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背景
集成电路封装测试是整个集成电路产业链的关键组成部分。对于封装测试产业来说，封装材料是整个封装测试产业链的基础。集成电路先进封装产品中所使用具体材料的种类及其价格虽然按照封装形式和产品种类的不同存在较大差异，但封装材料的成本一般会占到整体封装成本的40%～60%。作为实现先进封装工艺的基础和保障，先进封装中的关键材料已经日益成为制约集成电路产业发展的瓶颈之一。
先进封装中所涉及的材料及部位示意图
一、光敏材料
光敏材料，即对特定波段的光辐射敏感，吸收光子能量而发生光敏反应，并引发相应物质结构、光学特性改变的光学材料。集成电路先进封装中常用的光敏材料包括光敏绝缘介质材料和光阻材料。
其中，光敏绝缘介质材料属于主材料，在经过工艺加工后依然保留在器件上，通过光刻工艺来制造器件中必要的图形和结构，还可以作为绝缘层或介质层存在，并起到了保护信号完整性的作用；
光阻材料只是器件加工工艺过程中的耗材，主要作为光刻工艺过程中的掩模版来制造金属导电线路的图形结构，工艺过程结束之后就会采用剥离工艺去除，最后不会保留在器件上，属于辅材料。
（一）光敏绝缘介质材料
在集成电路先进封装中，光敏绝缘介质材料主要用在圆片级芯片封装（WLCSP）、扇出型圆片级封装、集成无源器件（IPD）圆片级封装上作为主要的介质材料，同时可以作为芯片的机械支撑材料。可以说，所有类型的圆片级封装产品都需要使用光敏绝缘介质材料来制造介质层。
1、光敏绝缘介质材料分类
目前，市场上虽然已经有很多不同类型的光敏绝缘介质材料，但应用于集成电路先进封装的光敏绝缘介质材料主要包括光敏聚酰亚胺（PSPI）（主链结构上同时连接亚胺环及光敏基团的高分子聚合物）和苯并环丁烯（BCB）两类。
实际上，光敏绝缘介质材料还有一些其他材料体系，包括环氧树脂、聚苯并恶唑（PBO）、芳香族含氟聚合物（Al-X）等，这些材料虽然在某些特定的封装产品中得到应用，但目前还不能在圆片级封装生产制造中大规模地取代BCB和PSPI两种材料。
2、光敏聚酰亚胺（PSPI）
光敏聚酰亚胺光刻胶是一种复合材料，包含溶剂、PSPI树脂（可光敏或非光敏）、光引发剂、添加剂，故其光敏性可能源自PSPI树脂本身或与其混合的添加剂。各成分分开来看，PSPI使用的树脂可以是聚酰亚胺或其前体如聚酰胺酸（PAA），其使用的催化剂一般包括光敏剂、增感剂、光活性催化剂及其他催化剂。
类似于传统光刻胶，光敏聚酰亚胺可分为正性和负性两种类型。正性PSPI在紫外光照射后可溶解于显影剂，而负性PSPI在光照后交联变得不溶。正性PSPI相较于负性PSPI在光刻时容易去除曝光区域，减少污染引起的错误，并提供高分辨率的图案，是未来PSPI的发展趋势。根据感光原理以及合成工艺不同，可将正负性PSPI进一步细分为若干类型，其各自特点如下表所示。
（1）市场空间
2023年全球光敏聚酰亚胺(PSPI)市场规模达到了5.28亿美元，预计2029年将达到20.32亿美元，年复合增长率（CAGR）为25.16%。
地区层面来看，中国市场在过去几年变化较快，2022年市场规模为7435万美元，约占全球的17.63%，预计2029年将达到5.6亿美元。在中国市场，光敏聚酰亚胺主要应用于OLED领域和电子封装，然而受制于国内整体封装工艺水平，整体需求量落后于韩国和台湾地区。随着国内柔性OLED产能不断释放。预计需求增长将保持高速发展。尤其是以京东方和维信诺的产能释放以后，逐步压缩韩国三星的市场份额。
中国电子材料行业协会的数据，2021年中国集成电路晶圆制造用PSPI市场规模7.12亿元，预计到2025年中国集成电路晶圆制造用PSPI市场规模将增长至9.67亿元，2021-2025年均复合增速为7.95%，整体空间较大且保持较快增长。
（2）竞争格局
全球PSPI市场被外商高度垄断，国产替代需求迫切。我国PSPI光刻胶布局较为落后，目前日本富士胶片（Fujifilm）则为目前世界上最大的PSPI材料供应商（英特尔是其主要客户），其他PSPI材料供应商还包括东丽株式会社（Toray）、HD微系统公司（HD Microsystems）、日本旭化成（Asahi Kasei）、AZ电子材料有限公司（AZ Electronics Materials）、中国台湾长兴材料、SK Materials等，上述前四家厂商市占率合计达到93%，呈现出高度垄断的市场竞争格局，国产替代需求迫切。
我国PSPI前景广阔未来可期。随着《中国制造2025》政策的推动，我国在工业、机械、电子等多个领域正逐步实现国产化替代，伴随着行业整体景气度的提升，国内从事PSPI生产的企业数量呈现出持续增长的态势，研究深度亦在不断加深。目前，多家企业已经掌握了PSPI产品的生产技术，并开始批量生产，逐渐融入下游客户的供应链体系。从国内企业近期的发展来看，PSPI产品在过去两年内实现了从无到有的关键突破。随着下游应用的不断扩大以及企业对量产工艺掌握度的提高，PSPI在我国未来的技术进步与市场拓展中，势必展现出更加广阔的发展前景。
国外企业：Fujifilm、Toray、HD微系统、AZ电子材料、旭化成等
上市公司：鼎龙股份（在2022年3季度实现批量出货）、国风新材（处于实验室送样检测阶段）、三月科技（万润股份控股）、八亿时空（完成配方开发）、强力新材（客户认证阶段）、瑞华泰（研发初期阶段）、诚志股份（正在开发中，尚未量产）、艾森股份、奥来德
非上市公司：波米科技、明士新材、东阳华芯、上海玟昕、理硕科技等
3、苯并环丁烯BCB
BCB是陶氏化学（Dow Chemical）开发的一种先进电子干法刻蚀树脂，它是通过在高分子单体中引入一定量的硅烷基团而形成的材料，这种材料组成使得BCB作为一种有机材料拥有接近无机材料性能的特点，如化学性能稳定（不易溶于丙酮）、耐高温（可承受350℃高温）、与硅衬底热失配小及机械强度高等。
