导图社区 半导体在AI 机器人应用 投资研究
这是一篇关于半导体在AI 机器人应用的思维导图,介绍了半导体在机器人不同部件及AI应用中的情况,包括机器人硬件模块以及AI相关的芯片、内存和封装技术等。
编辑于2025-12-05 11:50:47半导体在AI 机器人应用
机器人
人形机器人硬件核心模块
在Optimus整机的BOM中,FSD芯片及套件、六维力矩传感器、行星滚柱丝杠、谐波减速器、无框电机价值量位列前五,分别占整机价值的比重为22.86%、16.73%、14.85%、8.54%、7.85%。
无框电机在Optimus上应用数量达到28个,空心杯电机的应用数量为34个
环境感知模块
各类传感器
IMU
电子皮肤(柔性触觉传感器)
六维力矩传感器
硅应变片是传感器的核心,也是其价值的主要组成部分,每个六维力矩传感器通常需要使用约30-40个应变片(成本占比约50%)。是将单晶硅切片、研磨、腐蚀压焊引线,最后粘贴在聚酰亚胺(PI)的衬底上制成的
柯力传感为应变式传感器
低端应用占比较大:称重传感器相配套的称重仪表
公司已拥有较为丰富的应变式传感器产品矩阵。占市场25%占比
中行电测市占率50%
国内企业虽在中低端市场占据大部分市场份额,但在工业控制领域,高端产品仍由海外企业主导,仍存较大的国产替代空间。
目前,海外主要厂商包括 ATI、HBM、Vishay、OnRobot、Robotous、Sintokogio 等,国内厂商包括坤维科技、宇立 SRI、海伯森、鑫精诚、柯力传感、蓝点触控等。其中,坤维科技六维力传感器准度(含串扰 crosstalk)可达 0.3%-0.5%FS。宇立的产品已进入海外核心客户供应链。海伯森 HPS-FT 系列六维力传感器获得全球协作机器人大厂(universal-robots)独家认证,成为国内首家获得“UR+”官方认证的高端智能化传感器研发生产企业。柯力传感的六维力传感器目前处于小批量试制阶段。
激光雷达
毫米波雷达
3D摄像头
智能AI芯片模块
AI芯片
存储器(HBM)
运动控制模块
控制器
自研为主
伺服系统
无框电机属于伺服电机的一种,是驱动人形机器人执行器工作的动力来源。
禾川科技
昊志机电
雷赛智能
步科股份
伟创电气
空心杯电机
有刷
无刷
公司
鸣志电器
雷赛智能
伟创电气
拓邦股份
精密减速器
谐波减速器
绿地谐波
双环传动
昊志机电
中大力德
斯菱股份
结构单元
材料
peek
钕铁硼永磁
钢丝绳
铬盐 合金添加剂
其他零部件
肢体骨骼
轴承
行星滚柱丝杠
贝斯特
北特科技
五洲新春
恒立液压
MEMS IMU
国外顶尖产品:
2024年4月9日霍尼韦尔 i300 IMU 的价格为 2074美元/个
惯性传感主要市场玩家情况:
MEMS已成为惯性传感领域主要的技术路线
从 MEMS 惯性传感器的市场格局来看,国际厂商如 HoneyweI1、ADI、BOSCH 等长期占据市场主要份额
目前全球主要厂商中拥有 MEMS、光纤、激光、半球谐振、动力调谐技术的厂商数量分别为 29、21、12、5、9 家(其中,拥有硅基 MEMS 技术的厂商有 27 家,拥有石英 MEMS 技术的厂商有5家,同时拥有硅基 MEMS 技术和石英 MEMS技术的厂家有3家)
在拥有 MEMS 技术的29家厂商中:
①专注于 MEMS 技术路线的共有 21 家,典型厂商包括 ADI、NXP、Sensonor、SiliconSensing、美泰科技、芯动联科等;
②在光纤、激光等技术路线上有显著优势然后切入 MEMS技术路线的共有8家,典型厂商包括Emcore、Honeywell、Northrop Grumman/Litef、Saftan 等
具体国际细分市占情况
①MEMS 加速度计市场的前五大厂商为 Robert Bosch(32%)、ST(21%)、Murata(13%)、NXPADI(11%),ADI(7%) CR5 为 84%.
