技术创新成为集成电路封测产业发展主旋律

集成电路封测产业链技术创新联盟秘书长 于燮康

由于国内集成电路封测产业总体技术落后、未成规模，而先进技术又被国外的少数大企业所垄断，再加上国内封测企业竞争激烈，在分割状态下被国外企业各个击破，最终整体受制于人。在国家集成电路产业振兴调整和规划实施的指引下，企业加大科技研发及知识产权投入，调整并加快实施一批产业需求迫切、研究基础好、有望快速实现产业化的创新项目，已成为国内集成电路封测产业界的共识和刚需。我国集成电路封测产业要追求自主创新，要突破技术瓶颈，其出路在于能否建立一个“立足应用、重在转化、多功能、高起点”的共享研发平台来整合国内优势资源，联合攻关集成电路封测产业领域的关键共性技术。

1 国内集成电路封测产业发展现状

从中国集成电路产业规模看，封测业是国内集成电路产业的主体，其销售收入一度占据产业整体规模的70%以上，封装测试行业销售收入的增长对国内集成电路产业整体规模的扩大起着极大的带动作用。特别是近几年来随着国内本土封装测试企业的快速成长以及国外半导体公司向国内大举转移封装测试能力，中国的集成电路封装测试行业更是充满生机。随着IC设计和芯片制造行业的迅猛发展，国内集成电路价值链格局正在发生改变，三业比例逐步趋向合理,设计业和芯片制造业所占比重迅速上升，封测业比重逐步有所下降，但封测行业仍占据国内集成电路产业的半壁江山。2009年全球半导体产业因受国际金融危机的影响，我国集成电路产业规模仅为1109.13亿元,封装测试业的规模仍占整个产业的44.92%。2010年前三季我国集成电路产业规模988.31亿元,同比增36.2%，其中封测业规模440.31亿元,同比增40.7%，在设计、芯片制造、封测三业中增幅最大，占整个产业的44.55%。虽然近几年封测业在国内集成电路产业中所占的比重不断下降，并且这一趋势还将延续，但作为集成电路产业的重要组成部分，其重要性却有增无减。“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”国家科技重大专项的关键封测应用工程等项目的启动推动了集成电路封测产业的技术创新与发展。

国内集成电路封装测试市场的主要需求来自于计算机、消费电子、网络通信三大领域，且以消费类电子产品为主。在市场上，目前国内封装企业主要是接受客户或母公司的委托加工订单，服务性行业的特点决定了其极易受到市场波动的影响，从而给企业的生产经营带来较大的风险。此外，国内测试行业目前还十分弱小，测试业务还主要集中在芯片制造和封装企业当中，独立的测试企业仅有10余家中小规模，根本难以满足国内集成电路产业整体发展的要求。就封装形式来讲，国内市场仍以DIP、SOP（SSOP、TSOP）、QFP（LQFP、TQFP）等中低端产品为主，但随着平板电视、信息家电和3G手机等消费及通信领域技术的迅猛发展，国内集成电路市场对高端电路产品的需求不断增加，IC设计公司和整机厂对 QFN、MCM（MCP）、BGA、CSP、SiP、WLP、3D等中高端封装技术产品的需求明显增强。随着TD-SCDMA(3G手机标准)与CMMB（中国移动多媒体广播）两大自主标准与技术的融合与发展，适合此类芯片封装要求的先进封装产品的市场需求呈现强劲增长。

国内封装测试技术创新能力增强。国内众多封装测试企业技术水平参差不齐。目前，国内本土封测企业仍然以DIP、SOP、QFP等传统封装形式为主，与国际上的先进水平相比存在相当差距。但长电科技、通富微电、华润安盛、天水华天等企业已经在SOP、PGA、BGA和CSP以及MCM等先进封装形式的开发和应用方面取得了显著成果。随着科技研发持续投入，国内集成电路封装测试企业技术创新能力显著提高，创新封测技术及产品不断涌现。无铅化电镀、绿色树脂等技术已在广泛使用，产品所占比例逐年上升。在降低成本方面，铜线、细金丝及矩阵式框架等技术的研究蓬勃开展，部分技术已用于封装产品的批量生产。长电科技、通富微电、华润安盛、天水华天等企业在CSP、BGA、SiP、铜线键合、叠层封装等技术领域取得了新成果，部分产品已开始量产。尤其是长电科技已跃居全球第八大封测企业,并与清华、中科院微电子所等建立了高密度集成电路国家工程实验室。