BCB种类繁多，从其感光性质上进行分类可以分为光敏BCB与非光敏BCB两类。在集成电路领域内常用的是光敏BCB，光敏BCB是专门为了绝缘薄膜封装设计而开发的，也是圆片级封装制造中再布线层材料的主要选择。光敏BCB分子结构图如图10所示。
光敏BCB分子结构图
（1）市场规模
2020年，全球苯并环丁烯BCB树脂市场规模达到了0.1亿元，预计2027年将达到0.4亿元，年复合增长率(CAGR)为19.3%。
目前，Dow是全球最大的苯并环丁烯BCB树脂（benzocyclobutene resin）生产商，占有大约99%的市场份额。亚太是全球最大的市场，占有大约75%的市场份额，之后是北美和欧洲市场，分别占有大约12%和9%。
产品类型来说，目前光敏BCB树脂份额最大且增速最快，占有大约66%的市场份额。下游行业来说，目前微电子封装是最大的应用领域，占有大约78%的份额。
国内企业的达高特、明士新材有产品涉及BCB。
4、环氧树脂（Epoxy）
目前环氧树脂类型的材料正在逐步应用于扇出型圆片级封装工艺，在光敏绝缘介质材料市场中的占有率大约为10%。
基于环氧树脂的光敏绝缘介质材料的供应商和产品主要包括JSR Micro的WPR系列、陶氏化学（Dow Chemical）的Intervia系列、东京应化工业株式会社（TOK）的TMMR系列以及MicroChem的SU-8系列
5、聚苯并恶唑（PBO）
PBO是一类主链含有苯并恶唑稠杂环重复单元的耐高温芳杂环聚合物，通常为正性光敏材料，曝光部分可以在水基溶液中（一般为2.38%的TMAH）显影去除，主要用于圆片级封装中的表面涂层。
目前基于PBO的光敏绝缘介质材料的供应商和产品主要包括HD Microsystems的Pyrlin系列和住友（Sumitomo）的Sumiresin系列。
6、芳香含氟聚合物（Al-X）
该材料为美国AGC公司在2010年商业化的热固化光敏低介电常数材料，主要用于圆片级封装中的表面再布线层。
（二）光阻材料（光刻胶）
光刻胶也叫光阻材料，是微细加工技术中的关键材料之一，是指光源（含UV、准分子激光、电子束、离子束、X射线等）照射使其在某些特定溶剂中的溶解度发生变化的耐刻蚀材料。
不同于光敏绝缘介质材料，光刻胶是先进封装制造中的辅材或耗材，主要应用于先进封装再布线层中金属图形的制造等，完成后就被剥离去除，完全不留在器件上。
表 集成电路中主要使用的光刻胶
按照光刻波长，光刻胶可分为紫外光谱、g 线（436nm）、i 线（365nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm）、EUV（13.5nm）等材料。
封装用光刻胶分辨率要求为微米级的厚胶、紫外光谱、g 线、i线即可。
1、市场规模
根据 SEMI 数据，2022年全球半导体光刻胶市场规模达26.4亿美元，同比增长 6.82%，大陆半导体光刻胶市场规模为5.93 亿美元，同比增长 20.47%。
根据TECHCET统计，全球半导体光刻胶市场中，按照曝光波长分类，2022年 ArF干式和ArFi浸没式光刻胶共计占46%的市场份额，KrF和g线/i 线光刻胶市场份额分别为36%和14%。其中由于ArFi浸没式光刻胶主要用于先进制程中的多重曝光过程，因此其需求量为普通光刻胶的2-4倍，份额占比最高。
根据TECHCET数据，2022年全球ArFi浸没式光刻胶市场规模为8亿美元，ArF 干式光刻胶市场规模为2亿美元。EUV光刻胶规模增速最快，TECHCET预计其 2025年将增至2亿美元，2022-2025CAGR约为30%,其次为增速较快的依次为KrF光刻胶和ArFi光刻胶。随着半导体制程提升，ArF(包括ArFi)光刻胶及 EUV光刻胶市场有望持续高景气扩容。
根据中国电子材料行业协会，2022年中国集成电路 g/i 线光刻胶市场规模总计 9.14 亿元，其中封装用g/i 线光刻胶市场规模5.47亿元，预计 2025 年将增长至 5.95 亿元。
2、竞争格局
全球高端半导体光刻胶主要被日本和美国垄断。2022年日企全球市占率约 80%，处于绝对领先地位。主要厂商包括东京应化、JSR、富士、信越化学、住友化学等。当前我国 g/i 线光刻胶的国产化率约为 20%，KrF 光刻胶整体国产化率不足 2%，ArF光刻胶整体国产化率不足 1%，EUV 仍暂处于空白状态。
国外企业：东京应化TOK、JSR、信越化学Shin-Etsu、DuPont、富士胶片Fujifilm、住友化学和韩国东进世美肯等
上市公司：上海新阳、彤程新材、晶瑞电材、南大光电、鼎龙股份
非上市公司：徐州博康、厦门恒坤新材料、珠海基石、万华电子、阜阳欣奕华、上海艾深斯、苏州润邦半导体、潍坊星泰克、国科天骥、广州微纳光刻材料
延伸阅读：
封装材料：光敏绝缘介质材料（包括PSPI和BCB）（6350字）
二、芯片黏接材料
芯片黏接（Die Attach，DA）材料是用于芯片与芯片载体（Chip Carrier，又称基板，按照基板材料的主要构成成分来划分，可以是有机基板、金属基板、陶瓷基板、硅基板、玻璃基板等）间黏接工艺的封装材料。
芯片黏接材料单纯从价值的角度看在封装材料市场的整体份额不高，但性能在整个电子元器件中起着十分关键的作用。
图 芯片堆叠中的芯片黏接材料
传统的芯片黏接材料按黏接方法不同、材料特性不同可分为有机贴片胶（导电胶、绝缘胶）、装片胶膜（导电胶膜、绝缘胶膜）、焊料和低温封接玻璃等。
1、导电胶
导电胶是主要的芯片粘接材料，一般以高分子树脂及导电填料为主体，添加固化剂、增塑剂、稀释剂及其他助剂组成，其常用材料及功能如表1所示。
