（第一部分：集成电路设计；第二部分：集成电路制造）

V. ATP（组装、测试和包装）及先进包装

关于组装、测试、包装和先进包装的基本结论：

（1）对于技术相对较低的后端半导体ATP，美国严重依赖集中在亚洲的外国资源。

（2）随着芯片变得越来越复杂，先进的封装方法代表着技术进步的巨大潜力领域。然而，由于缺乏必要的材料生态系统，美国并不是发展强大的先进封装产业的成本效益之地；

（3）作为回应，中国的大量投资可能会扰乱现有市场。

（I）船旗国对基本包装和测试的基本估算

（A）基本信息

在后端基础ATP阶段，芯片（核心）被组装成成品，然后进行测试、封装并最终组装成电子产品。ATP阶段有两种模式：（1）IDM代工和（2）OEM代工。代工厂是OSAT（纯半导体封装测试）公司，专门从事测试、封装、组装或提供代工服务。就整个ATP市场而言，美国公司占总收入的28%；尽管美国公司约占垂直整合IDM ATP收入的43%，但美国公司已将ATP生产外包给美国以外的工厂。台积电（台湾）、联电（台湾）、中芯国际（中国大陆）和鑫源半导体（中国大陆）等代工厂已涉足封装业务，以增加其为无晶圆厂客户提供的制造服务，尤其是在小型芯片的先进封装方面。台积电于2012年推出了首个先进封装解决方案。到2017年，市场上已有超过100家不同的OSAT厂商。其中有8家大型OSAT厂商，其余大部分是中小型厂商。

尽管美国有一些 OSAT 公司（尤其是 Amkor），但美国公司仅占 OSAT 业务的 15%（台湾以 52% 领先，其次是中国，占 21%），而且 Amkor 总部设在美国，但在美国没有制造工厂。

传统上，基础型封装测试与测试（ATP）业务高度自动化且附加值较低，需要占用大量空间，且主要雇用低技能工人（随着下文将要讨论的先进封装技术的引入，这种情况正在发生改变）。因此，这项业务是美国生产外包的第一阶段（始于20世纪70年代），外包对象主要集中在东南亚。如今，大多数ATP外包工厂位于中国大陆、台湾和东南亚（新加坡、马来西亚、菲律宾和越南）。SEMI和Techsearch在2018年统计到全球有超过120家OSAT外包公司和360家封装工厂。在这360家工厂中，超过100家位于中国大陆，约100家位于台湾，43家位于东南亚（其余工厂位于欧洲或美洲）。中国大陆的OSAT生产采用的是当前主流的封装技术，但中国正在研发先进的封装技术。

在测试方面，出于国家安全考虑，半导体技术必须经过认证和测试，才能在特定温度范围（扩展范围）、抗辐射和恶劣环境下使用。这包括使用重离子辐射测试基础设施进行单粒子效应 (SEE) 测试。美国现有的重离子辐射测试基础设施十分脆弱，无法满足当前或未来的 SEE 测试需求。客户经常面临漫长的等待时间和不断上涨的测试价格，即使某个主要设施突然关闭，也会给他们带来巨大的压力。“目前只有不到六个加速器实验室能够产生足够种类和能量的离子束，以满足 SEE 测试要求。” 这影响了航天机构和工业界（包括卫星）之间开展未来太空任务所需的测试的可用性。

（B）主要风险

如今，美国仅占全球半导体封装产能（不包括测试产能）的3%，主要由集成器件制造商（IDM）提供，而这些公司通常在美国境外设有高级测试和测试（ATP）工厂。虽然ATP在供应链中历来属于技术含量较低的环节，但却是至关重要的一环。美国对东南亚、台湾和中国等地ATP生产环节的依赖，使其供应链极易受到干扰。

（二）花旗银行关于先进包装技术的讨论

（A）基本信息

虽然传统的先进技术应用（ATP）一直是供应链中价值较低的环节，但封装技术正日趋先进。几十年来，半导体行业一直遵循摩尔定律，该定律预测半导体上的晶体管数量大约每两年翻一番。如今，随着每个新工艺节点的推进，缩小芯片尺寸带来的功耗和性能提升正在逐渐减少，而每个晶体管的成本却在不断上升。尽管缩小芯片尺寸仍然是一种选择，但随着尺寸缩小变得越来越昂贵和困难，半导体行业正在寻求替代方案，例如将小型芯片和/或多个集成电路集成到单个封装中。这被称为先进封装。先进封装是一种替代和补充线宽缩减的技术，因为它在封装阶段而非芯片层面实现了更高的芯片密度，并允许将不同的芯片功能集成到单个封装中。此外，先进封装还允许更多地使用商用现成（国防认证）芯片来定制解决方案。