然而，国内集成电路封测产业链整体技术水平不高，工艺、设备、材料等,难以满足市场需求已是不争的事实。生产、技术、工艺落后，设备陈旧，管理滞后,生产规模小，物耗能耗高，产品成本高，质量难以保证，自主知识产权缺失,和国际水平相比差距较大，这使得中国集成电路封测产业链的国际竞争力不强。许多量广面大、市场基础好、国外垄断的产品，尽管技术含量不算太高，但依然依赖于进口，严重制约着我国集成电路封测产业的发展。

此外，我国封测业人才短缺和流动性较大。半导体封测技术是技术含量相对较高，应用技术较强的一个行业。我国在封装设计、制造、工艺、材料、设备、微控制、失效分析、测试应用等等相关工程技术人员的缺口很大，尤其是高端封装系统的人才更缺。

2 国内集成电路封测产业技术（市场）发展趋势

未来5～10年是我国集成电路产业发展极为关键的时期。为此，集成电路封测产业要以技术创新、机制体制创新为推动力，加快缩短国际差距，以提高效益为中心，在解决国内市场巨大与国内供给能力不足的矛盾中和积极参与国际产业分工中，实现持续发展。据预测，未来5年集成电路产业结构将进一步得到优化，芯片设计业在行业中的比重将提高到28%，芯片制造业比重为35%，封测业比重为37%，形成较为均衡的产业结构。封测业将进入国际主流领域，实现系统封装SiP、倒装芯片Flip-Chip、球栅阵列封装BGA、芯片级封装CSP、多芯片封装MCP等新型封装形式的规模生产能力。在硅穿孔TSV封装、三维立体堆叠封装、RF系统封装、SiP等关键技术领域和传感器等新型产品、IGBT等关键产品取得技术突破并掌握核心技术，进一步推进封装工艺技术升级和产能扩充。

在芯片封装领域，随着用户对电子系统或电子整机的要求日益高涨，电子系统或电子整机正在朝多功能、高性能、小型化、轻型化、便携化、高速度、低功耗和高可靠方向发展。集成电路高密度系统级封装(SiP/SoP)目前已成为突破摩尔定律的一项重要技术，能够以较经济成本和方式大幅提高系统集成度和性能，与SoC技术互补，实现产品和技术跨越式发展，被认为集成电路封装测试行业的第4次革命，是集成电路产业的技术发展热点之一。另外随着能源、资源不断消耗，世界的生态环境、能源资源储备问题日趋严峻，已经逐渐影响到人类社会的可持续发展。为消除有害物质的排放和产生，降低世界能源消耗速度，发展绿色环保电子封装测试技术势在必行。其中环保电子封装测试技术、节能降耗的封装技术和低功耗设计将是未来集成电路封装测试发展的重要关注内容。

TSV已成为半导体产业发展最快的技术之一，有望支持摩尔定律的进一步延续，并促进多芯片集成和封装技术的发展。3D-TSV集成技术是微电子核心技术之一，是目前最先进，最复杂的封装技术；可以获得更好的电性能，低功耗，噪声，更小的封装尺寸，低成本，和多功能化。国内研究机构在TSV单项技术上取得了一定研究结果。但是系统集成技术落后，尚未形成产业规模。3D-TSV技术的发展，除了推动封装技术的发展，还将强烈推动相关设备、材料产业发展，在冲击现有封装、半导体设备与材料产业的同时，孕育了新的TSV技术产业链。目前，构建中国特色的3D-TSV产业链，是中国封装技术水平赶超世界先进的最好切入点，是占据高技术封装产业领域的必由之路，关系到我国集成电路产业的国际竞争力，关系到半导体技术的进一步提升。