表1 导电胶的常用材料及功能
根据MarketInsights Report数据，2026年全球导电胶市场规模将达到 30亿美元。全球导电胶生产企业主要有德国汉高、日本住友、日本三键、日本日立、陶氏杜邦、美国3M等。
从竞争格局来看，全球导电胶市场呈现较高的集中度，CR3高达78%，其中汉高占比就高达60%、日立化成（11%）和住友电木（7%）。我国导电胶产量约占全球总量的40%左右，销售额占比约26%，但是我国导电胶行业产品主要集中在中低端领域。在中高端产品细分市场，国产导电胶正在逐步替代进口产品，特别是德邦科技、长春永固和上海本诺电子等为代表的国内公司成功进入了头部封测厂商的供应链体系。
国外企业：德国汉高、日本住友、日本三键（Three-Bond）、日本日立（Loctite）、陶氏杜邦、美国3M、HB富勒公司、美国FERRO公司、德国Panacol公司、德国DELO公司、美国坎特龙（Kemtron）、美国Masterbond、美国Epoxy、美国创意材料（Creative Materials）、美国Aremco Products、迪睿合（Dexerials）、昭和电工材料（Showa Denko Materials）等；
国内企业：德邦科技、长春永固和上海本诺电子等
2、导电胶膜
导电胶膜是热固型导电胶的一种，由导电粒子、树脂基体和添加剂组成，是一种具有导电性、黏接性的高分子聚合物薄膜。
2023年全球各向异性导电胶膜市场规模大约为4.85亿美元，预计2029年将达到6.84亿美元，未来几年年复合增长率CAGR为5%。
目前全球ACF市场由日韩企业垄断，包括日本迪睿合Dexerials、美国3M、韩国H&S High Tech、日立化成株式会社等，而国内企业包括宁波连森电子、深圳飞世尔等企业，主要应用在平板显示器模组（LCM）。
3、焊料
焊料是集成电路封装技术中的一种常用的互连材料，起到机械连接、电互连、热交换等作用，是一种重要的集成电路封装连接材料。
国外的主要供应商有日本千住金属工业株式会社、美国爱法公司和铟泰公司（Indium Corporation）等，千住金属工业株氏会社提供各种有铅及无铅金属焊片、焊膏、焊球及助焊剂；爱法公司提供各种有铅及无铅焊条、焊线、焊膏及助焊剂；铟泰公司提供各种焊接材料，包括高铅合金、锡锑合金、锌基合金、金基合金、铋基合金、银铟、银锡和铜锡及纳米银和纳米铜等助焊剂。
国内的主要供应商有北京康普锡威科技有限公司、廊坊邦壮电子材料有限公司、浙江亚通新材料股份有限公司等
延伸阅读：先进封装：芯片黏接材料及其发展方向（11063字）
投资笔记：电子胶黏剂投资逻辑分析（附企业名单）（6084字）
胶黏剂：汉高Die Attach、Underfill、Globe Top在半导体封装中的应用（5000字）
三、环氧塑封料（EMC）
图 塑料封装中的包封保护用塑封料示例
环氧塑封料，又称环氧模塑料，主要用于保护半导体芯片不受外界环境的影响，并提供导热、绝缘、耐湿、耐压、支撑等复合功能，是集成电路后道封装的主材料之一。
组成成分包括环氧树脂、固化剂、固化促进剂、无机填充料（硅微粉）、增韧剂、偶联剂、着色剂等助剂。
1、市场规模
根据市场研究机构Mordor Intelligence的数据，2021年全球环氧塑封料市场规模约为74亿美元，预计到2027年有望增长至99亿美元，年均复合增长率5.0%。
根据《中国半导体支撑业发展状况报告》，2021年中国大陆包封材料市场规模为73.60亿元，其中环氧塑封料市场规模为66.24亿元，同比增速达到16.83%；传统封装用环氧塑封料约62.04亿元，占比约93.7%；先进封装用环氧塑封料约4.20亿元，占比约6.3%。预计2028年，全球/大陆环氧塑封料市场规模为249/102亿元，先进封装用环氧塑封料市场规模为90/31亿元。
根据智研咨询的报告，2023年我国半导体用环氧塑封料产量为12.74万吨，需求量为19.04万吨，市场规模为93.87亿元。
2、竞争格局
据未来半导体统计，环氧塑封料市场主要被日系厂商占据，住友电木是全球最大的供应商，占据40%的市场份额，其次为日本Resonac(原蔼司蒂电工材料），两家合计产能超过10万吨。
国产环氧塑封材料（包含台资厂商）市场占比约30%，产能约为35%，国内规模较大的厂商主要有衡所华威、华海诚科、中科科化、长兴电子，此外江苏中鹏新材料、德高化成、中新泰合、飞凯新材等企业涉及环氧塑封料。
四、底部填充料
图1 倒装芯片封装结构中的底部填充料
底部填充料是集成电路倒装芯片封装的关键材料之一，起到不可或缺的作用，包括缓解芯片、互连材料（焊球）和基板三者的热膨胀系数不匹配产生的内应力，分散芯片正面承载的应力，同时保护焊球、提高芯片的抗跌落性、热循环可靠性，在高功率器件中还能传递芯片间的热量。
随着集成电路与封装制程及新材料的不断进步，新一代的封装材料与制程陆续被开发出来，包括非导电浆料（Non-Conductive Paste，NCP）、非导电膜（Non-Conductive Film，NCF）、回流固化（Reflow Curing）制程等，这些都是目前业内所积极发展的方向。
1、市场规模
根据Research And Markets统计，2022年全球底部填充材料市场规模约3.40亿美元，预计至2030年达5.82亿美元，2021年至2030年的年复合增长率约7%。
根据新思界产业研究中心发布数据显示，近年来，在手机、电脑等便携式电子产品朝小型化、微型化、薄型化方向逐步发展背景下，CSP/BGA市场的普及率不断上涨促使相关封装工艺要求不断提升。而底部填充胶作为一类重要的封装电子胶黏剂，市场需求得以持续增长。2022年全球底部填充胶市场规模约为6.1亿美元，同比增长8.9%。
2、竞争格局