②)MEMS 陀螺仪市场的前五大厂商为 TDK(24%)、ADI(18%)、Honeywell(19%)、Robert Bosch(12%).ST(10%),CR5为83%;
③IMU 市场的前五大厂商为Robert Bosch(35%)、ST(20%)、TDK(20%)、Honeywell(6%)、ADI(7%),CR5 为 88%。
④根据 KBV Research 数据,在磁力计领域 Honeywell是行业先行者,VectorNavTechnologies、Lake Shore Cryotronics、Metrolab Technology SA 等公司是关键创新者,与头部商 Honeywell 仍存在较大差距。
国内上市公司情况
国内市场份额情况
①国内 MEMS 加速度计市场份额主要被国际厂商占据,2022 年中国MEMS 加速度计市场排名前三的厂商为博世、意法半导体和 Murata,份额分别为 28%、18%和 12%。(同国际份额比例相仿)
其中,士兰微和美新半导体在本土厂商中份额最大,在中国整体市场中位列第五、第六,占比分别为 9%、7%
其余前五大本土厂商为明皜传感、矽睿科技和敏芯股份,市场份额分别为 4%、1%和<1%
本土企业总计市占比22%
②国内 MEMS 陀螺仪市场主要厂商为博世、意法、TDK 等国际巨头,国内企业有深迪半导体、美新半导体、矽睿科技等,但市场较为细分、各厂商销售额较小
③国内 MEMS IMU 市场格局相对集中,国际厂商占据垄断地位,CR3 将近 80%,CRS超过 90%。其中,博世以 33%的市场份额排名第一,ST 和 TDK 分别以 25%和 21%的市场份额紧随其后。CR5均为国外厂商,占比超93%
国内 MEMS IMU 市场的国产厂商更少日市场份额更低:2022年中国IMU 市场最大本土厂商为矽睿科技,市场份额占比为2%;其余厂商如深迪半导体等,市场份额占比均小于1%。【2021有传矽睿科技拟IPO 无后文】
上游器件
海外厂商主要包括霍尼韦尔、TDK、ST、Silicon Sensing等;国内,芯动联科目前唯一能够生产高精度MEMS传感器的国内厂商,此外正在布局自动驾驶L3级以及以上所需的IMU芯片的厂商还包括上海矽睿科技、深圳深迪半导体
公司
芯动联科
MEMS 陀螺仪和MEMS 加速度计
主要从事高性能硅基 MEMS 惯性传感器芯片的研发、测试与销售
士兰微
MEMS 陀螺仪和MEMS 加速度计
目前国内为数不多的 IDM 模式综合型半导体产品公司
敏芯股份
MEMS 加速度计
以 MEMS 传感器研发与销售为主的半导体芯片设计公司
明皜传感(苏州固锝参股)24.6.30撤回IPO申请
MEMS 加速度计
主要从事 MEMS 加速度计芯片产品的研发、设计和销售
星网宇达
MEMS 陀螺仪
致力于惯性技术开发与产业化的领军企业
理工导航(*ST导航)
MEMS 陀螺仪
主要从事惯性导航系统及其核心部件的研发、生产和销售
灿瑞科技
磁传感器
聚焦高性能、高可靠性模拟集成电路研发和销售的集成电路
纳芯微
磁传感器
设计企业,具有过硬的车规级芯片开发能力和丰富的量产
中游
IMU 是陀螺仪、加速度计、磁力计等惯性器件的组合,目前6轴和9轴 IMU 是常见的产品形态。6轴IMU 通常包含一个三轴陀螺仪和一个三轴加速度计;9 轴 IMU 是在 6轴 IMU 的基础上叠加一个三轴磁力计;10 轴 IMU 是在9轴 IMU 的基础上叠加一个气压计。目前,市场上常见的IMU产品形态为6轴和9轴
机械IMU:淘汰
光学IMU:激光 光纤等
光纤(FOG)热稳定性好 高价 体积大 磁干扰抗性差
激光(RLG)为IMU中最昂贵的 体积也最大