先进封装类型包括芯片堆叠技术（尤其是存储芯片）、嵌入式芯片、扇出型封装、晶圆级封装和系统级封装（将小型芯片或多个芯片组装到单个封装中）。逻辑芯片的一种设计方法是将标准化的IP功能分离到不同的、更小的芯片（称为“微芯片”）中，并通过标准接口将它们连接在单个封装上。小型芯片之间相互协作，因此设计必须协同优化，而不能孤立地进行设计。美国国防高级研究计划局（DARPA）、美国海军以及AMD、Marvell和Intel等行业参与者正在开展多个项目，探索这种方法。先进封装通过分解功能、安全性、体积和环境性能，为独特的国家安全应用提供可定制的设备，从而具有国家安全价值。

2019年，先进封装占半导体封装总价值的42.6%，预计到2025年将达到近一半。这意味着2014年至2025年间，先进封装的复合年增长率（CAGR）将达到6.1%，其收入将从2014年的20亿美元翻一番，达到2025年的约42亿美元。这一增速几乎是传统封装市场预期增速的三倍，传统封装市场在2014年至2025年间的复合年增长率预计为2.2%。

全球十大先进封装公司包括：两家IDM公司（美国英特尔和韩国三星）；台积电也是全球十大先进封装公司之一。全球五大OSAT先进封装公司包括：日月光（台湾）、星辉电子（台湾）、安靠（美国）、力拓科技（台湾）和江电科技（中国）。此外，还有两家规模较小的OSAT公司，分别是Nepes Display（韩国）和Chipbond（台湾）。这十家公司加工了约四分之三的先进封装芯片。

在美国，先进封装技术主要由集成器件制造商 (IDM) 提供，包括英特尔、德州仪器和美光。GlobalFoundries 是一家总部位于美国的晶圆代工厂，也提供先进封装服务。此外，一些规模较小的公司，例如 Micross、Skywater 和 Qorvo，也提供先进封装服务，以满足国防和工业领域的特定需求。

如上所述，虽然中国目前并不具备强大的先进封装能力，但它正在发展先进封装能力，以弥补其在尖端半导体生产方面的不足。

随着先进封装技术的产能和需求不断增长，针对联邦注册调查通知 (NOI) 提交的意见指出，美国缺乏先进封装基材（基于印刷电路板技术），且相关供应链存在漏洞。基材供应商位于亚洲。主要基材公司包括：日本的 Ibiden、台湾的 Nanya、日本的 Shinko、韩国的三星、台湾的 Unimicron、中国的深南电路、珠海悦亚和 AKM 电子工业（中国）。

此外，印刷电路板（PCB）制造已转移至中国，使其成为基板供应商更具吸引力的市场。IPC/美国可靠电子合作伙伴关系（USPAE）估计，美国在下一代电子应用印刷电路板制造技术方面落后亚洲20年。美国曾经占全球印刷电路板制造量的30%以上，如今已不足5%。

（B）主要风险

中国对先进封装技术的投资威胁着未来的市场：

尽管中国缺乏强大的先进封装能力，但中国政府已对先进封装进行了大量投资。过去几年，先进封装一直是中国半导体行业的技术重点，国务院的目标是到2015年，先进封装在中国供应商所有封装收入中的占比达到30%左右。2021年1月，中芯国际新任副董事长表示，中国企业应专注于先进封装，以弥补其在缩小半导体线宽方面的不足，这可能预示着中芯国际将积极进军先进封装领域。半导体封装KLA市场高级总监Stephen Hiebert在2018年报告称：“……我们看到，随着先进封装产能的提升以匹配中国前端晶圆厂项目，中国在OSAT（外包半导体封装测试）领域的投资力度正在加大。”

先进包装材料产能不足：

先进封装基材基于印刷电路板技术，而印刷电路板主要产自亚洲，尤其是中国。这给有意在美国投资先进封装技术的公司带来了挑战。

单凭国防需求不足以使先进的包装技术留在美国：

少数美国公司为国防需求提供先进的包装解决方案，但这些公司的市场份额很小。随着美国以外地区先进包装能力的增长，其数量很快就会超过国防需求，市场力量会将尖端技术吸引到海外。归根结底，数量驱动创新和运营经验；如果没有商业规模，美国在质量、成本或劳动力方面都将无法跟上技术发展的步伐。

（三）总结

总而言之，美国依赖集中在亚洲的外国资源来满足后端先进技术（ATP）产能的需求，这给供应链的这一环节带来了中断风险。随着行业寻求新的方法来应对最先进或最小节点上日益缩小的特征尺寸、更低的良率以及边际收益递减等挑战，封装技术正变得越来越先进。尽管美国及其合作伙伴拥有先进的封装能力，但中国在先进封装领域的巨额投资未来有可能颠覆市场。此外，美国缺乏开发先进封装技术的生态系统。

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