底部填充料的供应商主要有日立化成（Hitachi Chemical）、纳美仕（Namics）、信越化工（Shin-Etsu）、陶氏化学（Dow Chemical）、洛德（Lord）等公司。
其中，NCP的主要供应商有汉高（Henkel）、纳美仕（Namics）、长濑产业株式会社（Nagase）、日立化成（Hitachi Chemical）、松下（Panasonic）。
NCF的供应商主要包括汉高（Henkel）、日立化成（Hitachi Chemical）、日东电工（Nitto Denko）、纳美仕（Namics）、住友（Sumitomo）。
国内企业包括东莞亚聚电子、深圳三略实业、深圳库泰克电子、湖北鼎龙控股、广东丹邦科技、烟台德邦科技、北京天山新材料、苏州天脉导热科技、东莞优邦材料、广东德聚技术等。
延伸阅读：先进封装：底部填充料及其发展趋势
五、热界面材料
导热界面材料(Thermal Interface Materials，TIM)又称为导热材料、热界面材料或接口导热材料，是一种普遍用于IC封装和电子散热的材料，用于填充微电子材料表面和散热器之间的间隙，排除其中的空气，在电子元件和散热器间建立有效的热传导通道，可以大幅度降低接触热阻，使散热器的作用得到充分地发挥。
图1 热界面材料的工作原理及分类
图3热界面材料分类
1、市场规模
根据QY Research的预测数据，近年来，全球导热界面材料市场规模持续增长，2019年全球导热界面材料市场规模达到了52亿元，预测到2026年将达到76亿元，年复合增长率为5.57%。
根据观研报告网发布的《2021年中国热界面材料市场调研报告》，2021年，中国导热界面材料市场规模预计为13.5亿元；预计到2026年中国导热界面材料市场规模将达到23.1亿元，年复合增长率为11.34%，高于全球市场增速。
2、竞争格局
目前国外热界面材料供应商主要有汉高、固美丽、莱尔德科技（Laird Technologies）、贝格斯（BERGQUIST，2014年被汉高收购）、陶氏化学（Dow Chemical）、日本信越（ShinEtsu）、富士电机（Fuji Electric）等。莱尔德科技、贝格斯产品线配置齐全；固美丽主要做相变材料；富士电机侧重于模组应用，产品热导率高；陶氏化学主要做导热硅脂。总体而言，国外供应商的热界面材料产品技术成熟，产业规模及产能大，几乎垄断了高端产品市场。
国内热界面材料供应商主要有烟台德邦科技有限公司（简称德邦）、深圳傲川科技有限公司（简称傲川）、浙江三元电子科技有限公司（简称三元电子）、依美集团（简称依美）等，技术及产品目前仍处于初级发展阶段，而且产品各有侧重。
延伸阅读：先进封装：10000字详解热界面材料及其未来发展趋势
六、硅通孔（TSV）相关材料
近年来，为了顺应先进封装技术不断向高性能、低功耗和低成本方向发展的趋势，基于硅通孔（TSV）的3D封装技术迅速发展。TSV技术是通过在芯片和芯片之间制造垂直通路，从而形成电气连接的新型互连技术。采用TSV技术能够实现芯片在三维方向的堆叠，从而提高系统集成度，缩短芯片之间的互连长度，改善信号传输速度和质量，降低功耗。
TSV技术涉及的材料除打孔的硅基体材料和填孔材料等关键的主材料外，在工艺过程中还包含绝缘层、黏附层和种子层材料等相关材料。
TSV各层结构示意图
1、TSV所涉材料与成本
——绝缘层：（1）无机介质绝缘层材料：二氧化硅、硅烷（SiH4）和正硅酸乙酯（TEOS）；（2）聚合物绝缘层材料：酚醛环氧、丙烯酸酯改性环氧、酚醛、有机硅、PI、PBO、BCB、Parylene；（3）PVD、SACVD、PECVD、喷涂、旋涂或纳米喷涂技术、PVPD、电接枝技术
——粘附层/扩散阻挡层：黏附层一般选择Ti、TiW等材料；扩散阻挡层一般选择Ti、Ta、TiN、TaN等材料；工艺涉及磁控溅射、化学镀和原子沉积技术
——种子层：主要为铜种子层，材料为高纯铜靶材和铜合金靶材。工艺涉及磁控溅射、化学镀和原子沉积技术、湿法工艺CVD
TSV工艺中临时键合/解键合、铜电镀成本占比最高。根据《ACost Model Analysis Comparing Via-Middle and Via-Last TSV Processes》论文数据，在 Via-Middle 的 TSV工艺制造成本中，临时键合/解键合与铜电镀成本占比均为17%，背面通孔显示(主要包括背面减薄和抛光、刻蚀、CVD、CMP 等)和背面RDL(主要包括 PVD、光刻、电镀等)成本占比约为 15%左右，其他关键工艺包括刻蚀、CVD、铜阻挡层 PVD等。而 Via-Last 的 TSV 工艺中，铜电镀成本占比 18%，临时键合/解键合与铜阻挡层PVD 成本占比均为 17%，背面 RDL(主要包括 PVD、光刻、电镀等)成本占比约为16%，其他核心工艺与 Via-Middle 方案类似。
2、竞争格局
目前，用于圆片级封装的光敏性聚合物绝缘层材料全部被国外厂商垄断。
市场上供应的产品有美国罗门哈斯Rohm and Hass的InterVia™8000系列，Dow Chemical的Cyclotene™4000系列，Microchem的SU-8环氧树脂材料，Dow Corning的WL-5000有机硅系列，Promerus的Avatrel®；ShinEtsu MicroSi的SINR系列，Sumitomo Bakelite的SUMIRESINEXCEL® CRC-8600、8650、8903等，FujiFilm的AP2210、AN-3310和Durimide7000聚酰亚胺（PI）系列，东丽株式会社（Toray）的Photoneece™ PI系列，Asahi Kasei EMD的Pimel™ PI系列，HD Microsystems的PI系列，Tokyo Ohka Kogyo的TMMR S2000，JSR Micro的WPR酚醛系列。
