#博捷芯是一家专业从事半导体磨划领域及多元化公司,主营:精密砂轮划片机、JIG SAW,划片机耗材,晶圆切割等,切割晶圆、硅片、miniLED、砷化镓、铌酸锂、氧化铝、陶瓷等。#半导体行业呈现垂直化分工格局，上游包括半导体材料、半导体制造设备等；中游为半导体生产，具体可划分为芯片设计、晶圆制造、封装测试；半导体产业下 游为各类终端应用。（资料来源：华海清科）集成电路是半导体最重要构成部分，占比超 80%。半导体产业按产品类别可分为集成电路、光电子器件、分立器件和传感器四类。2018 年，全球集成电路、光电子器件、分立器件和传感器销售额分别为 3,932.88 亿美元、380.32 亿美元、241.02 亿美元和 133.56 亿美元，较 2017 年分别增长 14.60%、9.25%、11.32% 和 6.24%，在全球半导体行业占比分别为 83.90%、8.11%、5.14%和 2.85%。上述半导体产业的产品分布中，集成电路的占比最高并且增速最快，是半导体行业最重要的构成部分。（资料来源：盛美半导体招股说明书，民生证券研究院）半导体制造流程为：芯片设计→晶圆制造→封装测试。芯片等电路设计完成后， 由晶圆厂制作，晶圆制造的过程是极具技术壁垒的环节，包括制造过程中需要的半 导体设备和材料。晶圆制造完成后，纳米级的众多电路被集成在一个硅片上，由封装厂测试、封装成品。半导体封装测试中也主要分为8步：减薄/磨片：
贴膜后对硅片背面进行减薄，使其变轻；划片：
贴膜后将硅片切成单个的芯片装片： 从划片膜上取下芯片，放到封装条带上引线键合： 用引线链接芯片外部电路塑封： 保护器件免受外力损坏，并对塑封材料进行固化电镀： 使用Pb和Sn作为电镀材料进行电镀切筋/打弯： 去除多余的塑料膜和引脚链接边，并将引脚打弯测试： 全面检测芯片各项指标，并决定等级。注塑流程中也与以下五个因素有关：温度 - 速度 - 压力 - 时间 - 位置（资料来源：艾瑞咨询，民生证券研究院）半导体材料分为制造材料与封装材料，制制造材料占比持续走高。基于半导体 IC 产业链制造与封测环节，作为上游支撑的半导体材料同样可被分为制造材料与封装材料两类。从半导体材料规模分布来看，半导体制造材料占据较大市场规模， 且占比处于持续走高趋势;从技术壁垒与生产难度来看，半导体制造环节对材料同 样具备更高要求。据 SEMI 国际半导体协会公开数据，2021 年全球半导体材料市场规模达到 643 亿美元。其中，中国台湾地区半导体材料规模为 147 亿美元，占全球总规模的 22.9%，持续稳居全球第一；中国大陆地区半导体材料规模 119 亿美元，占全球总规模的 18.5%，位居全球第二。（资料来源：艾瑞咨询，民生证券研究院）封装材料贯穿封测环节，市场集中度较低。半导体封装材料的使用贯穿于封测流程始终，存在诸多细分产品，其中封装基板占比最大(40%)。从半导体竞争格局 来看，各类半导体材料市场市场集中度较低，呈现较为分散。日本厂商在封装材料领域占据主导地位，部分中国大陆厂商已跻身前列，成功占据一定市场份额。总体来看，半导体封装材料自给程度相对较高，未来有望早日实现国内自给。（资料来源：艾瑞咨询，民生证券研究院）未来全球半导体产业将向中国大陆转移。全球半导体产业发展历程，经历了由美国向日本、向韩国和中国台湾地区及中国大陆的几轮产业转移。目前中国大陆正 处于新一代智能手机、物联网、人工智能、5G 通信等行业快速崛起的进程中，已成为全球最重要的半导体应用和消费市场之一。根据 Ajit Manocha 的统计，在2020 年到 2024 年间，总计将有 25 座 8 寸与 60 座 12 寸晶圆厂建成，投入晶圆制造。其中包括 15 座 12 寸厂在中国台湾，15 座在中国大陆。