MEMS IMU:石英 硅基
石英高可靠性稳定性
硅基尺寸小成本低 性能参数比石英低
精度情况
按照精度 IMU分为消费级、工业级、战术级、导航级、战略级
①低精度 MEMS IMU 主要用于消费电子类的产品,如手机、游戏机、音乐播放器、无线鼠标、数码相机、硬盘保护器智能玩具、计步器、防盗系统等
②中精度 MEMS IMU 主要用于汽车级及工业级产品,在汽车领域可用于 GPS 辅助导航系统、车身稳定系统、汽车安全气囊、车辆姿态测量等,在工业领域可用于精密农业、工业自动化、大型医疗设备、机器人、仪器仪表、工程机械等
③高精度 MEMS IMU 主要用于军用级和宇航级产品,如通讯卫星无线、导弹导引头、光学瞄准系统等稳定性应用,飞机和导弹飞行控制、姿态控制、偏航阻尼等控制应用,中程导弹制导、惯性GPS 导航等制导应用,以及远程飞行器、船舶仪器、战场机器人等。
光学 IMU 因其具有更高的准确度和精度而广泛应用于航空航天、国防、海上导航和其他高精度领域
MEMS IMU 因其体积更小、成本更低、功耗更小而具有丰富的应用场景,伴随技术改进和工艺优化,MEMSIMU 性能显著提升并逐步渗透到更高性能要求的应用领域。
直接生产IMU模组的厂商,海外主要包括TDK、ST、霍尼韦尔等;国内包括芯动联科、苏州固锝。
公司
芯动联科
IMU
主要从事高性能硅基 MEMS 惯性传感器芯片的研发、测试与销售
华依科技
IMU
从事汽车动力总成智能测试设备的研发、设计、制造、销售及提供相关测试服务
士兰微
IMU
目前国内为数不多的 IDM 模式综合型半导体产品公司
苏州固锝
IMU
苏州固锝旗下明皜传感(参股21.63%)前身为美国明锐光电,在MEMS-CMOS三维集成制造方面拥有130余项专利,IMU产品性能指标国内领先,已实现头部机器人厂商送样
明皜传感在设计主芯片后由苏州固锝封装再供货,因此苏州固锝为IMU实际受益厂商。
星网宇达
IMU
致力于惯性技术开发与产业化的领军企业
理工导航
IMU
主要从事惯性导航系统及其核心部件的研发、生产和销售
中海达
IMU
公司专业从事高精度卫星导航定位系统(GNSS)软硬件产品的研发、生产、销售
下游
海外厂商主要包括U-Blox、霍尼韦尔、ADI、 诺斯罗普格鲁曼(Northrop Grumman);国内包括中海达、华测导航、华依科技、星网宇达、理工导航。
公司
华依科技
惯性导航系统/组合导航系统
从事汽车动力总成智能测试设备的研发、设计、制造、销售及提供相关测试服务
星网宇达
惯性导航系统/组合导航系统
致力于惯性技术开发与产业化的领军企业
理工导航
惯性导航系统/组合导航系统
主要从事惯性导航系统及其核心部件的研发、生产和销售
中海达
惯性导航系统/组合导航系统
公司专业从事高精度卫星导航定位系统(GNSS)软硬件产品
华测导航
惯性导航系统/组合导航系统
国内高精度卫星导航定位产业的领先企业之一
经纬恒润
惯性导航系统/组合导航系统
专注于为汽车、高端装备、无人运输等提供电子产品、研发服务及解决方案和高级别智能驾驶整体解决方案
电子皮肤
一只灵巧手的五只手指若全部配备以硅橡胶为基底的多阵列柔性触觉传感器,需要花费812美元。
据QY Research,2022年全球柔性触觉传感器市场规模为15.3亿美元,预计2029年将达53.2亿美元,CAGR达19.5%;据中商情报网,2022年全球机器人用柔性触觉传感器市场规模为2.2亿美元,预计2029年将达4.3亿美元,CAGR达10.2%。
