《SEMI和TechSearch报告:2024年全球半导体封装材料市场将达到208亿美元》

  • 来源专题:集成电路
  • 编译者: shenxiang
  • 发布时间:2020-08-01
  • 美国加州时间2020年7月28日,SEMI和TechSearch发布的《全球半导体封装材料市场展望》预测报告(Global Semiconductor Packaging Materials Outlook)称:全球半导体封装材料市场将从2019年的176亿美元增长至2024年的208亿美元,复合年增长率(CAGR)为3.4%。半导体产业的增长将推动这一增长,包括大数据、高性能计算(HPC)、人工智能(AI)、边缘计算、先进内存、5G基础设施扩建、5G智能手机、电动汽车以及汽车安全功能的采用和增强。

    封装材料是这些应用增长的关键,它使这些能够支持下一代芯片更高性能、可靠性和集成度的先进封装技术成为可能。

    在对系统级封装(SIP)和高性能器件的需求推动下,作为最大材料领域的层压基板的复合年增长率将超过5%。在预测期内,晶圆级封装(WLP)电介质将以9%的复合年增长率增长最快。尽管正在开发提高性能的新技术,但朝着更小、更薄的封装发展的趋势将抑制引线框架,管芯连接和密封材料的增长。

    随着半导体封装技术创新的稳步推进,预计未来几年将在材料市场中呈现几个机会领域,包括:

    •新的基板设计可支持更高密度的窄凸点间距

    •适用于5G mmWave应用的低Dk和Df层压材料

    •基于改进的引线框架技术【称为模制互连解决方案/系统(MIS)】的无芯结构

    •模压化合物可为铜柱凸点倒装芯片提供底部填充

    •树脂材料需要较小的填料和较窄的粒度分布,以满足狭窄的间隙和细间距倒装芯片

    •粘晶材料,在<5 µm的位置内进行处理

    •更高频率的应用(例如5G)所需的介电损耗(Df)较低的电介质

    •TSV电镀所需的无空隙沉积和低覆盖层沉积

    报告预测的2019年至2024年的其他增长领域包括:

    •基于加工材料的平方米,全球IC封装的层压基板市场预计将以5%的复合年增长率增长。

    •预计总体引线框架出货量的复合年增长率将略高于3%,其中LFCSP(QFN型)的单位增长率最高,复合年增长率将近7%。

    •在对更小,更薄的封装形式的求不断增长的推动下,封装材料的收入将以不到3%的复合年增长率增长。

    •芯片连接材料收入将以近4%的复合年增长率增长。

    •焊球收入将以3%的复合年增长率增长。

    •WLP电介质市场预计将以9%的复合年增长率增长。

    •晶圆级电镀化学品市场的复合年增长率预计将超过7%。

    《全球半导体封装材料市场展望》(Global Semiconductor Packaging Materials Outlook)是由TechSearch International和SEMI或其合作伙伴TECHCET LLC对半导体封装材料市场进行的全面市场研究。是该报告系列的第九版。 报告基于对100多家半导体制造商、封装分包商、无晶圆厂半导体公司和封装材料供应商进行了访谈。 该报告涵盖以下半导体封装材料领域:

    •基材

    •引线框

    •焊线

    •密封胶

    •底部填充材料

    •芯片贴装

    •锡球

    •晶圆级封装电介质

    •晶圆级电镀化学品

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    • 新兴市场碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)功率半导体预计将在2020年达到近10亿美元,推动力来自混合动力及电动汽车、电力和光伏(PV)逆变器等方面的需求。 SiC和GaN功率半导体在混合动力和电动汽车的主传动系逆变器中的应用,将导致2017之后复合年增长率(CAGR)超过35%,在2027年达到100亿美元。 到2020年,GaN-on-silicon (Si)晶体管预期将会达到与硅金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)持平的价格,同时也会提供相同的优越性能。一旦达到这个基准,2024年GaN电力市场预计将达到6亿美元,2027年攀升至17亿美元以上。 IHS Markit分析 对SiC行业持续强劲增长的预期很高,主要推动力是混合动力和电动汽车销售的增长。 市场的渗透也在增长,特别是在中国,肖特基二极管、MOSFET、结栅场效应晶体管(JFET)和其他SiC分立器件已经出现在量产汽车DC-DC转换器、车载电池充电器之中。 越来越明显的迹象是, 传动系主逆变器——采用SiC MOSFET,而不是Si绝缘栅双极晶体管(IGBT)—将在3-5年内开始出现在市场上 。由于非常多的设备用于主逆变器中,远远多于在DC-DC转换器和车载充电器中的数量,这就会迅速增加设备需求。也许在某个时间点,逆变器制造商最终选择定制全SiC功率模块,而不选择SiC分立器件。集成、控制和封装优化是模块化装配的主要优点。 不仅每辆车的SiC设备数量将会增加,而且对于电池电动汽车(BEV)和插电式混合动力电动汽车(PHEV)的新增全球注册需求也将在2017年和2027年之间增加10倍,因为全球许多政府都锁定目标降低空气污染,同时减少依赖燃烧化石燃料的车辆。中国、印度、法国、英国和挪威都已经宣布计划在未来数十年内禁止搭载内燃机的汽车,代之以更清洁的车辆。电气化车辆的前景一般来说将会因此而变得非常好,特别是对宽禁带半导体而言更是如此。 SiC 与第一代半导体材料Si和第二代半导体材料GaAs相比,SiC具有更优良的物理和化学性质,这些性质包括高热导率、高硬度、耐化学腐蚀、耐高温、对光波透明等。SiC材料优异的热学特性和抗辐照特性也使其成为制备紫外光电探测器的首选材料之一。此外,SiC基传感器能够弥补Si基传感器在高温、高压等恶劣环境下的性能缺陷,从而拥有更广阔的适用空间。 以SiC为代表的宽禁带半导体功率器件是目前在电力电子领域发展最快的功率半导体器件之一。 SiC电力电子器件主要包括功率二极管和三极管(晶体管、开关管)。SiC功率器件可使电力电子系统的功率、温度、频率、抗辐射能力、效率和可靠性倍增,带来体积、重量以及成本的大幅减低。 SiC功率器件应用领域可以按电压划分: 低压应用(600 V至1.2kV):高端消费领域(如游戏控制台、等离子和液晶电视等)、商业应用领域(如笔记本电脑、固态照明、电子镇流器等)以及其他领域(如医疗、电信、国防等) 中压应用(1.2kV至1.7kV):电动汽车/混合电动汽车(EV/HEV)、太阳能光伏逆变器、不间断电源(UPS)以及工业电机驱动(交流驱动AC Drive)等。 高压应用(2.5kV、3.3kV、4.5kV和6.5kV以上):风力发电、机车牵引、高压/特高压输变电等。 SiC器件获得成长的最大抑制因素可能是GaN器件。第一个符合汽车AEC-Q101规范的GaN晶体管在2017年由Transphorm发布,而且在GaN-on-Si外延片上制造的GaN器件具有相当低的成本,也比在SiC晶片上制造任何产品都更为容易。由于这些原因, GaN晶体管可能会成为2020年代后期逆变器中的首选,优于较昂贵的SiC MOSFET 。 Transphorm创新的Cascode结构 近年来,有关GaN功率器件最有趣的故事是GaN系统集成电路(IC)的到来,也就是 将GaN晶体管与硅栅驱动器IC或单片全GaN IC一同封装起来 。一旦它们的性能针对移动电话和笔记本充电器和其他高容量应用得到优化,就很可能在更广泛的范围内大面积普及。相反,商业化的GaN功率二极管发展从未真正开始,因为它们未能提供相对于Si器件更为显著的益处,相关的发展已被证明太过昂贵而且不可行。SiC肖特基二极管已经很好地用于这一目标,并且具有良好的定价路线图。 GaN GaN功率器件和其他类型的功率半导体用于功率电子领域。基本上,功率电子设备利用各种固态电子部件,在从智能手机充电器到大型发电厂的任何事物中,更有效地控制和转换电能。在这些固态部件中,芯片处理开关和电源转换功能。 对于这些应用而言,GaN是种理想的选择。GaN基于镓和III-V族氮化物,是一种宽带隙工艺,意味着它比传统的基于硅的器件更快,而且能够提供更高的击穿电压。
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    • 美国加州时间2020年3月31日-SEMI在其Materials Market Data Subscription (MMDS)中报告指出,2019年全球半导体材料市场销售额小幅下降1.1%。 尽管全球总的晶圆制造材料略微下降了0.4%,从330亿美元降至328亿美元,但工艺化学品、溅射靶材和CMP同比下降超过2%。 封装材料在2019年下滑了2.3%,从197亿美元下滑至192亿美元。去年增长最快的两个类别是基材和其他封装材料。 中国台湾凭借连续多年的晶圆代工和先进的封装基础,连续第十年以113亿美元的价格成为半导体材料的最大消费地区。 韩国仍然位居第二,而中国大陆是2019年唯一一个增长的材料市场,位居第三。 所有其他地区的收入均持平或小幅下降。 2018 and 2019 Regional Semiconductor Materials Markets (US$ Billions)