3C电子市场作为成为我国封装测试市场的主要支撑力量，将在未来十年内继续推动高密度、高性能芯片、超小型化、多引脚的各类BGA、CSP、WLP、MCM和SiP先进封装产品和封测技术的快速发展；汽车电子、功率电子、智能电网、工业过程控制和新能源电子等市场及国家大飞机、航空航天项目，也需要更为可靠、更高性能、更为多样化的BGA、PGA、CSP、QFN封测产品和封测技术；同时，新兴的物联网和医疗电子也需要集成度更高、灵活性更强、封装形式更丰富的封测技术和新型RF射频封装、MEMS与生物电子产品封装、系统集成封装（SiP）产品形式。其中重点是适用于数字音视频相关信源与信道芯片、图像处理芯片、移动通信终端芯片、高端通信处理芯片、智能卡、电子标签芯片、信息安全芯片、微控制器芯片、IGBT芯片、等量大面广和关键集成电路/微电子器件的封装技术和产品。

3 集成电路产业政策日臻完善，“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”国家科技重大专项引领产业技术创新

（1）集成电路产业作为国家战略性支柱产业，其产业政策不断完善并积极鼓励和引导产业技术创新。

2000年至今，我国集成电路产业政策对于中国集成电路产业的扶持与发展来说，是产业环境不断完善的“黄金十年”。我国政府对集成电路产业的发展给予了一贯的高度关注，并先后采取了多项优惠措施。2000年6月，在广泛调查研究和征求意见的基础上，国务院发布了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》（国发18号文），2001年国务院又以国办函[2001]51号函的方式，对集成电路产业政策作了补充和完善。18号文件和51号函从鼓励产业发展、税收减免、投资优惠、进出口政策、加速设备折旧、支持研究开发、加强人才培养、鼓励设备本地化以及知识产权保护等多个方面对国内集成电路产业的发展给予了诸多优惠政策。2000年9月财政部、国家税务总局、海关总署颁布（财税[2000]25号）《关于鼓励软件产业和集成电路产业发展有关税收政策的通知》，2004年11月国家发改委颁布《节能中长期专项规划》，2005年3月财政部、信息产业部、国家发改委颁布（财建[2005]132号）《集成电路产业研究与开发专项资金管理暂行办法》，2005年10月国家发改委、信息产业部、税务总局、海关总署颁布（发改高技[2005]2136号）《国家鼓励的集成电路企业认定管理办法（试行）》，2006年2月国务院颁布《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》和（国发〔2006〕8号）《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》，2006年5月中共中央办公厅、国务院办公厅颁布《2006-2020年国家信息化发展战略》，2006年 8月国务院颁布（国发〔2006〕28号）《国务院关于加强节能工作的决定》和信息产业部颁布（信部科[2006]309号）《信息产业科技发展“十一五”规划和2020年中长期规划纲要》，2009年4月国务院颁布《电子信息产业调整和振兴规划》。

历史上我国四项优惠政策的实施和电子发展基金的使用，曾极大地推动了我国集成电路产业的发展。政府对集成电路产业的知识产权保护也给予了高度重视。2006年12月信息产业部、科学技术部、国家发改委颁布《我国信息产业拥有自主知识产权的关键技术和重要产品目录》，2007年1月国家发改委、科学技术部、商务部、国家知识产权局《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南（2007年度）》。

在国发18号文实施期限届满之时，2011年1月12日国务院常务会议，研究部署了进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的政策措施。2月9日新春工作的第一天，国务院办公厅以国发〔2011〕4号发布了《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》的通知，从税收、投融资等方面进一步鼓励、支持软件和集成电路产业发展。主要精神为，一是进一步落实和完善相关营业税优惠政策，二是强化投融资支持。中央预算内投资支持符合条件的集成电路企业技术进步和技术改造项目。三是发挥国家科技重大专项的引导作用，大力支持软件和集成电路重大关键技术的研发，加快具有自主知识产权技术的产业化和推广应用，鼓励企业建立产学研用相结合的产业技术创新战略联盟。通知还对软件及集成电路产业的研究开发、进出口、人才吸引、以及知识产权保护等方面提出了具体的扶持措施。通知进一步加大了对集成电路产业的扶持力度，尤其对国家批准的集成电路重大项目以及符合条件的集成电路封装、测试、关键专用材料企业以及集成电路专用设备相关企业均给予相应的税收优惠政策，使优惠政策的享受在集成电路产业领域延伸，并上升到产业链的战略高度。这些在重大科技专项中巳充分得到体现。

