从封装技术发展来看半导体设计仅仅是刚“起步”！
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当创建一款新型的IC时，开始时关注的焦点很自然是设计。随着亚微米工艺的普及，在进入流片阶段以及随后的验证阶段后，掩模和晶圆制造成本都大幅增加，于是多项目晶圆()业务目前正在得到普及和增长。然而除非到了最后，人们不会投精力于器件的封装。这可能是由于一些半导体制造商和MPW提供商都对封装关注较少的结果，或者说是人们通常将其视作为最后才需要关注的事情。然而事实上，在芯片的创建过程中，无论是用于开发测试，还是用于最终的器件，选择一款合适的封装，不仅只是缩短上市时间，还会为用户带来切实的利益。封装的选择从未像今天这样重要，如今一些MPW提供商也意识到了在整个芯片开发过程中为芯片开发商提供一个最优封装的重要性了。最常见的做法是与知名的封装专家一道选取。下面请看一下都有什么样的选择以及他们是怎么选取的。开口腔型封装开口腔型封装最适合于聚焦离子束(FIB)分析和开发过程中依赖于探针测量的半导体器件。为了加速设计工作，并确保转入批量生产之前器件的完整性，能够对裸片直接进行测试是一个非常重要的考量。但是，直到不久前，这些封装通常还都是陶瓷封装。这类封装不仅仅很贵，关键是由于封装中的内部互连与最后封装中所用的不一样，导致无法对高速信号的完整性进行精确评估。但这种现象最近得到了改变，设计中已可利用各种常见形式的开口腔型封装，这些形式包括QFN/MLP、QFP和SOIC/SSP。这些预铸的封装满足最新的JEDEC外形和引脚迹线标准。通过对其铜引线框进行镀金满足军用标准，故具有稳定的机械性能，并具有与在大批量生产中所用的全密封封装非常相近的电性能。典型的封装尺寸从3x3mm到10x10mm。 图1：目前开口腔型封装可用于表面贴装和引脚型器件的各类塑封封装中，如QFN和SSOIC。芯片级封装由于成本相对较低，体积小，性能高等原因，芯片级封装正在日益普及。它能够为裸片表面提供保护，将PCB和裸片间的应力减到最小，而且容易改变裸片和PCB之间的互连。由于内部互连的距离最短，其高速信号性能特别好。与传统的晶片制造、切片和封装工艺不同，晶片的芯片级封装先对整个晶片进行完全封装后在进行切片分割，见图2。图2：晶片级封装将硅片的切割放到工艺的后端。 实现一个CSP的过程为：先用一层钝化材料(聚酰亚胺)覆盖晶片，然后刻蚀到邦定焊盘的过孔，这些邦定焊盘通常位于每个器件的周边，在用导体材料来填充过孔。然后淀积连接过孔顶端的铜线层，形成整个芯片上方的矩阵连线图。通过焊料泵冲来实现连接PCB的焊球，实现的方法是先淀积一厚层的钝化材料，然后刻蚀过孔到所期望的连接点上，再用焊料填充过孔。然后去除钝化顶层，表面张力的作用将成排的焊接点形状变成球形。最终形成图3所示的结构形状。通过将关键信号放置到器件的外面，使它们与芯片的连接距离最短，可以实现最高的性能。另外因为在芯片的周围没有绝缘封装层，热量容易被耗散掉，因此芯片级封装还提供了非常好的热性能。图3：具有焊料冲块的芯片级封装。
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什么是半导体？
当电流通过各种物体时，不同的物体对电流的通过有着不同的阻止能力，有的物体可使电流顺利通过，也有的物体不让其通过，或者在一定的阻力下让它通过。这种不同的物体通过电流的能力，叫做这种物体的导电性能。各种物体均有着不同的导电性能，凡是导电性能很好的物体叫做导体。如银、铜、铝、铅、锡、铁、水银、碳和电解液等都是良好导体。反之，导电能力很差的物体叫做绝缘体。还有，有的物体的导电能力比导体差，但比绝缘体强，这种导体叫做半导体。如常用的晶体管原材料硅、锗等。收音机 CPU都是半导体。
什么是封装?
