技術創新成為集成電路封測產業發展主旋律

集成電路封測產業鏈技術創新聯盟秘書長 于燮康

由于國內集成電路封測產業總體技術落后、未成規模，而先進技術又被國外的少數大企業所壟斷，再加上國內封測企業競爭激烈，在分割狀態下被國外企業各個擊破，最終整體受制于人。在國家集成電路產業振興調整和規劃實施的指引下，企業加大科技研發及知識產權投入，調整并加快實施一批產業需求迫切、研究基礎好、有望快速實現產業化的創新項目，已成為國內集成電路封測產業界的共識和剛需。我國集成電路封測產業要追求自主創新，要突破技術瓶頸，其出路在于能否建立一個“立足應用、重在轉化、多功能、高起點”的共享研發平臺來整合國內優勢資源，聯合攻關集成電路封測產業領域的關鍵共性技術。

1 國內集成電路封測產業發展現狀

從中國集成電路產業規模看，封測業是國內集成電路產業的主體，其銷售收入一度占據產業整體規模的70%以上，封裝測試行業銷售收入的增長對國內集成電路產業整體規模的擴大起著極大的帶動作用。特別是近幾年來隨著國內本土封裝測試企業的快速成長以及國外半導體公司向國內大舉轉移封裝測試能力，中國的集成電路封裝測試行業更是充滿生機。隨著IC設計和芯片制造行業的迅猛發展，國內集成電路價值鏈格局正在發生改變，三業比例逐步趨向合理,設計業和芯片制造業所占比重迅速上升，封測業比重逐步有所下降，但封測行業仍占據國內集成電路產業的半壁江山。2009年全球半導體產業因受國際金融危機的影響，我國集成電路產業規模僅為1109.13億元,封裝測試業的規模仍占整個產業的44.92%。2010年前三季我國集成電路產業規模988.31億元,同比增36.2%，其中封測業規模440.31億元,同比增40.7%，在設計、芯片制造、封測三業中增幅最大，占整個產業的44.55%。雖然近幾年封測業在國內集成電路產業中所占的比重不斷下降，并且這一趨勢還將延續，但作為集成電路產業的重要組成部分，其重要性卻有增無減。“極大規模集成電路制造裝備及成套工藝”國家科技重大專項的關鍵封測應用工程等項目的啟動推動了集成電路封測產業的技術創新與發展。

國內集成電路封裝測試市場的主要需求來自于計算機、消費電子、網絡通信三大領域，且以消費類電子產品為主。在市場上，目前國內封裝企業主要是接受客戶或母公司的委托加工訂單，服務性行業的特點決定了其極易受到市場波動的影響，從而給企業的生產經營帶來較大的風險。此外，國內測試行業目前還十分弱小，測試業務還主要集中在芯片制造和封裝企業當中，獨立的測試企業僅有10余家中小規模，根本難以滿足國內集成電路產業整體發展的要求。就封裝形式來講，國內市場仍以DIP、SOP（SSOP、TSOP）、QFP（LQFP、TQFP）等中低端產品為主，但隨著平板電視、信息家電和3G手機等消費及通信領域技術的迅猛發展，國內集成電路市場對高端電路產品的需求不斷增加，IC設計公司和整機廠對 QFN、MCM（MCP）、BGA、CSP、SiP、WLP、3D等中高端封裝技術產品的需求明顯增強。隨著TD-SCDMA(3G手機標準)與CMMB（中國移動多媒體廣播）兩大自主標準與技術的融合與發展，適合此類芯片封裝要求的先進封裝產品的市場需求呈現強勁增長。

國內封裝測試技術創新能力增強。國內眾多封裝測試企業技術水平參差不齊。目前，國內本土封測企業仍然以DIP、SOP、QFP等傳統封裝形式為主，與國際上的先進水平相比存在相當差距。但長電科技、通富微電、華潤安盛、天水華天等企業已經在SOP、PGA、BGA和CSP以及MCM等先進封裝形式的開發和應用方面取得了顯著成果。隨著科技研發持續投入，國內集成電路封裝測試企業技術創新能力顯著提高，創新封測技術及產品不斷涌現。無鉛化電鍍、綠色樹脂等技術已在廣泛使用，產品所占比例逐年上升。在降低成本方面，銅線、細金絲及矩陣式框架等技術的研究蓬勃開展，部分技術已用于封裝產品的批量生產。長電科技、通富微電、華潤安盛、天水華天等企業在CSP、BGA、SiP、銅線鍵合、疊層封裝等技術領域取得了新成果，部分產品已開始量產。尤其是長電科技已躍居全球第八大封測企業,并與清華、中科院微電子所等建立了高密度集成電路國家工程實驗室。