以上产品中的所用树脂主要是酚醛环氧树脂、丙烯酸酯改性环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、PI树脂、PBO树脂、BCB树脂等，且部分产品加入了纳米填料。
延伸阅读：
先进封装：硅通孔TSV之绝缘层、粘附层和种子层及未来发展方向（10275字）
半导体封装：先进封装关键技术——硅通孔（TSV）研究框架（附23页PPT）
七、电镀材料
电镀（Electroplating），也称为电沉积（Electrodeposition），是利用电流（一般为直流或脉冲电流）使电解质溶液中的金属阳离子在电极表面还原并沉积，从而形成一层薄且连续的金属或合金材料镀层的工艺。
在集成电路先进封装中，电镀工艺通常应用于基于三维集成的硅通孔、玻璃通孔（TGV）及封装通孔（TPV）等微通孔内的金属填充、面向层间（芯片与芯片间、芯片与芯片载体间）微凸点互连的金属微凸点（铜或焊料材料）的制造及圆片级封装中的再布线工艺等制程中。
铜柱凸点的电镀材料为电镀液，体系和硅通孔类似，由电镀铜基液和添加剂组成。电镀铜基液有硫酸铜和甲基磺酸铜两大体系。硫酸铜体系材料价格较低，工艺易受控制，同时电镀液对杂质不敏感，应用更为广泛。添加剂主要为整平剂、加速剂，一般不需要抑制剂。
1、市场规模
铜互联为先进封装电镀材料的最大细分市场。根据 OYResearch 统计数据，2022年全球高纯电镀液市场规模为 5.87 亿美元，同比+11.89%，预计2029 年将增长至12.03 亿美元，2022-2029年均复合增速将达到 10.79%。
我国 2022年高纯电镀液的市场规模为1.69 亿美元,2021年电镀液及配套试剂需求量为2.15万吨。预计2029年市场规模将增长至3.52亿美元，2022-2029年均复合增速将达到 11.05%，全球市场份额占比也将增长至29.23%。
需求结构方面，铜电镀液占比最高达65.13%。从产品类型和技术的角度来看铜电镀液占据行业主流，2022 年需求占比达65.13%，其次为锡电镀液和金电镀液占比分别为11.90%和5.45%。OYResearch 预计，2023-2029 年各类型电镀液将保持相对稳定的格局，市场份额比重变化不大。从产品下游应用的角度考虑，半导体用高纯电镀液占据绝大多数市场份额，2022 年需求占比达 81.53%。其次为太阳能用高纯电镀液，2022年需求占比为7.01%。
2、竞争格局
目前，电镀液市场份额依旧被国外企业占据，我国产业升级迫切。目前全球主要电镀液生产商为Umicore、MacDermid、TANAKA、Japan Pure Chemical和 BASF 等，根据 QYResearch 统计，2022 年五大厂商市场销售额合计达到 4.08 亿美元，占全球高纯度电镀液市场规模的 69.49%，行业依旧呈现寡头垄断格局。我国方面，目前国内企业生产的电镀液下游应用依旧以传统封装为主，晶圆制造和先进封装依旧被外国企业所占据，因此我国电镀液产业升级需求迫切。
中国电镀液行业的竞争格局正在经历由依赖进口向国产化转变的重要阶段。国内企业积极投身于电镀液的研发和生产，以实现对关键技术和高端产品的国产替代。目前以上海新阳为代表的厂商正不断开发新一代电镀产品并逐步开发市场进行客户导入，以抓住未来先进封装领域带来的巨大机遇。
国内企业：陶氏化学（Dow Chemical）、乐思化学（Enthone Chemical）、上村（Uyemura）、安美特（Atotech）、罗门哈斯（Rohm＆haas）、Pactech（2015年被长濑Nagase收购）等
国内企业：上海新阳、艾森股份、光华科技、三孚新材料等。
八、靶材
靶材为薄膜制备技术中的关键原材料。在超大规模集成电路的制造过程中，溅射工艺作为物理气相沉积(PVD)技术的一种重要方式被广泛应用于电子薄膜材料的制备中。该技术通过利用离子源生成的离子，在高真空环境下经过加速后形成高速离子東流对固体表面进行轰击。
此过程中，离子与固体表面原子之间发生动能交换，导致固体表面原子脱离并在基底上沉积形成薄膜。作为溅射过程中被轰击的固体即为用于沉积薄膜的原材料，称之为溅射靶材。
在倒装封装中，互连凸点的凸点下金属层及互连金属（Al、Cu等）、用于圆片级封装的再布线层的布线层（Cu）下的金属层结构和硅通孔及凸点电镀的种子层等金属薄膜都需要采用溅射工艺来制造，溅射靶材是集成电路先进封装中非常重要的金属薄膜的原材料。
随着先进封装技术的发展，在2.5D/3D 硅通孔、WLCSP、SiP等新型封装技术及微机电系统封装技术等工艺过程中，对上述薄膜材料的需求将会越来越大。
1、溅射靶材类别
凸点下金属层是凸点金属和芯片焊盘之间的连接层，从功能上考虑，至少需要包括黏附层（Adhesion Layer）、扩散阻挡层（Barrier Layer）、浸润层（Wetting Layer）和抗氧化层（Oxidation Resistance Layer）等四层结构，图3所示为凸点下金属层的典型结构示意图。
图 凸点下金属层的典型结构示意图
——常用的作为黏附层的金属材料有Cr、Ti、TiW（N）、V等；
——常用的作为扩散阻挡层的金属材料有Ti、TiW（N）、Ni、Cu、Pd、Pt等；
——抗氧化层一般选用Au
——硅通孔种子层的材料一般需要和电镀层的材料一致，选用Cu；
——硅通孔黏附/扩散阻挡层一般选用Ti、TiW、Ta、TiN、TaN等材料
再布线层的布线层下的金属层结构和凸点下金属层的结构要求基本相同。
2、市场规模