封装就是按照一定规格装配的硬件，多用于cpu和内存。封装的格式多种多样，理论上讲，封装的格式越先进，其电器性能就越优秀，当然处理速度就能加快，同时降低发热量。
半导体是什么?
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推荐到论坛，赢取4积分中国半导体行业发展现状以及未来规划
二十多年以来，中国一直在努力发展半导体设计能力，希望最终能够做好关键铺垫，发展现代化的电子产品产业链。作为全球第二大经济体，中国有办法买下任何东西。主权基金和大型国有企业将数以十亿计的资金投入海外资产。但是仍有一些东西是中国买不到的，至少目前不能，即便中国拥有世界上最大规模的外汇储备。先进芯片技术可能就属于此列。中国国产电脑芯片行业的产出仍远远供不应求。中国制造业所用半导体的80%都依靠进口，而高科技和先进芯片几乎100%需要进口。
中国是世界上最大的电子产品制造国，也因此成为世界上最大的半导体消费国，约占全球消耗量的40.5%。这一统计来自普华永道的报告《持续增长：中国对半导体行业的影响：2011年最新版》。2010年，中国半导体市场增加30%，达到1320亿美元。2009年的规模是1012亿美元。不过，中国排名前十位的芯片供应商（占芯片总使用量的47%）全部都是国外制造商，比如英特尔、三星以及海力士等。在2011年营业额排名世界前二十位的半导体企业中，没有一家中国公司。尽管对市场的影响力巨大，但分析家认为，如果中国想要涌现一批“Fabless”模式的芯片设计公司、或者将芯片制造外包出去的公司，仍需10到15年的时间，方能跻身全球前二十五位公司之列。分析家指出，这是因为中国缺少经验丰富的芯片工程师和设计师，此外还有外国合作伙伴因为知识产权和安全方面的担忧而不愿分享技术。
中国政府目前正在试图重拾为期20年的芯片行业发展规划，宣布在年投入300亿美元用于半导体设计与制造。地方各级政府也计划同期投入250亿到300亿美元。
来自加州大学伯克利分校的企业创新研究所副研究员、《芯片与变革：看危机如何重塑半导体行业》一书作者之一林登（Greg
Linden）指出，关键还是在于细节。“中国在其他行业所向披靡，但这个行业的竞争尤为不易，不像生产家具、纺织品甚至汽车。”林登说：“这是世界上最高精尖的制造产业之一。”他认为飞机制造或许可以与之相比，这种工作需要每个部门精工细作，毕竟是关乎人命的事情。林登说：“你不能用靠不住的工程、制造和组装混事；必须事事完美。”
目前，中国半导体公司中约有20%属于Fabless芯片设计公司，缺少制造能力。另外30%则属于晶圆代工。其余企业只不过简单参与了封装和测试。
中国最大的代工品牌中芯国际（SMIC）发展有限，就很好地说明了这一问题。中芯国际由台湾芯片行业的资深人士张汝京在2000年成立。公司除了2004年和2010年，几乎年年亏损。截至日，中芯国际全年亏损2.4556亿美元。而一年前公司的净利润为1400万美元。公司旗下共有七家晶圆制造厂，2011年营业额13.2亿美元，比2010年的15.5亿美元有所下降。
而中芯国际管理层的动荡则堪称最后一击。“管理层数次变动，也导致公司改变了发展方向。”上海加德纳半导体集团（Gartner
Semiconductor Group）研究主管Roger
Sheng指出。他说，中芯国际扩张过于迅速，无法保持高收益率，也无法保障工厂有良好的条件。“我很确定大部分原因都归咎于管理不当，因为他们似乎每隔一两年就会改变战略。”林登也这样认为。“我觉得这说明晶圆代工的竞争不只是往里面扔钱那么简单。”但他又说，“我希望他们最终会找到立足点。”