然而，國內集成電路封測產業鏈整體技術水平不高，工藝、設備、材料等,難以滿足市場需求已是不爭的事實。生產、技術、工藝落后，設備陳舊，管理滯后,生產規模小，物耗能耗高，產品成本高，質量難以保證，自主知識產權缺失,和國際水平相比差距較大，這使得中國集成電路封測產業鏈的國際競爭力不強。許多量廣面大、市場基礎好、國外壟斷的產品，盡管技術含量不算太高，但依然依賴于進口，嚴重制約著我國集成電路封測產業的發展。

此外，我國封測業人才短缺和流動性較大。半導體封測技術是技術含量相對較高，應用技術較強的一個行業。我國在封裝設計、制造、工藝、材料、設備、微控制、失效分析、測試應用等等相關工程技術人員的缺口很大，尤其是高端封裝系統的人才更缺。

2 國內集成電路封測產業技術（市場）發展趨勢

未來5～10年是我國集成電路產業發展極為關鍵的時期。為此，集成電路封測產業要以技術創新、機制體制創新為推動力，加快縮短國際差距，以提高效益為中心，在解決國內市場巨大與國內供給能力不足的矛盾中和積極參與國際產業分工中，實現持續發展。據預測，未來5年集成電路產業結構將進一步得到優化，芯片設計業在行業中的比重將提高到28%，芯片制造業比重為35%，封測業比重為37%，形成較為均衡的產業結構。封測業將進入國際主流領域，實現系統封裝SiP、倒裝芯片Flip-Chip、球柵陣列封裝BGA、芯片級封裝CSP、多芯片封裝MCP等新型封裝形式的規模生產能力。在硅穿孔TSV封裝、三維立體堆疊封裝、RF系統封裝、SiP等關鍵技術領域和傳感器等新型產品、IGBT等關鍵產品取得技術突破并掌握核心技術，進一步推進封裝工藝技術升級和產能擴充。

在芯片封裝領域，隨著用戶對電子系統或電子整機的要求日益高漲，電子系統或電子整機正在朝多功能、高性能、小型化、輕型化、便攜化、高速度、低功耗和高可靠方向發展。集成電路高密度系統級封裝(SiP/SoP)目前已成為突破摩爾定律的一項重要技術，能夠以較經濟成本和方式大幅提高系統集成度和性能，與SoC技術互補，實現產品和技術跨越式發展，被認為集成電路封裝測試行業的第4次革命，是集成電路產業的技術發展熱點之一。另外隨著能源、資源不斷消耗，世界的生態環境、能源資源儲備問題日趨嚴峻，已經逐漸影響到人類社會的可持續發展。為消除有害物質的排放和產生，降低世界能源消耗速度，發展綠色環保電子封裝測試技術勢在必行。其中環保電子封裝測試技術、節能降耗的封裝技術和低功耗設計將是未來集成電路封裝測試發展的重要關注內容。

TSV已成為半導體產業發展最快的技術之一，有望支持摩爾定律的進一步延續，并促進多芯片集成和封裝技術的發展。3D-TSV集成技術是微電子核心技術之一，是目前最先進，最復雜的封裝技術；可以獲得更好的電性能，低功耗，噪聲，更小的封裝尺寸，低成本，和多功能化。國內研究機構在TSV單項技術上取得了一定研究結果。但是系統集成技術落后，尚未形成產業規模。3D-TSV技術的發展，除了推動封裝技術的發展，還將強烈推動相關設備、材料產業發展，在沖擊現有封裝、半導體設備與材料產業的同時，孕育了新的TSV技術產業鏈。目前，構建中國特色的3D-TSV產業鏈，是中國封裝技術水平趕超世界先進的最好切入點，是占據高技術封裝產業領域的必由之路，關系到我國集成電路產業的國際競爭力，關系到半導體技術的進一步提升。