在电子皮肤的应用中,柔性传感器和 MEMS 传感器各有千秋。柔性传感器 更适合于需要高度柔韧和可穿戴性的场合,而 MEMS 传感器则在需要精确数据和 多功能性的高端应用中更为理想。在实际应用中,将这两种传感器结合使用,可 以充分利用它们的优势,同时弥补各自的不足。例如,一个综合的电子皮肤系统 可能包含柔性传感器以提供舒适的穿戴体验和基本的感觉功能,同时利用 MEMS 传感器来提供精确的监测和复杂的数据处理能力。
分层结构
基底层—— 轻质、弹性材料(如 PDMS、PET、PI、PE 等)
作为电子皮肤的基础,提供支撑和灵活性,使设备可以贴合不规则表面。
使用的材料包括聚酰亚胺(PI)、聚酯(PET)、聚醚醚酮(PEEK)、纸张和可弯曲的玻璃等
传感器层—— 微型传感器(纳米/微米级材料)
检测压力、温度、湿度、化学物质等,实现高灵敏度和快速响应。
包括了金属薄膜、氧化铟锡(ITO)、石墨烯、氮化镓铟(EGaIn)和纳米银线(AgNWs)等材料
电路和处理器—— 微型电子电路和处理器
处理传感器层收集的数据,执行数据编码和传输。
使用了氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、聚乙烯醇(PVA)和聚偏二氟乙烯-四氟乙烯(PVDF-TFE)等材料。
能源供应—— 柔性电池、能量收集系统(如太阳能)
提供持续的电力供应,支持电子皮肤的持续运行。
接口和通信系统—— 无线通信技术(如蓝牙、NFC)
使电子皮肤可以与外部设备(如智能手机、计算机)进行数据交换。
保护层—— 防水、防尘材料
保护电子组件免受物理损伤、化学腐蚀和水分侵入,同时保持传感器对外部环境的敏感性。
公司
汉威科技(子公司能斯达)
汉威科技集团持股比例为 37.73%。,能斯达共有 138 项专利
当前公司专利技术创新趋势主要集中在材料制备及传感器性能提升方面
福莱新材(全资子公司欧仁新材料):
浙江欧仁新材料共有专利 82 项
其中包括有多项传感器方面的专利,分别是基于柔性压敏元件的拉伸传感器、一种柔性温度传感器及其制备方法、一种基于改性纸基的高灵敏度柔性压力传感器及其制备方法、热/磁屏蔽复合结构的柔性霍尔式力传感器上专利。此外,在材料制备方面,有水性压敏碳浆在制造和应用上的专利。
申昊科技
公司自 2018 年起即开始关注电子皮肤,围绕电子皮肤应用场景公司布局包括远距离的距离感知传感器、近距离的位置感知(预接触式)、触碰,接触感知(触碰式)、指尖力传感、柔性电子皮肤等方向,
AI应用
AI眼镜
雷鸟与博士成立合资公司。2024年8月29 日,雷鸟创新与博士眼镜宣布成立合资公司。双方将基于雷鸟创新在 AI+AR 眼镜领域的工程技术能力,以及博士眼镜在专业视光、设计、渠道等方面的优势,共同开展新一代 A!眼镜的研发设计、销售、营销与服务等工作,首款产品将于今年年底发布。
AI眼镜最近变化:
麦克风增量、摄像头改善、存储容量提升
音频芯片升级、音频方案体验强化
主控模块包含要素
LOT、LED、电源、摄像头、语音+视频
三种方案
系统级 SOC 方案
集成度较高,功能较多,内置支持拍摄功能的 ISP 模块
MCU 级 SOC+ISP 方案
集成度较低,需外接 ISP 芯片实现拍摄功能
小米智能音频眼镜,采用BES恒玄BES2500YP蓝牙音频SOC。
SOC+MCU 方案
适用性广,兼顾低功耗和高功耗应用,可通过系统调度有效控制续航时间
RayBan、Meta智能眼镜,采用高通AR1 SOC以及恩智浦的MCU芯片
供应链情况
ODM
歌尔股份
龙旗科技
华勤技术
天键股份
亿道信息
光学
舜宇光学
摄像头模组
水晶光电
兰特光学
宇瞳光学
波长光电
波长光电推出的AR近眼检测镜头
相关公司情况
蓝牙、MCU、SOC芯片、存储、模组
恒玄科技
智能音频 SoC 芯片龙头
小米智能音频眼镜
中科蓝讯
