HPC芯片需求增长+5G毫米波机型渗透率提升带动IC载板市场扩容

发布时间：2022-03-08　　来源：立鼎产业研究网　点击量： 1796　

大数据、人工智能、物联网、区块链、企业政府数字化转型、汽车智能化等新兴技术拉动全球计算力需求迅速增长。大数据、AI、高性能计算等新兴技术的发展，催生了海量数据和应用需求，目前存在明显的算力缺口，并且全球AI算力需求每3.5个月就会翻一倍。算力建设速度是明显滞后于算力需求增长速度，近年增速约为10%，算力缺口不断拉大。计算力需求提升拉动HPC芯片市场规模。算力需求缺口的填充需要硬件基础设施的建设以及高性能计算芯片的应用。高性能计算(HPC)具有处理大型数据集和执行复杂计算的能力。它通常是指以某种方式聚合计算能力的实践，提供比典型台式计算机或工作站高得多的性能，以解决科学、工程或商业中的大型问题。HPC应用有助于提高性能、控制成本、加速计算。根据alliedmarketresearch数据，全球HPC芯片组市场规模预计将从2019年的43亿美元增长到2027年的136.8亿美元，2019-2027年CAGR为15.6%。

HPC芯片市场

资料来源：Allied Market Research

HPC芯片需求增加叠加芯片设计封装创新提升ABF载板需求。HPC相关芯片封装需要用到ABF载板，因此 HPC 需求量增加会拉动 ABF 载板用量。在摩尔定律渐近失效的背景下，半导体领域从设计和先进封装发力提升晶体管密度，如AMD推出的chipset设计芯片，将7nm的运算单元和14nm的输入/输出存储单元整合在同一基板，提高运算效能但是晶片尺寸更大，消耗的ABF载板也更多。台积电推出的CoWoS（Chip on Wafer Substrate）封

装技术和 InFO-oS（整合型扇出既基板）以及英特尔推出的 EMIB（Embedded Multi-dieinterconnect Bridge）技术可以提升芯片性能，但是ABF载板面积高于单一IC，ABF用量增加。根据拓墣产业研究院预计，2023年全球 ABF 载板月需求量将由 2019年的1.85亿颗成长为3.45亿颗，2019-2023年CAGR为16.9%，2023 年PC/服务器/AI芯片/5G基站用ABF占比约为47%/25%/10%/7%。

5G手机渗透率提升叠加毫米波机型占比提升，支持毫米波终端数量将大幅增长。2019年为5G商业化元年，2020年5G手机销量大幅增长，据IDC预测，2021年5G手机出货量可以达到5.7亿部，5G机渗透率持续提升。受益于5G毫米波建设的推进，支持毫米波频段的5G机型占比也会进一步提升。

AiP封装技术是5G毫米波手机的主流天线方案。毫米波的高工作频率可以提升带宽和传输速率，但是相应的传播损耗也会增加，因此缩短天线和射频前端器件的距离有助于减少传输损耗。同时由于5G支持频段数目增加，射频前端器件、天线数增加，但是手机轻薄化的长期趋势不变，所以提高天线集成度需求长期存在。集成天线包括片上天线（AoC）和封装天线（AiP）两大类型。AoC技术通过半导体材料与工艺将天线与其它电路集成在同一个芯片上。考虑到成本和性能，AoC技术更适用于太赫兹频段。AiP技术是通过封装

材料与工艺将天线阵列、RFIC（或/及电源管理 IC）与连接器构成模块式方案。由于天线和射频 IC 之间路径较短，传播损耗较小且制程相对成熟，能够很好地兼顾了天线性能、成本及体积，是目前毫米波手机使用的主流设计方案。2020年苹果首款5G手机 iPhone 12毫米波机型以及高通5G毫米波方案都采用了AiP模块封装工艺。

5G AiP模组逐步放量拉动BT载板需求。AiP模块则是将短天线、射频芯片等封装在一模块内，因此将衍生出 AiP 之载板需求。AiP模组中影响天线性能的主要因素是基板的材料和厚度、介电常数(DK)和介质损耗(DF)。AiP所需BT载板是其他应用的4-5倍，带动BT载板需求大增。

AiP结构示意图

资料来源：Tuoqi Industrial Research Institute

5G毫米波手机带动AiP模组市场需求测算

资料来源：IDC

国内IDM、晶圆厂产能陆续投放带动国内封测需求进一步提升，IC载板国产替代趋势加强。在国家政策的大力支持、不断扩大的消费电子市场、庞大的电子制造业基础以及劳动力成本优势背景，国内半导体产业迅速发展，根据中国半导体协会公布(CSIA)的数据来看，2019年国内集成电路市场规模为7562.30亿元，同比增长15.77%，2011-2019年CAGR为19%。其中集成电路封测行业市场规模为2349.7亿元，同比增长7.1%，2011-2019年CAGR为12%。未来随着国内IDM和晶圆厂代工厂产能的逐渐释放，拉动国内封装测试需求。IC载板为封测环节重要原材料，预计随着国内制造、封测产能的逐步释放，国内IC载板需求大幅度提升。