3C電子市場作為成為我國封裝測試市場的主要支撐力量，將在未來十年內繼續推動高密度、高性能芯片、超小型化、多引腳的各類BGA、CSP、WLP、MCM和SiP先進封裝產品和封測技術的快速發展；汽車電子、功率電子、智能電網、工業過程控制和新能源電子等市場及國家大飛機、航空航天項目，也需要更為可靠、更高性能、更為多樣化的BGA、PGA、CSP、QFN封測產品和封測技術；同時，新興的物聯網和醫療電子也需要集成度更高、靈活性更強、封裝形式更豐富的封測技術和新型RF射頻封裝、MEMS與生物電子產品封裝、系統集成封裝（SiP）產品形式。其中重點是適用于數字音視頻相關信源與信道芯片、圖像處理芯片、移動通信終端芯片、高端通信處理芯片、智能卡、電子標簽芯片、信息安全芯片、微控制器芯片、IGBT芯片、等量大面廣和關鍵集成電路/微電子器件的封裝技術和產品。

3 集成電路產業政策日臻完善，“極大規模集成電路制造裝備及成套工藝”國家科技重大專項引領產業技術創新

（1）集成電路產業作為國家戰略性支柱產業，其產業政策不斷完善并積極鼓勵和引導產業技術創新。

2000年至今，我國集成電路產業政策對于中國集成電路產業的扶持與發展來說，是產業環境不斷完善的“黃金十年”。我國政府對集成電路產業的發展給予了一貫的高度關注，并先后采取了多項優惠措施。2000年6月，在廣泛調查研究和征求意見的基礎上，國務院發布了《鼓勵軟件產業和集成電路產業發展的若干政策》（國發18號文），2001年國務院又以國辦函[2001]51號函的方式，對集成電路產業政策作了補充和完善。18號文件和51號函從鼓勵產業發展、稅收減免、投資優惠、進出口政策、加速設備折舊、支持研究開發、加強人才培養、鼓勵設備本地化以及知識產權保護等多個方面對國內集成電路產業的發展給予了諸多優惠政策。2000年9月財政部、國家稅務總局、海關總署頒布（財稅[2000]25號）《關于鼓勵軟件產業和集成電路產業發展有關稅收政策的通知》，2004年11月國家發改委頒布《節能中長期專項規劃》，2005年3月財政部、信息產業部、國家發改委頒布（財建[2005]132號）《集成電路產業研究與開發專項資金管理暫行辦法》，2005年10月國家發改委、信息產業部、稅務總局、海關總署頒布（發改高技[2005]2136號）《國家鼓勵的集成電路企業認定管理辦法（試行）》，2006年2月國務院頒布《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》和（國發〔2006〕8號）《國務院關于加快振興裝備制造業的若干意見》，2006年5月中共中央辦公廳、國務院辦公廳頒布《2006-2020年國家信息化發展戰略》，2006年 8月國務院頒布（國發〔2006〕28號）《國務院關于加強節能工作的決定》和信息產業部頒布（信部科[2006]309號）《信息產業科技發展“十一五”規劃和2020年中長期規劃綱要》，2009年4月國務院頒布《電子信息產業調整和振興規劃》。

歷史上我國四項優惠政策的實施和電子發展基金的使用，曾極大地推動了我國集成電路產業的發展。政府對集成電路產業的知識產權保護也給予了高度重視。2006年12月信息產業部、科學技術部、國家發改委頒布《我國信息產業擁有自主知識產權的關鍵技術和重要產品目錄》，2007年1月國家發改委、科學技術部、商務部、國家知識產權局《當前優先發展的高技術產業化重點領域指南（2007年度）》。

在國發18號文實施期限屆滿之時，2011年1月12日國務院常務會議，研究部署了進一步鼓勵軟件產業和集成電路產業發展的政策措施。2月9日新春工作的第一天，國務院辦公廳以國發〔2011〕4號發布了《進一步鼓勵軟件產業和集成電路產業發展的若干政策》的通知，從稅收、投融資等方面進一步鼓勵、支持軟件和集成電路產業發展。主要精神為，一是進一步落實和完善相關營業稅優惠政策，二是強化投融資支持。中央預算內投資支持符合條件的集成電路企業技術進步和技術改造項目。三是發揮國家科技重大專項的引導作用，大力支持軟件和集成電路重大關鍵技術的研發，加快具有自主知識產權技術的產業化和推廣應用，鼓勵企業建立產學研用相結合的產業技術創新戰略聯盟。通知還對軟件及集成電路產業的研究開發、進出口、人才吸引、以及知識產權保護等方面提出了具體的扶持措施。通知進一步加大了對集成電路產業的扶持力度，尤其對國家批準的集成電路重大項目以及符合條件的集成電路封裝、測試、關鍵專用材料企業以及集成電路專用設備相關企業均給予相應的稅收優惠政策，使優惠政策的享受在集成電路產業領域延伸，并上升到產業鏈的戰略高度。這些在重大科技專項中巳充分得到體現。