全球半导体靶材市场持续稳健增长，中国市场增速超过全球平均水平。2022年全球半导体用靶材市场的总值达到18.43 亿美元，同比+8.73%，且在 2017 至 2022年间年均复合增长率 CAGR 保持在 8.27%，表现出稳定的增长趋势。
2022年中国的半导体材料市场总值为 21 亿元,预计 2023 年将达到 23.50 亿元,同比+11.90%,2018至 2022 年间的年均复合增长率 CAGR 达到8.78%，高于全球平均增速。
3、竞争格局
从国外市场来看，呈现出高度集中的竞争格局。溅射镀膜技术源自国外，对射靶材的性能和专业应用提出了高标准要求。代表性企业如日矿金属、霍尼韦尔、东曹、普菜克斯等厂商较早进入此领域，在全球溅射靶材市场中占据领先地位，掌握约 80%市场份额。
从国内市场来看，内外资企业呈现出五五开的竞争格局。国内靶材市场中，外资企业占据 50%的市场份额，而以江丰电子、有研新材为主的内资企业占据国内市场份额的 48%，打破了美日企业在该领域的长期垄断，对推动我国实现国产替代具有重要意义。
国内靶材厂商已开始突破一系列技术壁垒，实现对部分关键靶材的国产化。国内企业如江丰电子已能够生产出满足国内外半导体制造企业需求的多种靶材产品，包括铜靶、钛靶、铝靶等，这些产品已被广泛应用于集成电路制造、平板显示生产等领域。预计随着国内企业技术实力的进一步增强和市场竞争地位的提升，中国将在全球半导体用靶材市场中占据更重要的位置。
延伸阅读：
半导体材料报告：靶材，国产替代大势，十倍空间可期（附84页PPT）
九、微细连接材料
与传统集成相比，三维集成具有更高的集成度和更小的尺寸，并可实现异质集成。三维互连是实现三维集成的关键，通过垂直方向的互连可实现微系统内各模块（处理器、存储器、数字芯片等）之间的信号传输及互连的逐级放大，最终实现与芯片载体（基板）、印制电路板等的连接。
在三维集成中，芯片与芯片的层间互连、芯片与芯片载体（基板）的互连主要通过凸点或微凸点这样的微细连接材料来实现。
目前通用的凸点按照材料成分来分，主要包括以铜柱凸点（Cu Pillar）、金凸点（Au Bump）、镍凸点（Ni Bump）、铟凸点（In Bump）等为代表的单质金属凸点和以锡基焊料为代表的焊料凸点（Solder Bump）及聚合物凸点等。
窄节距凸点尺寸与制造技术
拥有凸点制造能力的企业包括英特尔、安靠、三星电子、日月光、矽品（SPIL）、长电科技（JCET）、通富微电、华天科技、苏州晶方半导体、AEMtec、Advanced Plating Technologies on Silicon、村田（Murata）、瑞萨（Renesas）、宏茂微电子等拥有倒装封装技术能力的封装测试企业等。
延伸阅读：
先进封装：微细连接材料、助焊剂及其未来发展趋势（10006字）
十、化学机械抛光液
化学机械抛光技术（Chemical Mechanical Polishing，CMP）是集成电路制造中获得晶圆全局平坦化的一种手段，它是目前机械加工中最好的可实现全局平坦化的超精密的工艺技术。
硅通孔技术是三维集成的关键技术之一，硅通孔填充后多余的铜尤其是覆盖面铜（Cu Over-burden）等需要通过化学机械抛光技术去除。对于盲孔（Blind Via）来说，盲孔背面多余的硅需要采用化学机械抛光技术去除，以便将通孔暴露出来。在集成电路先进封装中，化学机械抛光工艺是硅通孔全套工艺制程中的关键工艺之一，其用到的主要材料是化学机械抛光液。
化学机械抛光液主要由纳米磨料和化学试剂溶液组成。纳米磨料是化学机械抛光液的主要组成部分之一，在集成电路晶圆的抛光中使用的纳米磨料主要有三类：二氧化硅、氧化铈和氧化铝，其中，二氧化硅溶胶黏度低，和化学机械抛光液中的其他成分共同作用可以提高去除速率，因此是硅通孔化学机械抛光液常使用的磨料材料。化学试剂主要有氧化剂、金属络合剂、表面抑制剂、分散剂及其他助剂等。
1、市场规模
全球 CMP 抛光液市场规模稳健增长。根据 TECHCET,2022年全球抛光液市场规模达到20亿美元，同比+5.82%，预计 2021-2025 年复合增长率为 6%。2023 年国内CMP抛光液市场规模预计将达到23亿元,预计2023-2028年复合增长率达到15%显著高于全球市场复合增速，主要得益于中国晶圆产能的快速增长。
2、竞争格局
从竞争格局来看，全球市场产品集中度较高，主要由美日企业所长期垄断，2020年占据超过65%的市场份额。其中Cabot微电子占比第一，达到 36%，其他依次为Hitachi(15%)、Fujimi(11%)、Versum(10%)。国内厂商则以安集科技为代表，逐步突破国外垄断奋起直追，2020年占据全球抛光液市场 2%的份额，2021年占据国内 30.8%的市场份额。这些抛光液供应商都有自己的硅通孔化学机械抛光液产品线，这反映出硅通孔及三维集成的应用的重要性。
延伸阅读：
投资笔记：34家CMP抛光材料企业盘点与投资逻辑（21361字）
半导体材料：抛光钻孔千回检，先进工艺技术带来CMP抛光材料新增长空间（附33页PPT）
半导体材料：CMP抛光材料中国突出重围，自主可控不断提升（附46页PPT）
半导体材料报告：CMP抛光材料国产替代势不可挡，行业龙头长线价值凸显（附24页PPT）
十一、临时键合胶
随着集成电路制造工艺特征尺寸不断缩小，加之以三维集成为代表的先进封装技术的引入，电子元器件中的晶圆的厚度越来越薄，单个晶圆的厚度需要减小到100μm甚至更薄。这些超薄晶圆在封装过程中会由于机械和热应力等因素产生翘曲或断裂。
为了防止这些损伤，通常在封装前使用某种特定的中间层材料，将超薄晶圆临时键合到一个晶圆载板上，这种工艺称为临时键合工艺（Temporary Bonding）。在临时键合工艺中，将晶圆和晶圆载板临时黏接在一起的中间层材料一般是有机黏接剂材料，称为临时键合胶。
