2021年微电子封装技术发展趋势

陆剑侠王效平李正孝东北微电子研究所１引言微电子技术是当今世界发展最快的技术之一，是信息化产业的基础和核心技术。

９０年代以来，由于微电子技术的突破和微电子新产品的不断问世和广泛应用，使信息化产业以惊人的速度发展，信息化产业在国民生产总值（ＧＮＰ）中所占份额不断提高，已成为全球主流产业。

专家预测，不久的将来，以微电子技术及其产品为主导的信息化产业将超过钢铁工业，成为世界的支柱性产业。

现在，微电子技术已成为衡量一个国家科学技术进步和综合国力的重要标志。

２国外微电子技术发展概况２．１集成电路（ＩＣ））技术现状与发展趋势集成电路（ＩＣ）出现于６０年代，根据摩尔定律，每经过１８～２４个月，ＩＣ的集成度增长一倍；人们也发现ＩＣ的特征尺寸每隔３年减小３０％，ＩＣ芯片面积增加１．５倍，Ｉｃ芯片的速度增加１．５倍，同时硅晶圆片的直径也逐渐增加，集成电路每代间隔三年。

１９９４年美国半导体工业协会（ｓＩＡ）根据美国半导体公司的主流生产线技术发展的情况，制定了美国半导体技术发展蓝图，１９９７年美国ＳＩＡ又根据情况变化制定了美国半导体公司先进水平生产线技术发展蓝图，如表１所示。

墨！羞垦主曼签夔莶垄垦壁圉年代１９９７１９９９２００１２００３２００６２００９２０１２最小特征尺寸（Ⅲ）２５０１８０１５０１３０１００７０５０臻篇赫ｃ）２５６Ｍ１Ｇ一４Ｇ１６Ｇ６４Ｇ２５６Ｇ舞蒜善曩瑟１１Ｍ２１Ｍ４０Ｍ７６Ｍ２００Ｍ５００Ｍ１４００Ｍ溜甚昌籀釜产７５０１２００１４００１６００２０００２５００３０００金属化最多层数６６．７７７．８８．９９９最低供电电压（ｖ）１．８．２．５１．５．１．８１．２．１．５１．２．１．５ｏ．９．１．２ｏ６．ｏ．９ｏ５．ｏ．６茎在勰尹片２００３００３００３００３００４５０４５０人们正在研究摩尔定律能沿用多久，实际上它受两个因素制约：首先是商业限制，随着芯片集成度的提高，特征尺寸的缩小，生产成本几乎呈指数增长；其次是物理限制，当芯片特征尺寸进到原子量级时就会遇到统计学的问题。

