技術創(chuàng)新成為集成電路封測產(chǎn)業(yè)發(fā)展主旋律

集成電路封測產(chǎn)業(yè)鏈技術創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長 于燮康

由于國內集成電路封測產(chǎn)業(yè)總體技術落后、未成規(guī)模，而先進技術又被國外的少數(shù)大企業(yè)所壟斷，再加上國內封測企業(yè)競爭激烈，在分割狀態(tài)下被國外企業(yè)各個擊破，最終整體受制于人。在國家集成電路產(chǎn)業(yè)振興調整和規(guī)劃實施的指引下，企業(yè)加大科技研發(fā)及知識產(chǎn)權投入，調整并加快實施一批產(chǎn)業(yè)需求迫切、研究基礎好、有望快速實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的創(chuàng)新項目，已成為國內集成電路封測產(chǎn)業(yè)界的共識和剛需。我國集成電路封測產(chǎn)業(yè)要追求自主創(chuàng)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(fā)平臺來整合國內優(yōu)勢資源，聯(lián)合攻關集成電路封測產(chǎn)業(yè)領域的關鍵共性技術。

1 國內集成電路封測產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

從中國集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)?？?，封測業(yè)是國內集成電路產(chǎn)業(yè)的主體，其銷售收入一度占據(jù)產(chǎn)業(yè)整體規(guī)模的70%以上，封裝測試行業(yè)銷售收入的增長對國內集成電路產(chǎn)業(yè)整體規(guī)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(yè)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(yè)更是充滿生機。隨著IC設計和芯片制造行業(yè)的迅猛發(fā)展，國內集成電路價值鏈格局正在發(fā)生改變，三業(yè)比例逐步趨向合理,設計業(yè)和芯片制造業(yè)所占比重迅速上升，封測業(yè)比重逐步有所下降，但封測行業(yè)仍占據(jù)國內集成電路產(chǎn)業(yè)的半壁江山。2009年全球半導體產(chǎn)業(yè)因受國際金融危機的影響，我國集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模僅為1109.13億元,封裝測試業(yè)的規(guī)模仍占整個產(chǎn)業(yè)的44.92%。2010年前三季我國集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模988.31億元,同比增36.2%，其中封測業(yè)規(guī)模440.31億元,同比增40.7%，在設計、芯片制造、封測三業(yè)中增幅最大，占整個產(chǎn)業(yè)的44.55%。雖然近幾年封測業(yè)在國內集成電路產(chǎn)業(yè)中所占的比重不斷下降，并且這一趨勢還將延續(xù)，但作為集成電路產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，其重要性卻有增無減。“極大規(guī)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(chǎn)業(yè)的技術創(chuàng)新與發(fā)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(wǎng)絡通信三大領域，且以消費類電子產(chǎn)品為主。在市場上，目前國內封裝企業(yè)主要是接受客戶或母公司的委托加工訂單，服務性行業(yè)的特點決定了其極易受到市場波動的影響，從而給企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營帶來較大的風險。此外，國內測試行業(yè)目前還十分弱小，測試業(yè)務還主要集中在芯片制造和封裝企業(yè)當中，獨立的測試企業(yè)僅有10余家中小規(guī)模，根本難以滿足國內集成電路產(chǎn)業(yè)整體發(fā)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(chǎn)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(fā)展，國內集成電路市場對高端電路產(chǎn)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(chǎn)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(fā)展，適合此類芯片封裝要求的先進封裝產(chǎn)品的市場需求呈現(xiàn)強勁增長。

國內封裝測試技術創(chuàng)新能力增強。國內眾多封裝測試企業(yè)技術水平參差不齊。目前，國內本土封測企業(yè)仍然以DIP、SOP、QFP等傳統(tǒng)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(yè)已經(jīng)在SOP、PGA、BGA和CSP以及MCM等先進封裝形式的開發(fā)和應用方面取得了顯著成果。隨著科技研發(fā)持續(xù)投入，國內集成電路封裝測試企業(yè)技術創(chuàng)新能力顯著提高，創(chuàng)新封測技術及產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。無鉛化電鍍、綠色樹脂等技術已在廣泛使用，產(chǎn)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(chǎn)品的批量生產(chǎn)。長電科技、通富微電、華潤安盛、天水華天等企業(yè)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(chǎn)品已開始量產(chǎn)。尤其是長電科技已躍居全球第八大封測企業(yè),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(chǎn)業(yè)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(chǎn)、技術、工藝落后，設備陳舊，管理滯后,生產(chǎn)規(guī)模小，物耗能耗高，產(chǎn)品成本高，質量難以保證，自主知識產(chǎn)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(chǎn)業(yè)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(chǎn)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(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

此外，我國封測業(yè)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(yè)。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(tǒng)的人才更缺。