中芯国际曾在2000年称，计划投资100亿美元用于第一个五年经营。据报道，公司还计划投资120亿美元用于开展截至2015年的五年经营。
林登认为，从其目前的努力方向来看，中芯国际主要着力于空调等家用电器芯片制造、而非先进芯片领域，尚不足以与全球巨头竞争，比如台积电和UMC公司等。内地其他工厂也属于同样的情况。不过林登相信，中芯国际后来者居上只是时间问题。三星等韩国公司目前是全球先进芯片制造领域的佼佼者。它们花了三十年才发展到当前水平。林登说：“中国需要的是耐心。制造和设计（半导体）是一个不断学习的过程。不能拔苗助长。”
来自东京大学社会科学研究所的教授、中国经济与产业专家丸川知雄（Tomoo
Marukawa）则指出，除了技术和管理方面的问题，少数行业领跑者过度专注于生产，令后来者几乎难以进入这个行业。台积电和UMC在设计（拥有芯片设计资产库）和制造（拥有较高的生产率和较高的品质）两方面都很强。他解释说：“中国企业还没有办法创造这样一种企业模式。”
这个问题不仅限于中芯国际和其他中国芯片制造企业。普华永道合伙人、全球技术主管奇特卡拉（Raman
Chitkara）说：“这是一个正在迈向成熟的行业，台积电一家独大。任何企业在台积电面前都甘拜下风。它的营业额比其他三家公司（UMC、Global
和中芯国际）都要高。”奇特卡拉来自硅谷。台积电能够比其他制造厂商更快地引入新技术。这让他们掌握了实现快速商业化的优势。“这样一来，每个人都希望使用这些技术。而一旦每个人都使用同样的技术，就能形成一定规模，给他们带来充足的现金流以迅速提高产能。大鱼更大，小鱼更小。”奇特卡拉也是深度报告《中国对半导体行业的影响》的撰写者之一。这份报告的发布已进入第六个年头。
这些问题姑且不谈，中国的半导体设计和制造人员还面临一些技术获取方面的限制。这与外界长期担心此类知识会被用于军事有关。2007年，中芯国际获美国政府认证为“经验证最终用户”（VEU）。这一认可让中国工厂获得双重用途设备和技术时不再需要履行繁琐的许可要求。但是一般来说，中国工厂还不能获得最新技术。一位不肯透露姓名的国外半导体行业高管说：“台湾芯片产业发展面临的最大困难就是美国或日本的半导体技术可以自由进入。虽然多边出口控制协调委员会的规定在很早之前就已废弃，但是在美日政府向中国转移技术这个问题上，仍有一些不成文的、心照不宣的规定。”
另外，国外企业对中国企业侵犯知识产权还抱有强烈的不信任。林奇说：“工厂需要取得足够多的信任，因为客户会在提供设计时透露大量敏感信息。”以台积电为例，在帮助客户完成设计的过程中就要求交换大量知识产权信息。中芯国际曾因商业秘密的问题在一场与台积电的诉讼案中败诉，进一步损害了在这个问题上的信任度。“那样会导致他们更难争取到最佳客户。”林登说，“信任是很重要的一块，不能忽视它。”
掌握技术是其一；通过创新和基础研发不断将其发扬光大，则是另一回事。一位长期参与中国半导体行业的外国前任高管说，绝大多数中国芯片制造企业都将注意力放在追求短期利益、而不是长期产品研发上。他说：“一旦中国企业从外国公司手中拿到技术，就希望快速盈利。一旦技术过时，他们就会寻求另外的技术转移。”他说，尽管他建议学习和吸收国外技术转移、然后拿出自己的芯片技术，但政府官员、行业高管都对他的建议置之不理。日本九州岛福冈市中村学园大学的教授国吉澄夫（Sunio
Kuniyoshi）也深有同感。他曾是东芝公司中国分公司的高级经理。他说：“你必须谨慎关注市场。但是在投资半导体行业时要有长远眼光。”
