供不应求的ABF载板

原创龚佳佳半导体行业观察

众所周知，半导体是一个非常典型的周期性行业，这个特征从上游的设备、材料，到芯片设计，再到晶圆制造，整个产业链都表现得淋漓尽致，哪怕仅仅是芯片封装中所需要的小小ABF载板也不例外。

十年前，由于台式机、笔记本电脑市场的消退，致使ABF载板严重供过于求，整个产业都陷入了低潮，但在十年后，ABF产业却战火重燃。高盛证券指出，ABF载板供给缺口将由去年的15%提高至今年的20%，并应会持续到2023年以后。更有数据显示，即使到了2025年，ABF的供需缺口仍有8.1%。

图源：兆丰国际汇整

兜兜转转，那么这次，是什么再次吹响了ABF载板“反攻号角”？

“大功臣”先进封装

先进封装，大家应该都不陌生。近些年，随着芯片工艺制程不断向前推进，为了继续延续摩尔定律，先进封装应运而生，并成为各大IDM厂和晶圆厂争相进入的战场。而先进封装之所以能成为推动ABF载板发展的大功臣，就要从ABF载板开始说起。

什么是ABF载板？所谓ABF载板是IC载板中的一种，而IC载板又是一种介于IC半导体及PCB之间的产品，作为芯片与电路板之间连接的桥梁，可以保护电路完整，同时建立有效的散热途径。

图源：stockfeel

根据基材的不同，IC载板可以分为BT 载板和ABF载板，相较于BT载板，ABF材质可做线路较细、适合高脚数高讯息传输的IC，具有较高的运算性能，主要用于CPU、GPU、FPGA、ASIC等高运算性能芯片。

图源：stockfeel

上文提到，先进封装是为延续摩尔定律而生，原因在于先进封装能协助芯片整合在面积不变下，促成更高的效率，透过chiplet封装技术，将来自不同制程、不同材料的个别芯片设计置于中介层基板之上的异质整合技术，要将这些芯片整合在一起，就是需要更大的ABF载板来放置。换言之，ABF载板耗用的面积将随chiplet技术而变大，而载板的面积越大，ABF的良率就会越低，ABF载板需求也会进一步提高。

图源：Cadence

目前，先进封装技术包括FC BGA、FC QFN、2.5D/3D、WLCSP、Fan-Out等多种形式，其中，FCBGA凭借内部采FC、外部采BGA的封装方式，成为目前主流的封装技术。作为ABF载板应用较多的封装技术，FCBGA I/O数量达到32~48，因而拥有非常优异的性能与成本优势。此外，2.5D封装的I/O数量也相当高，是2D FC封装的数倍以上，在显著提升高阶芯片效能的同时，所需的 ABF载板也变得更为复杂。

以台积电的CoWoS技术为例，从2012年首度推出至今，根据Interposer的不同，这项封装技术已经可分为 CoWoS-S、CoWoS-R和CoWoS-L三种，目前第五代CoWoS-S已进入量产，预计于 2023年量产第六代CoWoS-S。作为先进封装技术之一，CoWoS采用了大量高阶ABF，不论面积、层数都高于FCBGA，良率也远低于FCBGA，从这方面来看，未来势必将消耗大量ABF产能。

除台积电外，Intel在2014年发布的嵌入式多芯片互连桥接(Embedded Multi-die Interconnect Bridge, EMIB)技术，其I/O数高达250~1000，提高芯片互连密度，并且将硅中介层内嵌于ABF，节省掉大面积的硅中介层。此举虽然降低了成本，但却增加了ABF的面积、层数与制作难度，将消耗更多ABF产能。据了解，Eagle Stream新平台的Sapphire Rapids将是首款具备EMIB + Chiplet的Intel Xeon数据中心产品，推估ABF消耗面量将是Whitley平台1.4倍以上。

由此可见，先进封装技术的出现毫无疑问成为了推动ABF载板需求的大功臣。

Server及AI领域需求升级

如果说先进封装技术是大功臣，那么数据中心和人工智能两大应用兴起就是头号“助力员”。当前，为满足HPC、AI、网通及各项基础建设的需求，无论是CPU、GPU、网通芯片，还是特殊应用芯片（ASIC）等关键芯片，都将加速内容升级的速度，进而往大尺寸、高层数、线路高密度这三个方向发展，而这样的发展趋势势必会拉高市场对于ABF载板的需求。

一方面，上文提到的先进封装作为提升芯片算力、降低芯片平均价格的一大利器，再加上数据中心和人工智能等领域的兴起对算力提出的全新要求，越来越多的CPU、GPU等大算力芯片开始向先进封装迈进。今年至今为止，最为震撼的应该就是3月份苹果推出的M1 Ultra芯片。

据了解，M1 Ultra采用了Apple自定义的封装架构Ultra Fusion，基于台积电InFO-L封装技术的架构，透过硅中介板连接2颗M1 Max裸晶，建构出SoC，可以最大程度缩小面积并提升性能。要知道，与此前处理器所用到的封装技术相比，M1 Ultra所采用的InFO-L封装技术需要采用大面积的ABF，所需面积为M1 Max 的两倍，且精密度要求更高。

图源：台积电

除苹果M1 Ultra芯片外，英伟达服务器GPU Hopper 与超威半导体的RDNA 3 PC GPU 都将在今年改采 2.5D 封装，今年4月，也有媒体报道，日月光先进封装切入美国一流服务器芯片厂商供应链。