2 國內集成電路封測產(chǎn)業(yè)技術（市場）發(fā)展趨勢

未來5～10年是我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展極為關鍵的時期。為此，集成電路封測產(chǎn)業(yè)要以技術創(chuàng)新、機制體制創(chuàng)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(chǎn)業(yè)分工中，實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展。據(jù)預測，未來5年集成電路產(chǎn)業(yè)結構將進一步得到優(yōu)化，芯片設計業(yè)在行業(yè)中的比重將提高到28%，芯片制造業(yè)比重為35%，封測業(yè)比重為37%，形成較為均衡的產(chǎn)業(yè)結構。封測業(yè)將進入國際主流領域，實現(xiàn)系統(tǒng)封裝SiP、倒裝芯片F(xiàn)lip-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(guī)模生產(chǎn)能力。在硅穿孔TSV封裝、三維立體堆疊封裝、RF系統(tǒng)封裝、SiP等關鍵技術領域和傳感器等新型產(chǎn)品、IGBT等關鍵產(chǎn)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(chǎn)能擴充。

在芯片封裝領域，隨著用戶對電子系統(tǒng)或電子整機的要求日益高漲，電子系統(tǒng)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(fā)展。集成電路高密度系統(tǒng)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(jīng)濟成本和方式大幅提高系統(tǒng)集成度和性能，與SoC技術互補，實現(xiàn)產(chǎn)品和技術跨越式發(fā)展，被認為集成電路封裝測試行業(yè)的第4次革命，是集成電路產(chǎn)業(yè)的技術發(fā)展熱點之一。另外隨著能源、資源不斷消耗，世界的生態(tài)環(huán)境、能源資源儲備問題日趨嚴峻，已經(jīng)逐漸影響到人類社會的可持續(xù)發(fā)展。為消除有害物質的排放和產(chǎn)生，降低世界能源消耗速度，發(fā)展綠色環(huán)保電子封裝測試技術勢在必行。其中環(huán)保電子封裝測試技術、節(jié)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(fā)展的重要關注內容。

TSV已成為半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的技術之一，有望支持摩爾定律的進一步延續(xù)，并促進多芯片集成和封裝技術的發(fā)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(tǒng)集成技術落后，尚未形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模。3D-TSV技術的發(fā)展，除了推動封裝技術的發(fā)展，還將強烈推動相關設備、材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展，在沖擊現(xiàn)有封裝、半導體設備與材料產(chǎn)業(yè)的同時，孕育了新的TSV技術產(chǎn)業(yè)鏈。目前，構建中國特色的3D-TSV產(chǎn)業(yè)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(jù)高技術封裝產(chǎn)業(yè)領域的必由之路，關系到我國集成電路產(chǎn)業(yè)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(xù)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(chǎn)品和封測技術的快速發(fā)展；汽車電子、功率電子、智能電網(wǎng)、工業(yè)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(chǎn)品和封測技術；同時，新興的物聯(lián)網(wǎng)和醫(yī)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(chǎn)品封裝、系統(tǒng)集成封裝（SiP）產(chǎn)品形式。其中重點是適用于數(shù)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(chǎn)品。

3 集成電路產(chǎn)業(yè)政策日臻完善，“極大規(guī)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(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新

（1）集成電路產(chǎn)業(yè)作為國家戰(zhàn)略性支柱產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)業(yè)政策不斷完善并積極鼓勵和引導產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新。

2000年至今，我國集成電路產(chǎn)業(yè)政策對于中國集成電路產(chǎn)業(yè)的扶持與發(fā)展來說，是產(chǎn)業(yè)環(huán)境不斷完善的“黃金十年”。我國政府對集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展給予了一貫的高度關注，并先后采取了多項優(yōu)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(fā)布了《鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》（國發(fā)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(chǎn)業(yè)政策作了補充和完善。18號文件和51號函從鼓勵產(chǎn)業(yè)發(fā)展、稅收減免、投資優(yōu)惠、進出口政策、加速設備折舊、支持研究開發(fā)、加強人才培養(yǎng)、鼓勵設備本地化以及知識產(chǎn)權保護等多個方面對國內集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展給予了諸多優(yōu)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(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展有關稅收政策的通知》，2004年11月國家發(fā)改委頒布《節(jié)能中長期專項規(guī)劃》，2005年3月財政部、信息產(chǎn)業(yè)部、國家發(fā)改委頒布（財建[2005]132號）《集成電路產(chǎn)業(yè)研究與開發(fā)專項資金管理暫行辦法》，2005年10月國家發(fā)改委、信息產(chǎn)業(yè)部、稅務總局、海關總署頒布（發(fā)改高技[2005]2136號）《國家鼓勵的集成電路企業(yè)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(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》和（國發(fā)〔2006〕8號）《國務院關于加快振興裝備制造業(yè)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(fā)展戰(zhàn)略》，2006年 8月國務院頒布（國發(fā)〔2006〕28號）《國務院關于加強節(jié)能工作的決定》和信息產(chǎn)業(yè)部頒布（信部科[2006]309號）《信息產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展“十一五”規(guī)劃和2020年中長期規(guī)劃綱要》，2009年4月國務院頒布《電子信息產(chǎn)業(yè)調整和振興規(guī)劃》。