公司蓝牙音频芯片AB5656C2、AB5636A已分别应用于MINISO名创优品智能音乐眼镜、WITGOER智国者S03智能音频眼镜
炬芯科技
影目INMO Go智能AR眼镜搭载炬芯科技ATS3085芯片。
瑞芯微
公司三季报营收大幅增长 搭载瑞芯微旗舰级芯片RK3588S,专为文旅展陈场景打造的Xrany Space1 AR智能眼镜终端发布
佰维存储
Ray-Ban Meta ROM+RAM供应商
全志科技
soc
富瀚微
富瀚微计划2025年推出AI眼镜芯片
乐鑫科技
力芯微
电源管理芯片有用在AR/VR和AI眼镜上
敏芯股份
天猫精灵智能眼镜右侧镜腿内置两颗敏芯股份MEMS麦克风
润欣科技
公司在智能穿戴领域的SOC芯片和近场扬声器件,有应用于客户的AR眼镜和AI眼镜产品
英唐智控
MEMS微振镜
其他
晶晨股份
芯海科技
国科微
国芯科技
翱捷科技-U
博通集成
主板(除soc)
鹏鼎控股
东山精密
兆易创新
光波导技术
苏大维格
研发的衍射光波导镜片和投影屏等衍射光学器件是AR/VR及AR-HUD的核心硬件
水晶光电
在AR眼镜领域,公司掌握衍射光波导、反射式光波导及折返式多条技术路径
联创电子
公司依托多年沉淀的光学技术优势拥有成熟AR/VR的关键核心技术,比如几何光波导、衍射光波导及折叠光路镜头等
中光学
公司主要产品包括合色棱镜、TIR空气隙棱镜、手机微棱镜、功能镀膜、AR眼镜光波导等精密光学元件。
美迪凯
公司与灵犀微光于 2022 年 2 月签署了合作协议书,双方约定共同出资组建合资公司灵犀美迪凯,主营业务为智能眼镜相关的光波导、模组、整机的研发、生产和销售
太辰光
公司子公司瑞芯源生产的芯片为平面光波导芯片。
比依股份
战投理湃光晶、国内AR眼镜光波导模组生产规模最大的供应商,理湃光晶目前已投产10万级规模的生产线,并已启动投建100万级生产产能
天邑股份
参股理湃光晶
显示类芯片(micro LED)
华灿光电
三安光电
兆驰股份
乾照光电
华兴源创(检测设备)
精测电子(检测设备)
智立方(检测设备)
卡莱特(检测设备)
显示屏(中游下游)
国星光电
瑞丰光电
鸿利智汇
利亚德
洲明科技
清越科技
公司为硅基OLED AR眼镜供应屏幕。
其他
雷柏科技
公司有智能音频眼镜产品Z1 STYLE
荣旗科技
根据2024年3月7日互动易,公司在智能眼镜领域有检测装备和组装装备,客户有苹果、Meta、亚马逊。
AI芯片
国内公司
华为
昇腾 910
7nm
阿里
含光 800
12nm
百度
昆仑芯 2 代
7nm
腾讯
紫霄
12nm
海光
深算二号
壁仞科技
BR100
7nm
摩尔线程
MTT S3000
7nm
燧原科技
云燧 T20
12nm
天数智芯
天垓 100
7nm
寒武纪
Gaudi
7nm
景嘉微
JM9
CPU
海光信息
龙芯中科
HBM 高带宽内存
在HBM领域,国内受制于DRAM和先进封装量产工艺 目前HBM国产化率几乎为0 HBM生产目前仍由海外三大家(三星、海力士和美光)垄断
国内存储厂商武汉新芯(XMC)和长鑫存储(CXMT)正处于 HBM 制造的早期阶段,目标 2026 年量产
为满足巨量数据处理需求而设计的DRAM技术
工艺重点领域
通孔:硅通孔TSV
在硅片内部钻孔并填充导电材料的技术,用于创建垂直连接
TSV 是 3D 集成的关键技术,其填充效果直接关系到芯片的可靠性。TSV 制作工艺难度较大,包括打孔、沉积、电镀、CMP、减薄等诸多环节。
子工艺
深孔刻蚀设备:深孔刻蚀是 TSV 的关键工艺,目前首选技术是基于 Bosch 工艺的干法刻蚀
铜填充设备:解决高深宽比微孔内的金属化问题,提高互联孔的可靠性,系整个 TSV 工艺里最核心、难度最大的工艺;
CMP设备:TSV要求晶圆减薄至50μm甚至更薄,要使硅孔底部的铜暴露出来,为下一步的互连做准备。