届时全球 8 寸晶圆的产能将提高近两成，而 12 寸的产能更将会增加将近五成。（资料来源：盛美半导体招股说明书，民生证券研究院）1.2 全球半导体市场潜力巨大，预计在2023年达到5566亿美元全球半导体产业市场规模巨大。伴随全球信息化、网络化和知识经济的迅速发展，特别是在以物联网、人工智能、汽车电子、智能手机、智能穿戴、云计算、大数据和安防电子等为主的新兴应用领域强劲需求的带动下，全球半导体产业收入规模巨大。根据世界半导体贸易统计协会统计，全球半导体行业销售额由 2017年的 4,122 亿美元增长至 2022 年的 5,801 亿美元，预计 2023 年销售规模为5,566 亿美元。我国已成为全球最大的电子产品生产及消费市场，半导体市场需求广阔。根据Wind 资讯统计，我国半导体市场规模由 2016 年的 1,091.6 亿美元增长到2021 年的 1,901.0 亿美元，年复合增长率达到11.75%。（资料来源：中商情报网、耐科装备招股说明书，民生证券研究院）集成电路产业规模远超半导体其他细分领域，具备广阔的市场空间。根据全球半导体贸易统计组织数据，2021 年，全球集成电路市场销售额进一步提升至4,630 亿美元，较 2020 年大幅增长 28.18%。赛迪顾问预测 2025 年全球集成电路市场销售额可达 7,153 亿美元，2022 年至 2025 年期间保持 10%以上的年均复合增长率。中国大陆集成电路市场规模增长迅速。2021 年，数字化趋势加速，智能终端、5G 产品、数据中心需求继续保持较高增长水平，使得中国大陆集成电路市场规模取得 18.20%的高速增长，全年市场销售额突破万亿大关，达 10,458.30 亿元。根据赛迪顾问预计，随着国产化率的不断提升以及终端市场需求的增加，到 2025 年中国大陆集成电路销售额将达到 19,098.80 亿元，较 2021 年增长 82.62%。国家政策扶持及市场应用带动下，中国集成电路产业保持快速增长，生产总量规模实现较大突破。根据国家统计局的数据，国内集成电路行业总生产量从 2013 年的 903.46 亿块上升到 2021 年的 3,594.30 亿块，年均复合增长率约为18.84%。中国的芯片生产在快速地国产化，生产量在不断提高，已部分实现进口替代；从产业链分工情况来看，根据中国半导体协会统计数据，2021 年我国集成电路产业销售中，设计环节销售额 4,519 亿元，同比增长 19.6%，占比 43.21%；制造环节销售额 3,176.3 亿元，同比增长 24.1%，占比 30.37%；封测环节销售额 2,763 亿元，同比增长 10.1%，占比 26.42%。（资料来源：华宇电子招股说明书，民生证券研究院）集成电路市场进口替代空间广阔。当前国际半导体产业环境中，中国本土芯片产业与国外的差距是全方位的，特别是在高端领域，差距更为明显。从进出口规模来看，我国作为全球最大的集成电路终端产品消费市场，尽管中国的芯片产量保持着快速的增长，但我国集成电路市场仍然呈现需求大于供给的局面，供求缺口较大，国内的集成电路产量远不及国内市场需求量，很大一部分仍需依靠进口，特别是高端的芯片仍基本依靠进口，因此，进口替代的空间仍然很大。（资料来源：华宇电子招股说明书，民生证券研究院）2. 半导体封装测试：我国最具国际竞争力的环节2.1 半导体封装测试：先进封装为主要增长点封测即集成电路的封装、测试环节，是加工后的晶圆到芯片的桥梁。在半导体产业链中，封测位于 IC 设计与 IC 制造之后，最终 IC 产品之前，属于半导体制造后道工序。封装：是指将生产加工后的晶圆进行切割、键合、塑封等工序，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，使其免受物理、化学等环境因素损失的工艺。