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

在國發(fā)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(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)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(fā)〔2011〕4號發(fā)布了《進一步鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)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(chǎn)業(yè)發(fā)展。主要精神為，一是進一步落實和完善相關營業(yè)稅優(yōu)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(yè)技術進步和技術改造項目。三是發(fā)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(fā)，加快具有自主知識產(chǎn)權技術的產(chǎn)業(yè)化和推廣應用，鼓勵企業(yè)建立產(chǎn)學研用相結合的產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。通知還對軟件及集成電路產(chǎn)業(yè)的研究開發(fā)、進出口、人才吸引、以及知識產(chǎn)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(chǎn)業(yè)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(yè)以及集成電路專用設備相關企業(yè)均給予相應的稅收優(yōu)惠政策，使優(yōu)惠政策的享受在集成電路產(chǎn)業(yè)領域延伸，并上升到產(chǎn)業(yè)鏈的戰(zhàn)略高度。這些在重大科技專項中巳充分得到體現(xiàn)。

（2）國家科技重大專項的實施引領產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新并積極推動科技成果產(chǎn)業(yè)化。

集成電路產(chǎn)業(yè)是國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)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(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)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(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎仍然薄弱，企業(yè)技術創(chuàng)新和自我發(fā)展能力不強，應用開發(fā)水平有待提高。2007年以來，在國務院的統(tǒng)一領導下，科技部會同國家發(fā)展改革委、財政部加強統(tǒng)籌協(xié)調和組織推動，重大專項的迅速啟動，其中“極大規(guī)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(chǎn)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(yè)，發(fā)揮了“大兵團作戰(zhàn)”的優(yōu)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(chuàng)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(fā)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(yè)競爭力，在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展中發(fā)揮了先導作用。

“極大規(guī)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(zhàn)”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(fā)的成功也迫使進口設備廠商出現(xiàn)了降價的趨勢，個別研發(fā)單位已有商業(yè)化訂單,國內生產(chǎn)廠商有望很快參與國際競爭，改變關鍵封測設備國外企業(yè)一統(tǒng)天下的局面。這說明，企業(yè)抱團，把創(chuàng)新資源進行集聚和整合，形成產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新鏈，必將為提升我國集成電路封測產(chǎn)業(yè)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(chǎn)業(yè)鏈技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的建設，聯(lián)盟被科技部認定為開展試點工作的產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。聯(lián)盟著力促進產(chǎn)學研用結合，對于重大產(chǎn)品和重大工程類項目，強調由企業(yè)牽頭承擔，同時注重發(fā)揮科研院所和高等院校的作用，鼓勵采用業(yè)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(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟建設，促進了科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有機結合。

技術創(chuàng)新已成為集成電路封測產(chǎn)業(yè)發(fā)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(chuàng)新能力，“十二五”國家科技重大專項“極大規(guī)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(chǎn)業(yè)鏈技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟組織實施。封測產(chǎn)業(yè)鏈技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟將繼續(xù)“重大專項為先導，以市場帶動研發(fā)，以成果推動產(chǎn)業(yè)”的指導思想，積極推進共同開發(fā)，加快技術進步，實現(xiàn)重大產(chǎn)品、重大工藝和新興領域的突破。

一是有重點的發(fā)展 BGA、PGA、CSP、MCP、SiP等先進封裝技術，推動多疊層多芯片系統(tǒng)級封裝工藝開發(fā)、新型圓片級封裝工藝技術開發(fā)、多目標先進封裝和測試公共服務平臺開發(fā)、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(chǎn)品/MEMS封裝以及三維封裝、系統(tǒng)集成技術等代表封測技術發(fā)展趨勢基礎技術和關鍵產(chǎn)品發(fā)展。

二是加強封測業(yè)的技術創(chuàng)新，具備SiP產(chǎn)品的大生產(chǎn)能力。重點支持系統(tǒng)級封裝SiP關鍵技術，推進超薄片芯片封裝、超細節(jié)距封裝等先進封裝測試工藝技術和設計技術開發(fā)，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(tǒng)封裝技術和傳感器等新興產(chǎn)品封裝基礎技術研發(fā)，實現(xiàn)適應4C融合、智能傳感等國家電子產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展需要的多樣化封裝、高端封裝、系統(tǒng)級封裝和IGBT等重點產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化。同時致力于使用綠色環(huán)保材料、技術的集成電路封測產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化和技術開發(fā)，致力于采用低功耗材料、高能效設計的封測產(chǎn)品技術產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和技術開發(fā)。重點開展三維系統(tǒng)級封裝/3D IC系統(tǒng)集成與設計技術產(chǎn)業(yè)化和應用，推進綠色低碳集成電路產(chǎn)品封測技術開發(fā)和應用；推進新型醫(yī)療電子技術、柔性電子等新型電子產(chǎn)品封測技術開發(fā)。