微电子技术发展的新领域微电子技术是电子科学和技术的一个分支，研究并开发微型电子器件和电路。

随着科技的不断进步，微电子技术也在不断发展，涌现出许多新的领域。

本文将介绍微电子技术发展的新领域。

一、集成电路领域集成电路是微电子技术的核心领域，也是微电子技术发展的重要驱动力之一。

随着集成电路技术的进步，集成度越来越高，功耗越来越低，性能越来越强大。

现在的集成电路已经从传统的数字集成电路发展到了模拟和混合信号集成电路，满足了各种不同应用的需求。

在集成电路领域，还出现了一些新的技术和概念。

三维集成电路技术可以将电路的层数增加，提高集成度和性能。

硅基光电子集成技术将光学和电子器件集成在一起，实现了高速和高密度的光通信和传感器应用。

还有可穿戴设备和物联网等新兴应用也推动了集成电路技术的发展。

二、系统级封装领域系统级封装是将多种功能的芯片、器件和组件集成在一起，形成一个完整的系统。

随着电子设备功能的不断增加和尺寸的不断减小，对封装技术提出了更高的要求。

系统级封装技术可以提高电子设备的性能，减小体积和功耗，并提升生产效率。

现在的系统级封装技术已经发展到了2.5D和3D封装。

2.5D封装是将多个芯片穿过硅互连层互连在一起，形成一个整体。

3D封装是将多个芯片堆叠在一起，并通过垂直互连技术相连接。

这些新的封装技术可以有效地解决尺寸和功耗的问题，促进了电子设备的进一步发展。

三、量子技术领域量子计算是应用量子力学原理进行计算的一种新的计算模式。

它可以在特定的问题上实现超高速的计算。

微电子技术在量子计算机的实现中起到了关键作用，通过制备和控制量子比特实现了量子计算的基础操作。

量子通信和量子传感也是量子技术发展的重要方向。

量子通信利用了量子纠缠和量子密钥分发等原理，实现了绝对安全的通信。

量子传感利用了量子力学的精确性，实现了高灵敏度的传感器。

微电子技术在量子通信和量子传感中的应用是实现量子技术商业化的关键。

微电子技术发展的新领域主要包括集成电路、系统级封装和量子技术。

【关键字】发展什么是集成电路和微电子学集成电路（Integrated Circuit，简称IC）：一半导体单晶片作为基片，采用平面工艺，将晶体管、电阻、电容等元器件及其连线所构成的电路制作在基片上所构成的一个微型化的电路或系统。

微电子技术微电子是研究电子在半导体和集成电路中的物理现象、物理规律，病致力于这些物理现象、物理规律的应用，包括器件物理、器件结构、材料制备、集成工艺、电路与系统设计、自动测试以及封装、组装等一系列的理论和技术问题。

微电子学研究的对象除了集成电路以外，还包括集成电子器件、集成超导器件等。

集成电路的优点：体积小、重量轻;功耗小、成本低；速度快、可靠性高；微电子学是一门发展极为迅速的学科，高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微电子学发展的方向；衡量微电子技术进步的标志要在三个方面：一是缩小芯片器件结构的尺寸，即缩小加工线条的宽度；而是增加芯片中所包含的元器件的数量，即扩大集成规模；三是开拓有针对性的设计应用。

微电子技术的发展历史1947年晶体管的发明；到1958年前后已研究成功一这种组件为根底的混合组件；1958年美国的杰克基尔比发明了第一个锗集成电路。

1960年3月基尔比所在的德州仪器公司宣布了第一个集成电路产品，即多谐振荡器的诞生，它可用作二进制计数器、移位寄存器。

它包括2个晶体管、4个二极管、6个电阻和4个电容，封装在0.25英寸*0.12英寸的管壳内，厚度为0.03英寸。

这一发明具有划时代的意义，它掀开了半导体科学与技术史上全新的篇章。

1960年宣布发明了能实际应用的金属氧化物—半导体场效应晶体管（metal-oxide-semiconductor field effect transistor ，MOSFET）。

1962年生产出晶体管——晶体管逻辑电路和发射极耦合逻辑电路；由于MOS电路在高度集成和功耗方面的优点，70年代，微电子技术进入了MOS电路时代；随着集成密度日益提高，集成电路正向集成系统发展，电路的设计也日益复杂、费事和昂贵。

中国集成电路设计、制造、封装市场占有率、格局及市场空间发展趋势分析根据集成电路功能的不同，集成电路可以分为四种类型：模拟芯片、存储芯片、逻辑芯片、微处理器。

模拟芯片是处理连续性的光、声音、速度、温度等自然模拟信号的芯片。

按技术类型分类：线性芯片、模数混合芯片；应用分类可分为标准型模拟芯片和特殊应用型模拟芯片。

存储器芯片是指利用电能方式存储信息的半导体介质设备，其存储与读取过程体现为电子的存储或释放。

逻辑芯片是对用来表示二进制数码的离散信号进行传递和处理的电路。

分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。

微处理器由一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器。

这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的功能。

2018年，我国集成电路设计产业销售额为2519.3亿元，较上年同期增长21.5%，但增速较上年的26.1%有所回落。

随着5G时代的到来，物联网、通信对射频器件的需求不断放大，推动射频器件进入快速发展时期。

根据调查数据报告，整个射频器件市场规模从2017年的150亿美元增长到2023年的350亿美元，6年间的年均复合增长率为14%。

滤波器作为射频器件市场中最大的业务板块，新型天线和多载波聚合推动了对滤波器的更多需求。

预测，其市场规模将从2017年的80亿美元增长至2023年的225亿美元，年均复合增长率达到19%。

一、模拟芯片模拟芯片主要是用来处理电压连续的模拟信号放大、混合、调变工作。

最主要的两大类产品为信号链产品和电源管理芯片，主要包括各种放大器、模拟开关、接口电路、无线及射频IC、数据转换芯片、各类电源管理及驱动芯片等。

2018年世界模拟IC产业销售收入为588亿美元，同比增长10.8%；全球前10大模拟芯片厂商销售额达到361亿美元，同比增长9.4%，占到模拟电IC产业的61.5%从营收规模看，TI一直牢牢占据模拟IC行业的行业龙头地位。

