）、芯源微（涂胶显影）、盛美上海（电镀设备）；- 耗材配套：光力科技（切割刀片）、江丰电子（溅射靶材）。
07结语：先进封装时代的设备突围战
在 "超摩尔定律时代"，半导体封装设备成为决定芯片性能的关键变量。尽管国产设备当前市占率较低，但在先进封装加速渗透（预计 2027 年占全球封装市场 45%）与自主可控政策推动下，具备技术迭代能力与客户协同生态的企业有望实现从 "替代" 到 "引领" 的跨越。未来，随着 3D 集成、混合键合等技术规模化应用，国产封装设备商或将在全球产业链中占据更重要的位置。
未来，随着半导体技术的持续演进和市场需求的不断变化，半导体封装设备领域仍将处于快速变革之中。我国的半导体封装设备产业需要继续加大技术创新投入，加强与上下游企业的协同创新，提升自身的核心竞争力。同时，要充分利用国内庞大的市场需求优势，培育和壮大国产设备品牌，加快国产设备的国产化替代进程。电子展小编觉得，只有这样，才能在半导体封装设备领域实现真正的自主创新和可持续发展，为我国半导体产业的全面崛起奠定坚实基础。
文章来源：半导体材料与工艺