言
11月21日美国加码半导体先进封装行业。
从全球产业链分工上看，美国在高价值量的芯片设计环节市场占比高，我国在低价值量的芯片封装测试环节市场占比高，美国在强化高性能芯片出口限制后加码投资封装环节，有一定保护本土供应链安全的意图，对我国半导体国产替代提出了更为迫切的需求；
从先进封装的意义上看，在大算力时代背景下，以芯粒技术为代表的先进封装技术能够突破半导体摩尔定律限制，助力HBM等高性能芯片完成迭代，全球市场空间广阔。
我国当前先进封装渗透率低，未来伴随技术进一步成熟有望实现“弯道超车”，半导体企业迎来国产替代关键窗口期。
一
美国加码半导体先进封装，怎么理解？
11月21日，美国政府宣布国家先进封装制造计划（NAPMP），预计投入约30亿美元资金，专门用于资助美国芯片封装行业。本次计划的六个优先研究投资领域包括：
（1）材料和基板；
（2）设备、工具和工艺；
（3）用于先进封装组件的供电和热管理；
（4）和外界通信的光子和连接器；
（5）Chiplet生态系统；
（6）多芯片（Multi-Chiplet）系统与自动化工具的协同设计。
该计划资金来自美国《芯片与科学法案》中专门用于研发110亿美元的第一项重大研发投资。2024年初美国将宣布NAPMP的首个投资机会（针对材料和基板）。
美国为何选择在此时加码半导体先进封装？何为半导体先进封装？我们首先需要理解半导体相关基本概念和半导体产业链的全球分布情况。
大家平时在各类文章中看到“半导体”、“芯片”、“集成电路”等等提法，是否一样？
▶ 半导体狭义指的是半导体材料，既包括大家所熟知的硅、锗等元素半导体（第一代半导体材料），也包括近年来关注度持续提升的砷化镓、氮化镓、碳化硅、氧化镓等化合物半导体材料（第二代-第四代半导体材料），广义上指的就是基于半导体材料制造的各类器件产品。
▶ 集成电路（IC）是指通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻器、电容器等被动元件“集成、封装”在半导体晶片上，以执行特定功能的电路或系统。
▶ 芯片指的就是集成电路芯片，因此大多数时候，大家看到的“半导体”、“芯片”和“集成电路”是可以混用的。
按照下游需求分类是半导体一种常见的分类方法，如消费级半导体是大家平时用到的智能手机不可缺少的核心零件，车规级半导体是当前汽车智能化浪潮中越发重要的存在，军工级和航天级半导体也是卫星互联网技术的重要硬件基础。仅从下游需求看，我们就能明白半导体产业当前的高景气和重要性。再从宏观角度看，半导体产业是信息科技产业和数字经济的基石。
半导体产业链分工上，半导体的基本制造工艺可以分为设计、制造、封装和测试四个环节。
01
设计属于研发密集型。需要参与厂商不断投入研发支出用于开发新技术、推出新产品，从而保持自身竞争力；
02
材料和晶圆制造属于资本密集型。通过成长性的资本开支将企业产能不断提升，以带来未来收入和利润的增长；
03
封装+测试属于资本和劳动力密集型。封装和测试环节技术含量较低，对劳动力需求较高。
图：半导体不同制造环节价值量占比
（信息来源：德邦证券）
全球半导体产业链发展历程上，半导体产业起源于美国后，伴随地缘政治、地区产业政策、制造模式变革等多种因素，经历了三次制造重心的产业迁移。
01
第一次转移（1970s-1980s）
美国将电子产品系统装配等利润较低环节转移到日本地区，同时日本政府大力支持半导体发展，半导体产业重心逐渐转移至日本。
02
第二次转移（1980s-1990s）
日本经济泡沫破裂，美国通过广场协议限制日本半导体产业发展，半导体产业逐渐从日本转移至韩国、我国台湾地区。
03
第三次转移（2000s-2010s）
随着PC时代向手机时代过渡，我国大陆企业凭借人口红利，最早以技术含量较低的封装和测试环节为切入点进入半导体产业，历经低端制造组装承接、技术引进消化，逐步成为半导体产业新的需求和产能中心。
图：2021年半导体产业营收和净利比重
（左美右中）
（信息来源：Wind、德邦证券）
结合半导体产业链的价值量分布来看，我国目前占比最高的封装测试环节价值量占比仅6%，而美国占比最高的设计环节价值量占比高达60%，这也解释了我国半导体产业体量大、利润小的特点。
随着国产替代的不断推进，半导体相关企业有望迎来发展红利期，科创100ETF（588190）聚焦尖端科技领域，可以较好地把握半导体投资机遇。
二
什么是半导体先进封装，有何优势？
除供应链安全以外，大家可能注意到美国计划投资的是“先进封装”，“先进”二字，正是美国强化本土半导体封装投资的第二大原因。
半导体的设计和制造字面上都好理解，那么封装和测试具体有什么作用呢？
▶ 封装指对生产加工后的晶圆进行切割、焊线塑封，使电路与外部器件实现连接，并为半导体产品提供机械保护，免受物理、化学等外界影响产品的使用。
▶ 测试指利用专业设备，对产品进行功能和性能测试。简单以手机举例，把芯片封装、组装进我们的智能手机，并测试其性能，就是所谓的“半导体封测”。
那什么是“先进封装”呢？整体来说，“先进封装”是半导体产业延续“摩尔定律”的一大技术路径。“摩尔定律”指同样大小硅片上，集成电路数目每隔18-24个月就翻一番，但同时，在同样大小的硅片上集成更多电路，越来越受到物理极限的制约，导致先进芯片功耗攀升、良品率下降、成本急剧增加等“反摩尔定律”的迹象。这使得全球芯片企业开始从封装环节寻找性能和成本的平衡点，如大名鼎鼎的芯粒（Chiplet）技术。
芯粒的定义是预先制造好、具有特定功能、可组合集成的晶片，而芯粒技术则是将多个芯粒在一个封装内组装起来的解决方案。简单来说，传统的芯片设计思路可以看作在一块小木板上雕出一整间小房子，而这个房子越小就越难雕得好，而另外一种做木雕房的思路是，我先把房子的不同组成部分，比如桌子、椅子、门都雕好，再重新组装起来，相对而言，成功率和效率都会有一定的提升。
随着像芯粒技术的半导体封装技术的不断演进，半导体产业链有望迎来新的技术突破周期，科创100ETF（588190）投资价值凸显。
芯粒先进封装的优势就包括：（1）降低设计复杂度和设计成本；（2）大幅提高良品率；（3）降低芯片制造成本。
三
先进封装赋能国产半导体“弯道超车”
先进封装在算力芯片领域应用广泛。如大热的HBM芯片借助先进封装技术（TSV硅通孔技术）垂直堆叠多个DRAM，属于3D封装的范畴，很好地突破了内存速率瓶颈。2022年全球先进封装市场规模为378亿美元，至2026年有望达到482亿美元，成长空间广阔。我国当前先进封装在封装总市场中渗透率为39%，和世界平均的48.8%相比，仍有较大增长潜力。
图：全球先进封装市场增长空间广阔
图：我国先进封装渗透率提升空间大
（信息来源：国金证券）
整体来看，先进封装作为AI时代算力芯片的重要技术基础，是我国半导体产业实现“弯道超车”的重要技术路径，先进封装助力我国半导体国产替代进程。
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