（2）國家科技重大專項的實施引領產業技術創新并積極推動科技成果產業化。

集成電路產業是國家戰略性新興產業，是國民經濟和社會信息化的重要基礎。近些年來，我國集成電路封測產業快速發展，產業規模迅速擴大，技術水平得到提升，但與國際先進水平相比，我國集成電路封測產業發展基礎仍然薄弱，企業技術創新和自我發展能力不強，應用開發水平有待提高。2007年以來，在國務院的統一領導下，科技部會同國家發展改革委、財政部加強統籌協調和組織推動，重大專項的迅速啟動，其中“極大規模集成電路制造裝備及成套工藝”國家科技重大專項聚集了分布在北京、上海、江蘇等18個省份的產學研各類承擔單位130多家，涵蓋了電子、通信、機械、化工多個行業，發揮了“大兵團作戰”的優勢，一批前期基礎好、面廣量大、成長性好的重大攻關任務取得階段性創新成果，攻克了10多項重大關鍵技術，申請了127項專利，其中發明專利67項，部分技術填補了國內在此領域的空白，快速提升了企業競爭力，在集成電路產業鏈的發展中發揮了先導作用。

“極大規模集成電路制造裝備及成套工藝”專項封測應用工程項目是“大兵團作戰”的典型例子,它的實施不僅使研制設備價格將比進口設備低20%～30%，而且設備研發的成功也迫使進口設備廠商出現了降價的趨勢，個別研發單位已有商業化訂單,國內生產廠商有望很快參與國際競爭，改變關鍵封測設備國外企業一統天下的局面。這說明，企業抱團，把創新資源進行集聚和整合，形成產業技術創新鏈，必將為提升我國集成電路封測產業的核心競爭能力做出最大努力。

在取得重大標志性成果的同時，也推動了集成電路封測產業鏈技術創新戰略聯盟的建設，聯盟被科技部認定為開展試點工作的產業技術創新戰略聯盟。聯盟著力促進產學研用結合，對于重大產品和重大工程類項目，強調由企業牽頭承擔，同時注重發揮科研院所和高等院校的作用，鼓勵采用業主負責制、用戶考核制等實施方式，以科技重大專項為載體推進產業技術創新戰略聯盟建設，促進了科技創新與產業發展的有機結合。

技術創新已成為集成電路封測產業發展的主旋律。為進一步提升我國集成電路制造裝備、工藝及材料技術的自主創新能力，“十二五”國家科技重大專項“極大規模集成電路制造裝備及成套工藝”封測領域啟動項目已公布，并由集成電路封測產業鏈技術創新戰略聯盟組織實施。封測產業鏈技術創新戰略聯盟將繼續“重大專項為先導，以市場帶動研發，以成果推動產業”的指導思想，積極推進共同開發，加快技術進步，實現重大產品、重大工藝和新興領域的突破。

一是有重點的發展 BGA、PGA、CSP、MCP、SiP等先進封裝技術，推動多疊層多芯片系統級封裝工藝開發、新型圓片級封裝工藝技術開發、多目標先進封裝和測試公共服務平臺開發、高性能CPU封裝技術、多圈陣列四邊無引腳(MIS)封測技術、高密度硅穿孔(TSV)封裝工藝技術、高功率高導熱及低成本封測工藝技術、無線RF射頻電路封裝測試技術、高密度細間距的倒裝封裝工藝技術、300mmWLP圓片級封裝、BGA/CSP BGA封裝、汽車電子產品/MEMS封裝以及三維封裝、系統集成技術等代表封測技術發展趨勢基礎技術和關鍵產品發展。

二是加強封測業的技術創新，具備SiP產品的大生產能力。重點支持系統級封裝SiP關鍵技術，推進超薄片芯片封裝、超細節距封裝等先進封裝測試工藝技術和設計技術開發，扶持硅穿孔封裝技術、封裝銅互連技術、多層高密度三維系統封裝技術和傳感器等新興產品封裝基礎技術研發，實現適應4C融合、智能傳感等國家電子產業戰略發展需要的多樣化封裝、高端封裝、系統級封裝和IGBT等重點產品產業化。同時致力于使用綠色環保材料、技術的集成電路封測產品產業化和技術開發，致力于采用低功耗材料、高能效設計的封測產品技術產業化發展和技術開發。重點開展三維系統級封裝/3D IC系統集成與設計技術產業化和應用，推進綠色低碳集成電路產品封測技術開發和應用；推進新型醫療電子技術、柔性電子等新型電子產品封測技術開發。