随着高端封装产品如高速宽带网络芯片、多种数模混合芯片、专用电路芯片等需求不断提升，封装行业持续进步。测试：是指利用专业设备，对产品进行功能和性能测试，测试主要分为封装前的晶圆测试和封装完成后的芯片成品测试。晶圆测试主要是对晶片上的每个晶粒进行针测，测试其电气特性;芯片成品测试主要检验的是产品电性等功能，目的是在于将有结构缺陷以及功能、性能不符合要求的芯片筛选出来。（资料来源：耐科装备招股说明书，民生证券研究院）半导体产业链封装测试成为我国最具国际竞争力环节。封装测试产业在我国的高速发展直接有效带动了封装设备市场的发展。根据赛迪顾问及 ChipInsights 的数据，2021年全球前十大封测公司榜单中，前三大封测公司市场份额合计占比超过 50%，并且均实现两位数的增长。中国台湾企业在封测市场占据优势地位， 十大封测公司中，中国台湾企业占据 5 家，分别为日月光、力成科技、京元电子、南茂科技和颀邦科技。中国大陆有长电科技、通富微电、华天科技、智路封测等4家企业上榜。2021全球十大集成电路独立封装测试厂家营收（亿元）（资料来源：耐科装备招股说明书，民生证券研究院）国内封测市场以国内企业为主。我国集成电路封测行业是中国大陆集成电路发展最为完善的板块，技术能力与国际先进水平比较接近，我国封测市场已形成内资企业为主的竞争格局。我国集成电路封测行业属于市场化程度较高的行业，政府主管部门制定并依照国家产业政策对行业进行宏观调控，行业协会进行自律管理，行业内各企业的业务管理和生产经营按照市场化的方式进行。（资料来源：华宇电子招股说明书，民生证券研究院）集成电路进入“后摩尔时代”，先进封装作用突显。在集成电路制程方面，“摩尔定律”认为集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔 18-24 个月便会增加一倍， 性能也将提升一倍。长期以来，“摩尔定律”一直引领着集成电路制程技术的发展与进步，自 1987 年的 1μm 制程至 2015 年的 14nm 制程，集成电路制程迭代一直符合“摩尔定律”的规律。但 2015 年以后，集成电路制程的发展进入了瓶颈， 7nm、5nm、3nm 制程的量产进度均落后于预期。随着台积电宣布 2nm 制程工艺实现突破，集成电路制程工艺已接近物理尺寸的极限，集成电路行业进入了“后摩尔时代”。（资料来源：艾瑞咨询，民生证券研究院）“后摩尔时代”制程技术突破难度较大，工艺制程受成本大幅增长和技术壁垒等因素导致改进速度放缓。根据市场调研机构 IC Insights 统计，28nm 制程节点的芯片开发成本为 5,130 万美元，16nm 节点的开发成本为 1 亿美元，7nm 节点的开发成本需要 2.97 亿美元，5nm 节点开发成本上升至 5.4 亿美元。由于集成电路制程工艺短期内难以突破，通过先进封装技术提升芯片整体性能成为了集成电路行业技术发展趋势。（资料来源：甬矽电子招股说明书，艾瑞咨询、民生证券研究院）IDM 模式与 OSAT 模式，先进封测技术抬升环节附加价值。封测环节可分为IDM 模式与 OSAT 模式，IDM 模式即为半导体 IC 产业中的垂直整合，由 IDM 企业进行晶圆的加工及封测。OSAT 模式，即外包半导体产品封装和测试，由专业封测厂为 Fabless 厂商提供封装与测试服务。因此 IC 封测厂商的上游即为相关封测环节的设备及材料，下游客户为自身 IDM 企业或 Fabless 厂商。从产业环节价值来看，传统封测技术含量相对较低，隶属劳动密集型产业，但随着先进封测技术的发展演进，更加突出芯片器件之间的集成与互联，实现更好的兼容性和更高的连接密度，先进封测已然成为超越摩尔定律方向的重要赛道，让封测厂商与设计端制造端联系更为紧密，进一步抬升封测环节的产业价值。