临时键合胶是在基础黏料中加入助剂混合配比形成的。可用作基础黏料的高分子聚合物材料包括热塑性树脂（Thermoplastic）、热固性树脂（Thermoset）、光刻胶（Photoresist）等。助剂包括增黏剂、抗氧剂和流平剂等，通过改变助剂的含量和配方，可以优化和调节某些特定的材料参数。临时键合胶的材料性能主要是由基础黏料的性质决定的，因此基础黏料的选择至关重要。
按键合与解键合方式分类，又可分为热释放解键合（Thermal Release Debond）、化学释放解键合（Chemical Release Debond）、激光解键合（Laser Debond）、机械释放解键合（Mechanical Release Debond）等
1、市场规模
随着信息技术的迅速发展，对于更加先进的半导体封装技术的需求也在增加，这直接推动了对临时键合胶市场的需求增长。根据 OYResearch 数据显示，2022 年全球TBA市场规模为 13 亿元，预计 2029 年将达到 23 亿元，自 2022 年至 2029 年年均复合增长率 CAGR 为8.2%，呈现出稳健增长态势。
2、竞争格局
全球临时键合胶市场外资高度垄断。全球临时键合胶市场的主要参与者包括 3M、Daxin Materials、Brewer Science、Al Technology、YINCAE Advanced Materials、 MicroMaterials、Promernls 和 Daetec等，前三大厂商占据全球约 40%市场份额，而亚太地区是全球最大的市场，占有超过 70%的市场份额。鉴于我国大陆地区临时键合胶行业起步时间较晚，目前实现规模化量产的企业数量较少，基本处于海外垄断的竞争格局。
国内企业加快临时键合胶布局。临时键合胶市场长期以外资龙头企业 3M、达兴材料所垄断，近些年国内上市公司以鼎龙股份、飞凯材料为主正加紧临时键合胶的产品开发与客户验证导入工作，对推动临时键合胶实现国产替代具有重要意义。
此外，国内化讯半导体材料有限公司生产的Samcien®WLP TB18和Samcien® WLP TB1202等部分临时键合胶已经为国内的部分先进封装测试企业批量供货，
此外必须说明一点，临时键合技术的开发必须由材料供应商（如Thin Materials、Brewer Science、3M、TOK、Fujiflim等）与设备供应商（如EVG、SUSS等）一起，联合各大研究机构进行深度合作，从材料选择、配方调整、设备改进、工艺优化等多个方面共同研发，针对不同产品的需求提供适合的解决方案。
延伸阅读：
十二、晶圆清洗材料
晶圆清洗材料主要是指光刻胶的剥离液，根据集成电路图形化工艺的发展阶段，光刻胶剥离液可以分为四代主流产品：溶剂类光刻胶剥离液、胺类光刻胶剥离液、含氟类半水性光刻胶剥离液和过氧化氢类水性光刻胶剥离液。
1、市场规模
根据新思界产业研究中心发布数据显示，2022年全球光刻胶剥离液市场规模约为7亿美元。据QYResearch数据显示，预计2029年全球光刻胶剥离液市场规模将达到15.8亿美元
2、竞争格局
从21世纪开始，随着我国集成电路事业的快速发展，光刻胶剥离液的国产化进程取得了不错的成绩。中国的晶圆代工厂（如中芯国际、台积电、宏力半导体、华虹NEC等）主要使用紫外光刻胶剥离液，仅部分采用国外进口光刻胶剥离液，国内光刻胶剥离液大部分市场已经被国产剥离液产品占领。
国外进口光刻胶剥离液主要包括美国EKC公司的EKC265/922等系列、美国ATMI公司的ST22/ST44等和BAKER公司的ALEG380剥离液。
此外，东京应化工业株式会社、韩国东进世美肯公司、日本关东化学株式会社、日本东友FINECHEM株式会社、美国马林克罗特贝克公司、韩国三星电子公司、瑞士克拉瑞特国际有限公司、日本大金工业株式会社、韩国德成公司等均有光刻胶剥离液的相关专利及产品。
国内的光刻胶剥离液生产企业主要包括江阴市化学试剂厂、苏州瑞红、江化微电子、上海新阳、奥首材料、西陇科学、ST澄星、格林达电子、容大感光、雅克科技、新宙邦等。
然而，目前高端光刻胶剥离液产品的国产化仅为10%左右。因此内资企业要不断努力，加大合作研发的力度，尽快满足我国集成电路先进封装材料国产化需求。
延伸阅读：先进封装：晶圆清洗材料及国内外供应商分析（5834字）
十三、芯片载体材料
芯片载体材料（Chip carrier）一般又称为封装载板或封装基板，是集成电路封装的关键材料，是集成电路的重要组成部分，是裸芯片与外界电路之间的桥梁，图1所示为SiP集成封装组件图。
图1 SiP集成封装组件图
集成电路封装按照常用的芯片载体的材料可以分为金属封装、陶瓷封装和塑料封装三大类。目前集成电路95%以上都采用塑料封装，塑料封装主要应用于民用电子元器件的封装领域。只有航天、航空及军事等高可靠性需求的领域采用金属和陶瓷封装。
根据材料及应用的不同，封装基板可以分为陶瓷基板、金属基板、有机基板及硅/玻璃基板（中介转接层）等。
——陶瓷基板可分为高温共烧陶瓷（High Temperature Co-Fired Ceramics，HTCC）基板和低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-Fired Ceramics，LTCC）基板；
——金属基板是以铝、铜、铁、钼等金属板为基材，在基材上制造绝缘层和导电层（铜箔）而制成的；
——有机基板可分为以有机树脂为基材的刚性有机基板和以柔性薄膜为介质层的柔性有机基板。
IC载板是封装中的关键部件，其在低端封装中成本占比40- 50%，高端封装中占比70-80%。在高阶封装领域，IC 载板已替代传统的引线框架。
1、市场规模