键合
TCB键合
满足现阶段HBM需求
混合键合
WHY D2W:小芯片时,D2W更贵;大芯片时,W2W更贵。
Wafer to Wafer(晶圆到晶圆键合)
Die to Wafer(芯片到晶圆键合)
光滑界面对形成良好键合至关重要:为了达到这种平滑度,需要执行化学机械平坦化(CMP),对混合键合来说非常关键。
临时键合&解键合
解决超薄晶圆取放
热压临时键合
UV固化临时键合
测试
复杂结构提出更高要求
KGSD测试:主要包括逻辑芯片测试、动态向量老化应力测试、TSV测试、高速性能测试、PHY I/O测试以及2.5D SIP测试。
涉及到的设备主要有ATE机台、老化测试设备、分选机、探针台等。
公司
设备
华海清科(减薄+CMP)
拓荆科技(沉积+混合键合)
2023 年,公司首台晶圆对晶圆键合产品 Dione 300 顺利通过客户验证,并获得复购订单,复购的设备再次通过验证,实现了产业化应用,成为国产首台应用于量产的混合键合设备
2023 年公司推出的芯片对晶圆混合键合前表面预处理产品 Propus发货至客户端验证,并在当年即通过客户端验证,实现了产业化应用,成为国产首台应用于量产的同类型产品。
精智达(检测)
赛腾股份(检测)
芯源微(临时键合+解键合)
北方华创(刻蚀+沉积)
盛美上海(电镀+清洗)
光力科技(晶圆划片机)
全球排名前三的半导体切割划片装备企业
公司已与日月光、嘉盛半导体、长电科技、通富微电、华天科技等国内外封测头部企业建立了稳定的合作关系
新益昌(固晶机)
国内固晶机头部企业
封测业务涵盖 MEMS、模拟、数模混合、分立器件等领域
为华为、长电、华天科技、通富微、固锝电子、扬杰科技、韶华科技等客户群体提供定制化服务
材料
华海诚科(环氧塑封料)
先进封装中的 QFN/BGA、FOWLP/FOPLP 等因其不对称封装形式而增加了对环氧塑封料的翘曲控制要求,同时要求环氧塑封料在经过更严苛的可靠性考核后仍不出现任何分层且保持芯片的电性能良好
公司专注于向客户提供更有竞争力的环氧塑封料与电子胶黏剂产品,构建了可应用于传统封装(包括 DIP、TO、SOT、SOP 等)与先进封装(QFN/BGA、SiP、FC、FOWLP 等)的全面产品体系
公司已与长电科技、通富微电、华天科技、银河微电、扬杰科技等业内领先及主要企业建立了稳固的合作伙伴关系
联瑞新材(Low-α球硅球铝)
球形硅微粉则因其高填充、高流动、低磨损、低应力的特性大量用于高端半导体器件封装
24H1 报告期内,公司聚焦高端芯片(AI、5G、HPC 等)封装、异构集成先进封装(Chiplet、HBM)等下游应用领域的先进技术,持续推出多种性能优异的产品,加强高性能功能性粉体材料研究开发
安集科技(CMP电子化学品、电镀液及添加剂)
公司先进封装用电镀液及添加剂已有多款产品实现量产销售,产品包括铜、镍、镍铁、锡银等电镀液及添加剂,应用于凸点、重布线层(RDL)等技术
鼎龙股份(CMP电子化学品、PSPI光敏聚酰亚胺)
封装光刻胶 PSPI 是一种光敏性聚酰亚胺材料,兼具光刻胶的图案化和树脂薄膜的应力缓冲、介电层等功能,主要应用于晶圆级封装(WLP)中的凸块(Bumping)制造工艺中
2023 年 11 月,鼎龙(仙桃)半导体材料产业园投产,这标志着全球第二条、国内首条千吨级半导体显示光刻胶 PSPI 生产线正式投用
强力新材(PSPI光敏聚酰亚胺)
神工股份(硅料硅片 刻蚀用硅环)
上海新阳(电镀液及添加剂)
产品包括大马士革铜互连、TSV、Bumping 电镀液及配套添加剂。
24H1 报告期内公司电镀液添加剂相关产品销售规模快速提升,相比去年同期增长超 80%