（资料来源：艾瑞咨询，民生证券研究院）先进封装将成为未来封测市场的主要增长点。在芯片制程技术进入“后摩尔时 代”后，先进封装技术能在不单纯依靠芯片制程工艺实现突破的情况下，通过晶圆 级封装和系统级封装，提高产品集成度和功能多样化，满足终端应用对芯片轻薄、 低功耗、高性能的需求，同时大幅降低芯片成本。因此，先进封装在高端逻辑芯片、 存储器、射频芯片、图像处理芯片、触控芯片等领域均得到了广泛应用。根据市场调研机构 Yole 预测数据，全球先进封装在集成电路封测市场中所占份额将持续增加，2019 年先进封装占全球封装市场的份额约为 42.60%。2019 年至 2025 年，全球先进封装市场规模将以 6.6%的年均复合增长率持续增长，并在 2025 年占整个封装市场的比重接近于 50%。与此同时，Yole 预测 2019 年至 2025 年全球传统封装年均复合增长率仅为 1.9%，增速远低于先进封装。（资料来源：YOLO、甬矽电子招股说明书，民生证券研究院）系统级封装（SiP）是先进封装市场增长的重要动力。系统级封装可以把多枚功能不同的晶粒（Die，如运算器、传感器、存储器）、不同功能的电子元器件（如电阻、电容、电感、滤波器、天线）甚至微机电系统、光学器件混合搭载于同一封 装体内，系统级封装产品灵活度大，研发成本和周期远低于复杂程度相同的单芯片系统（SoC）。通过系统级封装形式，此可穿戴智能产品在成功实现多种功能的同时，还满足了终端产品低功耗、轻薄短小的需求。（资料来源：甬矽电子招股说明书，民生证券研究院）根据市场调研机构 Yole 统计数据，2019 年全球系统级封装规模为 134 亿美元，占全球整个封测市场的份额为 23.76%，并预测到 2025 年全球系统级封装规模将达到 188 亿美元，年均复合增长率为 5.81%。在系统级封装市场中，倒装/焊线类系统级封装占比最高，2019 年倒装/焊线类系统级封装产品市场规模为122.39 亿美元，占整个系统级封装市场的 91.05%。根据 Yole 预测数据，2025 年倒装/焊线类系统级封装仍是系统级封装主流产品，市场规模将增至 171.77 亿美元。2019年系统封装市场规模（亿美元）2019年系统封装市场规模（亿美元）（资料来源：YOLO、甬矽电子招股说明书，民生证券研究院）Chiplet-SiP 模式为中国厂商发发展带来机遇与挑战。Chiplet-SiP 模式是业界在扩展摩尔定律方向上的创新探索，发展潜力巨大。Chiplet，即工艺和功能不 同的芯粒，Chiplet-SiP
模式的本质是基于异构集成的系统封装技术将不同功能和工艺的芯粒和元件封装在一起形成能实现完整功能的芯片模块。这一模式能够在
提高芯片性能的同时减少设计制造成本、缩短生产周期，使得芯片告制造可以部分 绕过先进制程工艺的限制，或为国内半导体产业实现弯道超车带来新的机遇。（资料来源：艾瑞咨询，民生证券研究院）2.2 封测市场：国内先进封装技术与国际领先水平存在差距半导体先进封装是芯片制造过程中的后道环节，其市场需求与下游芯片应用 需求密切相关，在消费电子、物联网以及 5G 通信等产品需求持续增长的背景下， 半导体先进封装市场需求未来几年有望实现持续快速的增长。根据中国半导体行业协会信息显示，2021