随着服务器、5G、人工智能、大数据、物联网、智能驾驶等领域的快速发展，对芯片的需求持续增长，高端芯片短缺问题持续加剧。作为核心材料的集成电路封装基板已成为PCB行业中增长最快的细分行业，据Prismark统计，2022年全球IC封装基板行业规模达174亿美元(同比增长20.90%)，预计2026年将达到214亿美元，2021-2026年CAGR=8.25%。
根据智研咨询数据，我国IC载板市场规模从2016年的220.54亿元增长至2023年的402.75亿元，需求量从2016年的234.8亿块增长至2023年的315.5亿块。
2、竞争格局
目前，全球封装基板供应商主要来自日本、韩国和中国台湾地区。其中以揖斐电株式会社（Ibiden）、新光电气工业株式会社（Shinko）、京瓷集团（Kyocera）等为代表的日本公司技术实力非常强，占据着有机基板中利润率最大的中央处理器封装所需基板的主要市场；韩国的三星电机（SEMCO）、信泰（Simmtech）和中国台湾的南亚科技（Nanya Technology）、欣兴电子（Unimicron）等公司由于具有产业链的优势，占据着市场中的重要份额。另外，软板COF基板的供应商主要有日本旗胜（Nippon Mektron）、韩国LGINNOTEK、中国台湾易华电子及韩国STEMCO等。
中国大陆地区封装基板产业由于起步较晚，加之在关键原材料、设备及工艺等方面的差距，因此目前在技术水平、工艺能力及市场占有率上相较日本、韩国和中国台湾地区的知名封装基板产业仍然处于落后地位。中国大陆地区主要的封装基板制造企业都不是本土企业。出于市场及劳动力成本的考虑，台资封装基板制造商（如Unimicron、Nanya PCB、Kinsus、ASEM及臻鼎科技等）陆续在中国大陆建立了相应的制造基地，但是其高端封装基板还没有在中国大陆大规模生产。
在内资企业中，率先介入封装基板行业的企业主要有深南电路、珠海越亚、深圳兴森快捷电路、丹邦科技、安捷利实业、深圳中兴新宇软等，香港金柏科技有限公司、长电科技投资成立了专注于MIS基板的江阴芯智联电子。
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投资笔记：盘点国内外54家氮化硅陶瓷基板、制品与粉体企业（11672字）
先进封装：封装核心原材料长期紧缺，IC载板国产替代正当时（附25页PPT）
先进封装：IC载板及供需分析与国产替代报告（附25页PPT）
电子级特种树脂国产替代报告：PCB基板树脂、封装树脂、光刻胶树脂（附59页PPT）
十四、硅微粉
硅微粉是以结晶石英、熔融石英等为原料，经研磨、精密分级、除杂等多道工艺加工而成的二氧化硅粉体材料，按形状可分为角形和球形硅微粉。该材料因具备高温耐受性、卓越的绝缘特性、低热膨胀系数及良好的热导性，而被视为一种高性能的无机非金属功能性填充剂。硅微粉在众多应用领域都有广泛的用途，包括但不限于覆铜板、环氧塑封料、电工绝缘材料、粘合剂、陶瓷和涂料制造等。
目前应用于覆铜板的硅微粉主要有结晶型硅微粉、熔融型（无定型）硅微粉、球形硅微粉、复合硅微粉、活性硅微粉等五个品种。目前球形硅微粉主要被用在刚性覆铜板上，占覆铜板的混浇比例一般为20%～30%；挠性覆铜板与纸基覆铜板的使用量相对较小。
常见的环氧塑封料的主要组成为填充料60-90%，环氧树脂18%以下，固化剂9%以下，添加剂3%左右。现用的无机填料基本上都是硅微粉，其含量最高达90.5%。
底部填充胶中硅微粉的含量在 50%~70%，塑封底部填充的含量更高，可达 80%。
1、市场规模
受益于电动车及数据中心用电子元器件需求的快速增长，作为半导体工业重要的上游原材料，海内外硅微粉市场规模有望随之不断增长。根据 Mordor Intelligence 数据显示,全球硅微粉市场在 2021年的规模约为 39.6 亿美元,预测至 2027 年将达到 53.3亿美元，年均复合增长率 CAGR为5.1%。
同时，新思界产业研究中心发布的研究报告指出，中国在 2021年的硅微粉市场规模约为 24.6 亿元，预计到 2025 年市场规模将增至 55 亿元，年复合增长率 CAGR 高达 22.3%。
2、竞争格局
球形硅微粉价格较高，龙头企业市占率高，技术封锁导致高端球形硅微粉长期依赖进口。目前球形硅微粉，生产工艺复杂，价格较高，约 15000 元/吨，其中供给覆铜板厂商的小粒径、表面改性球形硅微粉，均价约 30000 元/吨。
目前全球球形硅微粉主要由日企占据，日本电化、日本龙森、日本新日铁三家公司占据全球 70%左右的市场份额，而日本雅都玛公司则垄断了1微米以下的球形硅微粉市场。国内的联瑞新材、华飞电子、壹石通积极布局高性能球形硅微粉和球形氧化铝粉体等产品产能，有望在未来 2-3 年集中建成投产，进一步实现高端芯片封装填充粉体的国产替代。
延伸阅读：硅微粉报告：下游需求持续增加，品质要求不断提高（附40页PPT）
参考资料：
王谦，《集成电路先进封装材料》，电子工业出版社，2021年9月
华芯资本，《半导体14：先进封装核心材料深度研究》
国投证券，《高端国产替代系列--光刻胶:半导体制造核心材料，国产替代突围在即》
东兴证券研究所，《导电胶行业：封测材料替代进行时，看好导电胶领域》
中信证券，《环氧塑封料：半导体封装核心包封材料，乘先进封装之风而起》
肇万资产，《肇万研究札记：环氧塑封料市场研究》
智研咨询，《2024-2030年中国半导体用环氧塑封料行业市场调研分析及发展规模预测报告》
暠佳观察笔记，《半导体封装材料之环氧塑封料行业研究分析及投资建议》
开源证券，《先进封装助力产业升级，材料端多品类受益》
海通国际，《化工全球系列报告之十三硅微粉深度报告:下游需求持续增加，品质要求不断提高》
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