中国最初试图在这个领域发展基础技术，将发展半导体技术确立为国家“908工程”和“909工程”（分别在1980年和1995年）。但是在2000年，北京方面调整了政策重点，从创建IDM企业——就像三星那样集设计、制造和销售为一体，到成为合约工厂或OEM制造商，就像台积电和UMC那样。自此，代工占据了主导地位。但中国也有一批芯片设计企业正在成长。在《中国对半导体行业的影响》报告中，来自普华永道的奇特卡拉估计这个市场的年增长率在46%，从2001年的1.78亿美元达到2010年的54亿美元。HIS
iSuppli研究预测，中国fabless半导体制造商的年收益将比2010年翻一倍左右。2015年将高达107亿美元。IHS
iSuppli的高级研究员Vincent
Gu在一次新闻发布会上说：“中国Fabless行业在2010年得益于对手机半导体的旺盛需求。去年，中国移动电话发货量猛增仅60%。”
尽管增长迅速，但中国500家芯片设计企业中的绝大多数依然规模较小。而且专家对他们成长为全球佼佼者的潜力并不乐观。根据普华永道的看法，中国最大的Fabless企业当属海思半导体有限公司。这家公司是全球最大的电信设备制造商华为公司的附属企业，2010年的年营业额为6520亿美元。营业额排名第二的展讯通信有限公司为手机设计半导体。2011年预计营业额超过5亿美元，比2010年的3.69亿美元有所增加。虽然集成电路设计企业发展迅速，却没有市场主导者。“中国企业倾向于搞价格竞争。因此，当你更倾向于价格竞争时，你就会处于一个非常两难的财务困境。你不一定有足够的增长利润来支持一定规模的研发，拓展资产组合。”奇特卡拉这样说道。
林登说，在中国的500家Fabless企业中，相当多都属于缺少生产、但擅长赢得政府补贴的类型。“500家企业中的绝大多数都没有做任何形式的销售。其中一些在做设计外包；他们可能会提供设计服务。普华永道列举的一些较大的Fabless企业也提供服务，但不提供生产。其中存在巨大差别。”
绝大多数芯片公司目前都会尽可能雇佣更多的内部软件工程师提供全面服务，就像芯片设计人员那样。林登说：“他们必须为客户提供完整服务包，可以迅速融入终端产品。这进而要求对系统有深入理解。市场在设计芯片所需要的18个月结束时会有很大需求。”
拥有多年经验的工程师和经理短缺，妨碍了这个行业走向成熟。他补充道：“即便你能挥一挥魔杖，创造出源源不断的人才供应，你也无法拥有大批在竞争中接受历练的企业，了解在半导体这种非商品行业中如何竞争。”
这似乎有点奇怪，毕竟有报道称中国每年毕业于工程专业的大学生有50万人。尽管优秀的工程学专业的确会涌现出很多非常聪明、极富天赋的学生，但他们很多人并没有打算投身这个领域，位于上海的中国市场研究集团(China
Market Research Group)电子产品部门副主任、高级分析师卡文德（Ben
Cavender）这样说道。其中很多人选择工程学专业是为了进入某所大学。一旦毕业就会转入会计或者咨询行业。另外，工程专业毕业生接受的往往是两年制教育而非四年制。“他们缺少研发新技术所需要的知识，”卡文德说。除此之外，中国设计企业需要招聘的是拥有多年经验、来自成熟IC公司的员工。“你需要找到拥有在美国或其他国家的芯片企业工作经验的人。这很难，而且成本很高。”他补充道。
由于中国缺少大批优秀的芯片设计和工程人员，其设计能力严重依赖于招聘海外人才。业内人士透露，中芯国际有很多来自台湾、韩国和日本等国家或地区的工程师。对于这个问题，中芯国际拒绝发表评论。“日本工程师可能是退休人员，或者在日本产业结构调整过程中被裁掉的人。他们在某种程度上将日本技术转移到韩国企业，帮助他们提高技术水平。”京都市立命馆大学经管学部教授肥冢浩（Hiroshi
Koizuka）这样说道。“很多被裁员或者正在求职的日本工程师也以同样的方式效力于中国企业，而中国企业的技术就很可能因此得到改善。”
匹兹堡州立大学市场营销与管理学教授Choong Y.