飞凯材料(临时缝合胶)
临时键合胶作为超薄晶圆减薄、拿持的核心材料。临时键合胶主要用于 2.5D/3D 封装
雅克科技(前驱体)
高宽带存储器(HBM)在 AI 服务器上的应用不断普及,公司的半导体前驱体材料销售增长明显。
公司前驱体主要销售给三星电子、英特尔、台积电、SK 海力士、中芯国际、长江存储与合肥长鑫等国内外半导体芯片头部生产商
24年业绩大幅增长
但前驱体业务占比占整公司比重并不算特别大 24-30%
半导体化学材料(主要应该是前驱体) 23年毛利率 50.16% 24年毛利率59.09% 且24年半年报在营收上已经和23年全年差不多,毛利与营收快速增长
艾森股份(电镀液)
后端封装的电镀是指在芯片封装过程中,在三维硅通孔、重布线、凸块工艺中进行金属化薄膜沉积的过程,随着集成电路中互连层数、先进封装中对 RDL 和铜柱结构使用的增加,铜互连材料需求将持续增长。
在先进封装领域,公司先进封装用电镀铜基液(高纯硫酸铜)已在华天科技正式供应;先进封装用电镀锡银添加剂已通过长电科技的认证,尚待终端客户认证通过
2023 年度,公司电镀液及配套试剂销售收入为 1.79 亿元,同比增长 21.80%
天承科技(各类化学品)
主要产品包括水平沉铜专用化学品、电镀专用化学品、铜面处理专用化学品、垂直沉铜专用化学品、SAP 孔金属化专用化学品(ABF 载板除胶沉铜)、其他专用化学品等,应用于沉铜、电镀、棕化、粗化、退膜、微蚀、化学沉锡等多个生产环节。23 年公司研发的 RDL、bumping、TGV、TSV 等部分先进封装电镀液产品已推向下游测试验证
封测
通富微电(先进封装)
FC WLP 2.5D/3D Chiplet
华天科技(先进封装)
FC WLP 2.5D/3D Chiplet
长电科技(先进封装)
FC WLP 2.5D/3D Chiplet
气派科技(先进封装)
佰维存储(先进封装)
华润微(先进封装)
晶方科技
蓝箭电子
华宇电子(申报)
利普新(申报)
代工
武汉新芯(IPO问询)
先进封装
以 FCBGA、SiP、FOPLP、Chiplet、2.5D/3D 为代表的先进封装成为延续摩尔定律及推动产业发展的重要环节。
以是否使用引线框架来区分传统封装与先进封装
传统封装采用引线框架封装
传统封装中封测设备主要对应引线键合工艺中的八大工序:背面减薄、晶圆切割、贴片、固化、引线键合、模塑密封、切筋成型、FT 测试。
按照工艺流程。传统封测需要的设备包括:减薄机/贴膜机、晶圆安装机/划片机/清洗设备、贴片机、固化设备、引线键合机、塑封机、切筋成型机以及分选机和测试机
先进封装采用基板封装
引线键合封装基板
倒装封装基板
①随着堆叠层数增加,为保证芯片体积较小,对于减薄设备精度提出要求(CMP)
②在异构集成设计中,制造小芯片需要更多切割和贴合,使得划片机、贴片机的用量和精度提升。
③异构集成中需要对每个裸片进行测试,系统集成后还需要整体测试,也增加了测试设备需求
先进封装对于固晶机、晶圆减薄机、晶圆划片机和键合机等后道设备提出更高要求。
基板
BT基板
稳定尺寸、防止热胀冷缩、改善设备良率
主要应用于存储芯片、MEMS 芯片、RF 芯片与 LED 芯片中。
ABF 基板
线路较细,适合高脚数高传输的 IC,但材料易受热胀冷缩影响。
主要用于 CPU、GPU、FPGA、ASIC 等高性能计算(HPC)芯片的 FC 封装
ABF 基板目前主要由中国台湾和日本主导,2021 年,全球 ABF 市场份额前五的国家或地区分别为中国台湾39.4%、日本36.8%、韩国10.1%、澳大利亚8.8%、中国大陆 1.9%。
2021 年全球 ABF 基板市场规模占封装基板比重达 38%。据 YOLE 数据,ABF 基板市场规模在连续几年保持两位数增速后,于 2021 年达到 47.6 亿美元