年全球封装测试市场营收规模达到了 777 亿美元，同比增长 15%。中国半导体行业协会封测分会资料显示，根据Yole 数据统计 2020 年先进封装的全球市场规模占比约为 45%，预计 2025 年先进封装的全球市场规模占比约 49%。未来，2019-2025 年全球整体封装测试市场的年均复合增长率约为 5%。据CSIA 中国半导体协会公开数据，2021 年中国IC 封测业销售规模已达2763亿元，同比增长 10.1%。未来，随着摩尔定律极限的逼近，封测技术节点突破难度加大，先进封装技术将成为封测厂商突破发展的方向。而中国 IC 封装业目前以传统封装为主，总体先进封装技术与国际领先水平仍有一定差距。（资料来源：中国半导体行业协会、艾瑞网、华宇电子招股说明书，民生证券研究院）3.半导体封装测试设备市场空间3.1 半导体设备及市场空间半导体设备分为制造设备、封装设备与测试设备。半导体专用设备泛指用于生产各类半导体产品所需的生产设备，属于半导体行业产业链的支撑环节。以半导体产业链中技术难度最高、附加值最大、工艺最为复杂的集成电路为例，应用于集成电路领域的设备通常可分为前道工艺设备（晶圆制造）和后道工艺设备（封装测试） 两大类。产品进入 IC 制造环节，包括氧化、涂胶、光刻等一系列步骤，在各步骤中对应相应半导体制造设备；同样，在 IC 制造环节后，内嵌集成电路尚未切割的晶圆片会进入 IC 封测环节，包括磨片、切割、贴片等一系列步骤，在各步骤中也同样对应相应半导体封装设备与半导体测试设设备，最终得到芯片成品。（资料来源：艾瑞咨询，民生证券研究院）半导体设备技术难度、价值和市场份额成正比。根据国际半导体设备材料产业 协会数据统计，从以往销售额来看，前道制造设备在半导体专用设备市场中占比为80%左右，后道封装测试设备占比为
20%左右。光刻、刻蚀及清洗、薄膜沉积、离子注入、过程控制及检测为关键工艺设备，该等工艺设备价值在晶圆厂单条产线 成本中占比较高。（资料来源：盛美半导体招股说明书，民生证券研究院）我国国产半导体制造设备行业起步较晚，自给率低。2008 年之前我国半导体设备基本依赖进口，随后在国家政策的支持下，我国国产半导体设备实现了增长， 以及从低端到中高端的突破。根据 SEMI 统计，2021 年度，全球半导体设备销售额达 1,026.4 亿美元。2020 年，我国大陆地区首次成为全球最大的半导体设备市场，销售额增长 39%，达到 187.2 亿美元。中国大陆半导体设备市场规模占全球比重不断增长。根据 SEMI 数据显示， 中国大陆半导体设备市场在 2013 年之前占全球比重小于 10%，2014-2017 年提升至 10-20%，2018 年之后保持在 20%以上，2020 年中国大陆在全球市场占比实现 26.30%，较 2019 年增长了 3.79 pct，2021 年我国大陆地区半导体设备销售额相较 2020 年增长 58%，达到 296.2 亿美元，再度成为全球最大的半导体设备市场。2015 - 2021全球及中国大陆半导体设备销售规模2012 - 2021中国大陆半导体设备市场规规模占全球比重情况（资料来源：艾瑞咨询、金海通招股说明书、民生证券研究院）3.2 封装测试设备：先进封装测试技术将持续推动封测设备市场规模增长先进封装工艺将推动封装测试设备市场规模不断上升。先进封装工艺带来的 设备需求会大幅推动封装设备市场规模扩大，伴随集成电路复杂度提升，后道测试 设备市场规模也将稳定提升。2020 年半导体行业景气度回升，下游封测厂扩产进度加快，全球封装设备及测试设备市场规模均同比实现较大幅度增长。根据 立鼎产业研究院预计，全球半导体封装设备领域预计 2022/2023 年分别将达到72.9/70.4 亿美元。（资料来源：金海通招股说明书、立鼎产业研究院、民生证券研究院）国内集成电路测试设备市场需求保持快速增长态势。测试设备市场需求主要来源于下游封装测试企业、晶圆制造企业和芯片设计企业，其中以封装测试企业为主。根据 SEMI 数据显示，从 2015 年开始，我国大陆集成电路测试设备市场规模稳步上升，其中 2020 年我国大陆集成电路测试设备市场规模为 91.35 亿元，2015-2020 年复合增长率达 29.32%。随着我国集成电路产业规模的不断扩大以及全球产能向我国大陆地区转移的加快，集成电路各细分行业对测试设备的需求