从下游应用看，模拟IC主要应用在网络通信、消费电子、汽车电子、工业控制、计算机等领域。

微电子技术发展历程及趋势微电子技术简介微电子技术是随着集成电路，尤其是超大型规模集成电路而发展起来的一门新的技术。

微电子技术包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列专门的技术，微电子技术是微电子学中的各项工艺技术的总和。

起源第二次大战中、后期，由于军事需要对电子设备提出了不少具有根本意义的设想，并研究出一些有用的技术。

这就是最早的微电子技术。

逐步发展1947年晶体管的发明，后来又结合印刷电路组装使电子电路在小型化的方面前进了一大步。

到1958年前后已研究成功以这种组件为基础的混合组件。

集成电路的主要工艺技术，是在50年代后半期硅平面晶体管技术和更早的金属真空涂膜学技术基础上发展起来的。

1964年出现了磁双极型集成电路产品。

11962年生产出晶体管——晶体管理逻辑电路和发射极藉合逻辑电路。

MOS集成电路出现。

由于MOS电路在高度集成方面的优点和集成电路对电子技术的影响，集成电路发展越来越快。

趋于成熟70年代，微电子技术进入了以大规模集成电路为中心的新阶段。

随着集成密度日益提高，集成电路正向集成系统发展，电路的设计也日益复杂、费时和昂贵。

实际上如果没有计算机的辅助，较复杂的大规模集成电路的设计是不可能的。

70年代以来，集成电路利用计算机的设计有很大的进展。

制版的计算机辅助设计、器件模拟、电路模拟、逻辑模拟、布局布线的计算辅助设计等程序，都先后研究成功，并发展成为包括校核、优化等算法在内的混合计算机辅助设计，乃至整套设备的计算机辅助设计系统。

集成电路制造的计算机管理，也已开始实现。

此外，与大规模集成和超大规模集成的高速发展相适应，有关的器件材料科学和技术、测试科学和计算机辅助测试、封装技术和超净室技术等都有重大的进展。

电子技术发展很快，在工艺技术上，微细加工技术，如电子束、离子束、X射线等复印技术和干法刻蚀技术日益完善，使生产上在到亚微米以至更高的光刻水平，集成电路的集成弃将超大型越每片106—107个元件，以至达到全图片上集成一个复杂的微电子系统。

证券研究报告 | 行业周报2021年01月11日电子龙头数据映射高度景气，Mini LED 开启商用元年半导体行业景气高企，2021拐点无虞。

大陆半导体转化效率进入加速期，高转化效率是支撑大陆半导体公司高估值的基础，在创新周期、国产替代、行业人才回流大背景下，半导体板块具备从产品迭代、品类扩张到客户突破的三重叠加驱动，因此具备相当大的营收、盈利能力弹性。

本轮创新，射频、光学、存储等件在5G+AIoT 时代的增量有望与下游需求回补共振，2021年有望迎行业拐点。

全球半导体拐点反转，这次和以往有何不同？供给端的冲击是历史首次，资本开支及产能实际扩张远低于预期，而伴随着疫情企稳、下游需求环比改善，全产业链库存进入危险区，紧张度有望进一步加大，预期高景气度持续时间至少一到两年，远超市场预期。

存储龙头美光FY21Q1业绩超预期，看好2021年存储行业复苏。

美光FY21Q1实现营收57.7亿美金高于市场预期，Q2展望继续向好印证市场需求强劲。

美光判断DRAM 行业周期已经开始由底部回升，预计2021年需求触底反弹，2021年总体需求预计将强劲增长16~20%（high teens ），供需共振下价格Q1起将一路走高，5G 手机出货量有望翻倍叠加增长的内存需求，将成为行业成长最大的推动因素。

面板涨价超预期，Mini LED 开启商用元年。

根据witsview ，继2020年12月下旬TV 面板价格比上旬涨幅再度扩大之后，2021年1月份面板价格超预期，2~3月供应链仍然紧张。

三星全新Neo QLED 电视发布，开启2021年mini-LED 商用元年，Mini LED 背光是当前 LCD 升级的主要创新方向，未来更多厂商有望跟进创新。

持续看好面板行业赛道的周期性减弱、科技成长属性加成的拐点。

iPhone 备货超预期，鹏鼎控股20Q4创新高。

鹏鼎控股2020年12月收入实现了42亿元，10-12月整体营收123.85亿元，较19年9-11月相比增长23.4%，深度受益于iPhone 12销售及备货的超预期。