Lee认为，中国还应当采取更加积极和全面的战略，培养芯片设计与制造业。他指出，20世纪90年代，日本曾称霸这一领域，拥有NEC、日立和东芝等企业。但由于对市场走势反应不够快，日本将这一地位拱手让给韩国三星。与之相反，三星在20世纪90年代和21世纪前十年投入巨资，被韩国专家和经济学家视为过于冒险。但是到2005年，三星已成为世界上第二大半导体制造国。根据IHS
iSuppli半导体价值链服务显示，东芝在2011年的营业额排名第四。NEC和日立于2003年完成与三菱电机在半导体业务领域的合并，成立瑞萨电子株式会社，目前排名第五。但企业已经连续七年显现赤字，启动一项价值12.5亿美元的资产与架构重组计划。同样是这三大巨头（NEC、日立和三菱电机），在1999年就合并了动态随机存取存储器业务，成立Elpida
Memory。2011年这家公司全球排名第十五位，但随后的2月即宣布破产。
行业专家指出，日本制造商犯了一个错误，那就是罔顾全球市场发展趋势。林登指出：“内存是他们的唯一支柱。而当韩国公司（以及美国美光）学习到如何让PC市场所需要的内存芯片更便宜、同时继续保持良好的品质，绝大多数日本企业却无法顺应时势。Fabless模式在日本并未得到普及。因此，创新仅限于等级森严的大型财团。”
展望前方，中国依然能够在技术上不断进步，毕竟这个领域的变数很大。与其跟着日本坚持做IDM，或许最好的办法还是效仿韩国。既有一些大型IDM，也有不少Fabless，而且其中一些在韩国以外的地方已经取得一定成就。肥冢浩认为，这在很大程度上取决于中国是否有能力吸引日本等国大型企业的顶级设计人员。林登说道：“如果十年内没有一家中国芯片公司进入全球销售25强，我一定会非常吃惊。”
1、中国半导体存在巨大的进口替代空间
据统计：2013年12月，全球半导体产业销售额为266.5亿美元，较上年同期的247.4亿增长7.7%；
月全球半导体产业销售额达到3055.8亿美元，同比增长4.8%。
年全球半导体产业销售额：亿美元
资料来源：中国产业信息网整理
2013年12月美洲半导体产业销售额度为58亿美元，17.3%，环比下降1.3%；欧洲市场销售额为29.6亿美元，同比增幅为12.7%，环比下降3.9%；日本市场销售额为29.3亿美元，同比下滑8.2%；环比下降为4.8%。
2013年12月全球半导体产业销售额区域分布格局：十亿美金
2013年12月
2013年11月
2013年12月
2013年11月
2013年12月
资料来源：中国产业信息网整理
年12月全球半导体产业销售额及增速走势图
资料来源：中国产业信息网整理
中国产业信息网发布的《》指出：中国半导体行业市场需求巨大，存在巨大的进口替代空间。根据中国电子信息产业统计年鉴和海关总署的统计结果显示，近几年国内每年芯片进口金额都接近甚至超过原油进口。2010
年芯片进口金额为1569 亿，超过当年原油的进口额1349亿美元，2012
年芯片进口金额为1920 亿美元，也接近当年原油进口金额2204 亿美元。
2013年我国集成电路进出口总额分别为2313亿和877亿美元，较2012年分别增加20.5%和64.1%，逆差1436亿美元，比2012年增长3.7%。我国集成电路进口额占2013全年货物进口额的12%，与2500亿美元石油进口额相当。在我国经济产业转型升级加快的大背景下，国产集成电路在国内有着巨大的市场替代空间。同时，从国家安全角度来讲，作为电子信息产业的基石，我国关键集成电路基本都靠进口如通用计算CPU、存储器、通讯芯片、高端显示器件、各类传感器等，特别是在斯诺登将美国棱镜计划公诸于世之后，我国信息安全更是受到了前所未有的挑战和威胁。
年中国集成电路进出口额及逆差情况：亿美元
资料来源：中国信息网整理
目前中国半导体进口已超过2300 亿美元，中国市场持续升温，半导体市场需求额占世界半导体市场份额的一半以上。
需求之所以规模如此之大，从其占整机成本一半以上就可见一斑。以三星S5为例，其总成本约为206
。但其中集成电路就超过100 美元，占比超50%。
中国链的成熟为半导体产业发展提供良好的机遇