兆丰国际汇整数据显示，PC CPU中，预测2022~ 2025年PC CPU/GPU ABF消耗面积分别约为11.0%和8.9% CAGR，CPU/GPU 2.5D/3D封装ABF消耗面积则分别高达36.3%和99.7% CAGR。而服务器CPU中，预测2022~ 2025年CPU/GPU ABF消耗面积约10.8%和16.6% CAGR，CPU/GPU 2.5D/3D封装ABF消耗面积约48.5%和58.6% CAGR。

图源：兆丰国际汇整

种种迹象意味着，大算力芯片向先进封装迈进将成为ABF 载板需求成长的主因。

另一方面，就是AI、5G、自动驾驶、物联网等新技术、新应用的兴起。以此前最为热门的元宇宙来说，AR/VR等头显设备作为未来元宇宙重要的入口，背后隐藏着巨大的芯片机会，而这些芯片机会也将成为推动ABF载板市场增长的新增长力。

今年年初，天风国际分析师郭明錤曾发布报告透露了苹果AR/MR设备新动向。报告显示，苹果此次的AR/MR设备将配备双CPU，分别为4nm、5nm制程，由台积电独家开发；双CPU均使用ABF载板，这也意味着，苹果AR/MR设备将采用双ABF载板。郭明錤预测，2023/2024/2025年，苹果AR/MR装备出货量分别有望达300万部、800-1000万部与1500–2000万部，对应ABF载板需求600万片/1600-2000万片/3000-4000万片。

顺便提一下，苹果对于AR/MR设备的目标是10年后可取代iPhone。数据显示，目前iPhone活跃用户超10亿人,而且始终在稳步上升，即便按照当前数据来算，未来10年，苹果至少需要售出10亿台AR装置，这就意味著仅仅苹果AR/MR设备所需要的ABF载板数量就超过20亿片。

随着谷歌、Meta、亚马逊、高通、字节跳动等各大巨头的加入，未来市场竞争只会更激烈，带动着ABF载板的需求也将更为旺盛。

图源：IDC

六大厂商齐扩产

面对如此强劲的市场增长趋势和不断扩大的供需缺口，ABF载板大厂的产能扩建也早已提上日程。

目前ABF载板主要有七大供货商，2021年供货比重分别是欣兴21.6%、景硕7.2%、南电13.5%、Ibiden 19.0%、Shinko 12.1%、AT&S 16.0%、Semco 5.1%，2022年除Semco外，其余厂商于皆有进行扩产。

欣兴电子

欣兴电子将2022年的资本支出上调至358.58亿新台币，80%-85%的资本支出将用于IC载板扩产，其中70%将用于扩大中国台湾新竹的ABF载板产能。

其杨梅厂在去年下半年先生产ABF载板的成熟制程产品，目前杨梅厂第一期已经量产，第二期第三期的装机，将在未来几个月完成，预估到2023年可以达到满载。整体欣兴今年载板增产约20%，主要还是会以ABF载板为主。

景硕科技

景硕今年前三季产能提升都是以既有的新丰厂为主，第四季起杨梅新厂可望加入，该厂主要是以生产ABF载板为主，将一直可扩充到明年第三季，景硕因ABF产能相较较小，今年估ABF产能可增三至四成。

去年10月，景硕称2022年扩产主要以ABF载板为主，资本支出暂估为80亿元，将扩充ABF载板产能达3-4成的水平。

南亚电路

南亚电路今年也是在两岸扩产，包括锦兴厂、昆山厂（主力扩BT载板），以及下半年将加入的树林厂以及昆山二期，目前树林新厂已在机台认证，接下来进行产品认证，估下半年就会投产，若速度快可能Q3底就会量产，明年Q1放量。

南亚电路板自估，今年在ABF载板部分，树林一期产能可以多一成，昆山二期也可以多一成的产能，整体来看，今年产能可以较去年多出二成，而随着明年第一季新产能大放量，南亚电路板ABF载板产能可以多出三成。

Ibiden（揖斐电）

2021年4月，揖斐电宣布，为了应对旺盛的客户需求，计划对旗下河间业务场（岐阜县大垣市河间町）投资1,800亿日元、增产高性能IC封装基板。上述增产工程预计于2023年度完工量产。此外，其位于日本岐阜县大野町的新工厂，则预计最快量产时间在2025年。

Shinko（新光电工）

Shinko去年10月宣布，计划在千曲市建设新工厂，以扩大倒装芯片型封装的生产能力。2022～2025年的投资额为1400亿日元，通过资本投资的产能预计将比以往增加50%。今年5月，Shinko宣布，将在长野县千曲市建设的新工厂将于2024年度下半年启动。

Shinko表示，在全球半导体需求不断增长的情况下，将主要扩大面向高性能半导体的FCBGA封装基板的生产。

AT&S（奥特斯）

去年6月，AT&S AG 计划在获得监事会批准后，在东南亚建立新的 IC 基板生产基地。据了解，该计划投资总额高达 17 亿欧元，用于2021 年至 2026 年期间在东南亚地区为高性能处理器生产 ABF 基板，生产场地总面积约为 200,000 平方米，计划于2024年底开始量产。

据悉，AT&S目标是在2025年跻身全球三大ABF载板供货商，去年3月决定全面扩大重庆的 ABF 基板生产面积，并为此追加了大约 2 亿欧元的投资预算，今年也将专注重庆三厂产能的释放。

图源：AT&S

写在最后

虽然上述ABF大厂皆已展开扩产计划，但是由于产能释放需要时间，且上游关键材料ABF基膜产能增速较低，限制了ABF载板产能释放，更重要的是，由于芯片面积增大致使当前ABF良率降低，叠加半导体行业自身的周期性特征，未来ABF载板会如何发展，依旧是个未知数。

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