半导体封装设备国产突破 ，凌波微步正面PK国际大厂

近日，半导体IC球焊设备国产厂商——凌波微步半导体科技（以下简称“凌波微步”）宣布完成数千万A轮融资，由创新工场独家投资。本轮融资将助力凌波微步快速扩充产能，加快在封装领域其他核心设备的研究开发和市场推广，从而进一步推动半导体核心设备的国产化水平与进程，助力中国半导体产业自主可控。

什么是半导体IC球焊设备？

半导体设备可以分为晶圆制造设备、封装设备、测试设备和其他，其中封装是半导体制造过程中的最后一个环节。

半导体封装工艺可以分为传统封装和先进封装，目前集成电路的封装绝大多数都采用传统封装。传统封装的一个关键工序叫做“引线键合”，或者“wire bonding”。引线键合是采用细金属线，利用热、压力、超声波能量为使金属引线与芯片焊盘和基板焊盘紧密焊合，实现芯片与基板间的电气互连和芯片间的信息互通，是集成电路封测最重要的一环。

 
图 | 凌波微步IC球焊机在客户产线自动化作业实况

而IC球焊机 (Ball Bonder)正是芯片引线键的核心设备，被誉为是封装设备的“皇冠”。“IC球焊机技术难度很高，速度精度要求接近物理极限。用一个形象的比喻，如果法拉利F430由起步加速至100公里/小时仅需4秒，那么IC球焊机的XY平台只需0.2秒，是其20倍;Z轴焊头更只需0.02秒，是其200倍。” 凌波微步CEO李焕然如是说。

“同样的，IC球焊机XY平台从100公里/小时减速至0，也只需0.2秒的时间，并且停在给定位置的±1微米范围内，直逼世界上最小的细菌——薇浆菌的长度0.3微米。” 李焕然补充道。

半导体IC球焊设备的市场分析

根据中国半导体产业协会的数据，2019年中国大陆的集成电路产业的销售额是7562.3亿元人民币，同比增长15.8%，其中封测环节的销售额2349.27亿元人民币，同比增长7.1%。2019年全球半导体设备的销售额达到596亿美元，其中，中国大陆以年增长46.6%达到173亿美元，超过了中国台湾和韩国，成为全球最大的半导体设备销售市场。

2020年，全球半导体设备销售额增长了19%，达到720亿美元。其中，中国大陆半导体设备的销售额为181亿美元，依然排在全球第一位。

 
图 | 全球半导体设备销售情况

在封测设备市场，2019年的销售额是42亿美元，2020年是50亿美元。另外，根据国际半导体协会的最新数据，2021年第二季度全球半导体设备的订单增长48%，创下249亿美元的历史新高。其中，中国大陆第二季度的半导体设备订单更是飙升79%，达到82.2亿美元。

此外，聚焦到IC球焊设备。根据创新工场投资董事兼半导体总经理王震翔的介绍，“封装设备大约占据半导体设备市场15%的份额，刨去特制设备以外，IC球焊设备则是占据封装设备市场30%的份额，是封装设备中的第一大设备，也是难度最高的。”

对此，李焕然表示，“从体量上来看，2021年全球IC球焊设备的需求量是10000台左右，大约15-16亿美元的一个市场，国内需求量高达3000-5000台。但是，在凌波微步之前，国内供应商原本数量是0。”

“凌波微步将在未来2-3年内产量攀升至1000-2000台，占据国内市场大约20%-30%的份额。等凌波微步满产能后，每年可生产1500-2000台，占据国内市场大约50%的份额。” 李焕然补充道。

凌波微步在半导体IC球焊设备中的国产突破点是什么？

凌波微步成立于2020年，是一家本土的以IC球焊机为主要产品的半导体设备制造公司，团队成员核心成员来自K&S、ASM 等企业，拥有20年以上的半导体设备行业经验。公司在深圳和新加坡设有研发中心，在江苏常熟建有生产基地，厂房面积近万平米，专注于自主研发、生产和销售半导体封装设备及提供解决方案。

图 | 凌波微步会议讨论

值得一提的是，凌波微步是靠什么赢得资本和市场的青睐的呢？主要着陆点还是“国产突破”。

众所周知，以IC球焊机为例的半导体设备产业的壁垒一直很高，因为它涉及到机械结构、运动控制、机器视觉等多交叉学科，是集高速度、高精度、稳定可靠于一体的工业机械设备。这一方面告诉我们设备国产化不容易，另一方面也揭示了国产突破的锚点是一系列综合性技术。

李焕然表示，“因为球焊机并不单纯是单方面的某一点，一定是包括运动控制、精密机械和图像处理，以及超声波技术的综合应用，每一方面都能够做到精细、做到极致，这是IC球焊机设备的要求。从国产设备来讲，首先要进入一些少线和分立器件的市场，然后逐渐拓展到增加精度、增加稳定性，拓展到多线和高端的键合市场。少线的市场比如SOP封装市场，多线就是BAG封装和存储封装市场。”

 图 | BGA封装芯片引线键合示例

“一般来讲，像SOP的市场，它的引脚的数量大约是几十条线，最多不超过50条线；它的焊盘的尺寸最小一般到55、60微米。而像BGA市场，它的焊线数量最多可能超过500条线，甚至1000条线，它的引脚的尺寸最低可能到40微米左右或者40微米以下。” 李焕然补充道。

以凌波微步为典型的国产半导体设备的未来

随着全球半导体行业的景气度提升，以及中国半导体行业的高速发展，快速拉动了我国尚处于追赶阶段的半导体设备行业，给国产设备带来了机遇。

 
图 | 引线键合设备国产化程度低示意

就像凌波微步所处的IC球焊机赛道，目前中国IC球焊机市场过往多年都是由国际厂商主导。一旦国产技术得到突破，借助市场供给不足，以及价格和本土服务的优势（据悉，凌波微步的IC球焊机每台售价约5万美金，折合30万人民币），不论是中小型的封装厂、IDM还是国内大型的封装厂，对待国产设备的态度都是很开放的。因此成立不到一年的凌波微步才能迅速领跑国产设备市场，成为国产品牌中最快达到数百台规模化量产的隐形冠军企业。

李焕然介绍，“目前，凌波微步的设备性能已与国际品牌相当，同时集合云端技术、人工智能技术，以及利用优质服务和成本优势，在竞争中有一定优势。”

写在最后

众所周知，整个半导体产业链对于人才的需求是非常大的，而对于封装设备来说，不仅是数量上的缺口，更表现在人才的质量上。目前只要是涉及到精密设备，其实国内就比国外落后很多，而落后的背后是研发投入占比的居高不下，对应的人均收入普遍偏低。

王震翔表示，“以海外的半导体设备龙头为例，平均研发投入占比大概15%，人均创收在每个人300万元左右，但是我们国内其实要差很多，所以公司需要在盈利和研发支出间做权衡，这也是导致国内公司普遍盈利性较差的原因所在。”