（2）国家科技重大专项的实施引领产业技术创新并积极推动科技成果产业化。

集成电路产业是国家战略性新兴产业，是国民经济和社会信息化的重要基础。近些年来，我国集成电路封测产业快速发展，产业规模迅速扩大，技术水平得到提升，但与国际先进水平相比，我国集成电路封测产业发展基础仍然薄弱，企业技术创新和自我发展能力不强，应用开发水平有待提高。2007年以来，在国务院的统一领导下，科技部会同国家发展改革委、财政部加强统筹协调和组织推动，重大专项的迅速启动，其中“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”国家科技重大专项聚集了分布在北京、上海、江苏等18个省份的产学研各类承担单位130多家，涵盖了电子、通信、机械、化工多个行业，发挥了“大兵团作战”的优势，一批前期基础好、面广量大、成长性好的重大攻关任务取得阶段性创新成果，攻克了10多项重大关键技术，申请了127项专利，其中发明专利67项，部分技术填补了国内在此领域的空白，快速提升了企业竞争力，在集成电路产业链的发展中发挥了先导作用。

“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”专项封测应用工程项目是“大兵团作战”的典型例子,它的实施不仅使研制设备价格将比进口设备低20%～30%，而且设备研发的成功也迫使进口设备厂商出现了降价的趋势，个别研发单位已有商业化订单,国内生产厂商有望很快参与国际竞争，改变关键封测设备国外企业一统天下的局面。这说明，企业抱团，把创新资源进行集聚和整合，形成产业技术创新链，必将为提升我国集成电路封测产业的核心竞争能力做出最大努力。

在取得重大标志性成果的同时，也推动了集成电路封测产业链技术创新战略联盟的建设，联盟被科技部认定为开展试点工作的产业技术创新战略联盟。联盟着力促进产学研用结合，对于重大产品和重大工程类项目，强调由企业牵头承担，同时注重发挥科研院所和高等院校的作用，鼓励采用业主负责制、用户考核制等实施方式，以科技重大专项为载体推进产业技术创新战略联盟建设，促进了科技创新与产业发展的有机结合。

技术创新已成为集成电路封测产业发展的主旋律。为进一步提升我国集成电路制造装备、工艺及材料技术的自主创新能力，“十二五”国家科技重大专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”封测领域启动项目已公布，并由集成电路封测产业链技术创新战略联盟组织实施。封测产业链技术创新战略联盟将继续“重大专项为先导，以市场带动研发，以成果推动产业”的指导思想，积极推进共同开发，加快技术进步，实现重大产品、重大工艺和新兴领域的突破。

一是有重点的发展 BGA、PGA、CSP、MCP、SiP等先进封装技术，推动多叠层多芯片系统级封装工艺开发、新型圆片级封装工艺技术开发、多目标先进封装和测试公共服务平台开发、高性能CPU封装技术、多圈阵列四边无引脚(MIS)封测技术、高密度硅穿孔(TSV)封装工艺技术、高功率高导热及低成本封测工艺技术、无线RF射频电路封装测试技术、高密度细间距的倒装封装工艺技术、300mmWLP圆片级封装、BGA/CSP BGA封装、汽车电子产品/MEMS封装以及三维封装、系统集成技术等代表封测技术发展趋势基础技术和关键产品发展。

二是加强封测业的技术创新，具备SiP产品的大生产能力。重点支持系统级封装SiP关键技术，推进超薄片芯片封装、超细节距封装等先进封装测试工艺技术和设计技术开发，扶持硅穿孔封装技术、封装铜互连技术、多层高密度三维系统封装技术和传感器等新兴产品封装基础技术研发，实现适应4C融合、智能传感等国家电子产业战略发展需要的多样化封装、高端封装、系统级封装和IGBT等重点产品产业化。同时致力于使用绿色环保材料、技术的集成电路封测产品产业化和技术开发，致力于采用低功耗材料、高能效设计的封测产品技术产业化发展和技术开发。重点开展三维系统级封装/3D IC系统集成与设计技术产业化和应用，推进绿色低碳集成电路产品封测技术开发和应用；推进新型医疗电子技术、柔性电子等新型电子产品封测技术开发。