中国电子产业的地位已经得到快速的提升，进入主流产品，如苹果，供应链的企业数量不断增多。模组能力已经跃居全球一流。从微笑曲线看，中国企业正在从中间低附加值的组装、制造向上游的专利、技术，下游的评判、服务拓展，以提升业务附加值。产业正从模组走向品牌和核心部件。其中，产业地位快速提升的原因之一为：红利。如今，在中国低端劳动力成本不断上升，低端劳动力红利逐步消失的同时，中国工程师红利要素正不断增长。过去20
多年，中国培育了大量高等工科教育毕业生，中国每年培养的工程师的数量，相当于美国、欧洲、日本和印度培养出来的工程师的总数，工程师红利明显。
电子产业集聚效应催生供应链本土化需求。在经过多年的转移后，产业转移带来的产业集聚效应明显。目前，主要的电子产品如手机、PC、电视等大部分都在中国制造，中国电子产业链逐步成熟；另外，中国已经成为全球最大电子产品消费市场；在这种背景下，供应链的本地化需求催生了中国电子产业从低端的制造环节往上游高附加值环节的渗透。
的竞争非常激烈，各大品牌厂商都面临非常大的竞争压力，不论是从供应安全的角度，还是从降低成本的角度，下游品牌厂商都需要寻找更多的供应商，保证自己供应链的安全。而大陆区域在成本、及时服务等方面具备明显的优势，越来越多的厂商正在进入这些巨头的供应链中。
正是国内链的成熟，带来了巨大的进口替代需求，催生了本土半导体厂商的崛起。
2012 中国十大半导体制造公司
销售额（亿元）
SK 海力士半导体（中国）有限公司
英特尔半导体（大连）有限公司
中芯国际制造有限公司
华润有限公司
台积电（中国）有限公司
天津中环半导体股份有限公司
上海华虹NEC 电子有限公司
和舰科技（苏州）有限公司
上海宏力半导体制造有限公司
吉林华微电子股份有限公司
资料来源：中国产业信息网整理
2012 中国十大封装公司
销售额（亿元）
英特尔产品（成都）有限公司
江苏新潮科技集团有限公司
飞思卡尔半导体（中国）有限公司
威讯联合半导体（北京）有限公司
南通华达微电子集团有限公司
海太半导体（无锡）有限公司
上海松下半导体有限公司
三星电子（苏州）半导体有限公司
瑞萨半导体（北京）有限公司
英飞凌科技（无锡）有限公司
资料来源：中国产业信息网整理
2012年中国十大公司
销售额（亿元）
深圳市海思有限公司
展讯通信有限公司
锐迪科微电子（上海）有限公司
中国华大集团有限公司
杭州士兰微电子股份有限公司
格科微电子（上海）有限公司
联芯科技有限公司
深圳市国微科技有限公司
北京中星有限公司
北京中电华大电子设计有限责任公司
资料来源：中国信息网整理
从上表格中可以看出我国集成电路设计业、制造业、封装业前十大企业中，外资IDM
在华子公司依然占到一定比例。但是近年来由于中资企业的迅速增长，市场地位快速提升。
年7 年间行业年均复合增速18.87%；其中集成电路行业年均复合增速20.57%，略高于半导体整体增速；过去十年间成长明显。
年、制造、封测年均复合增速分别为22.25%、8.42%、12.47%；2013年中国产业销售额2508.51
亿元，16.2%。其中设计业808.8亿元，同比增长30.1%；制造业600.86
亿元，同比增长19.9%；封测业1098.85亿元，同比增长6.1%。
统计的前十大中，设计全为中资而制造和封装绝大多数为外资。但外资的成长性弱于中资，所以中资制造业和测试封装业的实际增长应高于统计的平均数据。尤其是测试封装，增速均高于行业：5
年复合增速长电科技16.5%、华天科技26.94%、通富微电8.25%、晶方科技34.2%。
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2015年LED封装行业发展前景预测分析（图解）
即使2015年上半年再次出现下游需求回暖，有效提升封装厂商产能利用率，但是封装环节由于产业集中程度低下、分布较散、行业门槛较低和竞争激烈等原因导致封装行业难以截留利润，毛利率持续下降。
　　从以下图表来看，封装厂的平均毛利率呈现逐渐下降趋势与芯片厂商的毛利率走势截然不同，这正映证了我们的看法：封装行业产业集中度低下且扩产加剧导致厂商议价能力持续走低，装行业2015年前景不容乐观。&
责任编辑：Galy
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