2021 年排序中,前十名为欣兴电子(中国台湾)、ibiden(日本)、semco(韩国)、南亚电子(中国台湾)、shinko(日本)、景硕科技(中国台湾)、simmtech(韩国)、AT&S(澳大利亚)、daeduck(韩国)、Kyocera(日本)
玻璃基板
有望成为下一代封装基板,预计 2030 年前实现量产。
在成本、性能方面具备诸多优势
发展玻璃基板的关键技术包括玻璃通孔成孔TGV、通孔填充、高密度布线
玻璃基板(GCS),包括:大尺寸超薄面板玻璃易于获取;板级封装比晶圆级封装能一次封装更多芯片,也能避免边缘材料的损失;平整的表面支持更精细的 RDL;优良的电学性能支持高速传输,也能减少损耗。玻璃基板目前处于前期技术导入阶段,短期市场规模存在较大不确定性。
公司
沃格光电
子公司通格微布局芯片级玻璃基板
深南电路
公司封装基板产品覆盖种类广泛多样
BT 类封装基板
FC-BGA 封装基板
CoWoS
算力需求随大模型推出爆炸式提升,GPU 等 AI 芯片深度受益。搭载硅中介层的 CoWoS 封装性能优异,适用于高性能计算领域,目前已演进五代,不断增加其中介层面积以及内存容量(HBM)
对于 GDDR,32 个引脚只需要铜线相连即可,不需要单独做微缩处理;而 HBM 引脚数多达 1024 个。2012 年,台积电开发出可实现异构封装的 CoWoS,2014年 AMD 与SK 海力士合作开发TSV(Through Silicon Via)HBM 产品,采用 HBM的产品开始正式发布。
随CoWoS 封装供不应求,台积电不断上修产能预计,2024 年底或达到月产 4 万片。三星和英特尔已完成 2.5D/3D 封装布局,传统封测大厂加速进入 CoWoS 工艺段。
生产 CoWoS 涉及诸多工艺的know-how,产业链分工背景下,提升工艺良率需要两部分厂商通力合作。合作制造 CoWoS 的方式得到的成品价格或远高于台积电。
众多高级GPU 芯片借助台积电CoWoS 封装集成。英伟达畅销GPU:A100、 A30、A800、H100、H800、H200 和 GH200 等均采用台积电 CoWoS-S 封装工 艺。
主流 GPU 芯片的 HBM 用量提升。英伟达 A100 芯片内存分 40GB 和80GB两个版本,分别采用 5 颗 HBM2 或 HBM2E;H100PCIe 版本内存 80GB,使用 5颗 HBM2E;H200 内存 141GB,使用 6 颗 HBM3E;最新发布的 B100 和 B200内存达到 192GB,使用8 颗HBM3E。
中硅中阶层先由 TSV 技术形成联通上下的通孔,再使用 RDL 形成高密度布线,因此信号可以经由硅中阶层高速传输
CoWoS 的核心就是将不同的芯片堆叠在同一个硅中阶层以实现多芯片高性能互联。
英伟达 H20 为目前可在中国销售的最高性能产品。
理论上H100 比H20 的速度快 6.68倍
SemiAnlaysis 预测英伟达有望在 2025 财年交付超过100 万个 H20 芯片,预计每个芯片售价为 1.2-1.3 万美元。H20 应用 CoWoS 封装技术。
封测市占情况
2023 年全球半导体委外封测(OSAT)营收前十大企业合计占比 77.65%份额
其中,中国台湾有 5 家(日月光、力成科技、京元电、南茂科技、颀邦科技),市占率累计37.73%
中国大陆有 4 家(长电科技、通富微电、天水华天、智路封测),市占率累计 25.83%
华天科技、甬矽电子等企业重点布局国内市场
长电科技和通富微电等企业积极布局海外市场
美国有 1 家(安靠科技),市占率14.09%