还将不断增长，国内集成电路测试设备市场需求上升空间较大。2020 - 2023 年全球半导体测试设备市场规模及增速2015 - 2020 年中国半导体测试设备市场规模及增速（资料来源：立鼎产业研究院、金海通招股说明书、民生证券研究院）来源：半导体工艺与设备半导体工程师半导体经验分享，半导体成果交流，半导体信息发布。半导体行业动态，半导体从业者职业规划，芯片工程师成长历程。返回搜狐，查看更多
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芯东西（公众号：aichip001）作者
高歌编辑
Panken在半导体设备国产替代的大趋势下，已经有中微公司、拓荆科技、华海清科等公司实现了细分领域的国产替代。但整体来看，在光刻机和封装设备等领域国产替代仍面临挑战。相对于被ASML垄断的EUV光刻机，精密封装设备并不被很多人熟悉。球焊机是一种通过金丝等连接芯片间电路的设备，可用于半导体封装中引线键合等工序。
▲球焊焊点（图片来自网络）在球焊机领域，因为精度不够，国产球焊机往往只能用于LED显示等领域，无法适用于精密的IC产线，市场份额主要被K&S、ASM等厂商所垄断。最近，一家创建于2020年的国产封装设备企业打破了这样的局面。9月末，国产封装设备厂商凌波微步半导体科技有限公司（以下简称“凌波微步”）宣布已完成数千万元的A轮融资，其主营业务就是IC球焊机，产品主要参数性能已经可以比拟国际大厂，并且已实现数百台的出货。近期，芯东西也有机会和凌波微步的创始人兼CEO李焕然进行单独对话，既对凌波微步的创业故事、背景进行了交流，并从中看到了国产半导体设备的发展机遇。
▲凌波微步创始人兼首席执行官李焕然一、从一线工程师做起，精密机械控制、团队协作管理埋下创业伏笔李焕然本人曾就读于香港理工大学，拥有工业自动化硕士学位。在创办凌波微步之前，他已经拥有30多年的从业经历，不仅曾效力ASM、太古科技、香港新科等行业头部玩家，还曾多次自主创业。对他来说，其每一段职业经历都对凌波微步的创建有所帮助。李焕然硕士毕业后进入的首家公司就是半导体封装设备、材料巨头ASM，当时他的职位是机械工程师。据李焕然回忆，刚刚进入ASM时，他和很多毕业生一样，在专业技能上并不成熟。他描述自己刚毕业时的情况：“我本人刚刚毕业的时候其实也什么都不懂，可能你说会画图，但是老工程师看了以后就觉得，这个东西根本不能用。”一开始，李焕然只能在老工程师指导下做一些辅助工作。但随着经验的积累，他加入到了转头式楔焊机的设计中。在ASM工作期间，李焕然既对半导体行业形成了初步认识，也对精密机械设计、工程师这一一线岗位的职责形成了自己的看法。
▲半导体封装设备、材料头部厂商ASM之后，李焕然进入了太古科技，主要负责自动化工程师。这家公司是当时全球第七大的封装公司。在这里，李焕然主要负责一条MQUA封装产线的自动化。据李焕然分享，当时，一般IC采用塑胶进行封装，但如果引脚数量较多且密集时，塑胶就会影响引脚排列，甚至可能会导致短路。此外，塑胶封装也会带来IC体积较大、散热较差等问题。太古科技的MQUA封装产线则采用两个金属片进行封装，在BGA（Ball Grid Array）封装还不成熟的时候，将引脚数提高到400多条。李焕然负责了该项目的全部流程，包括立项、审核、设计方案、成本评估、画图、程序、调试等。他还将4个机械手与产线结合，完成了整个的封装流程。这是日本之外，亚洲公司首次将机械手用于半导体封装领域。2000年左右，李焕然进入了香港新科，该公司是全世界最大的硬盘磁头厂商，生产基地位于广东东莞。当时，香港新科磁头动态测试机的磁头运动精度就已经达到了10nm。李焕然首次参与到了磁头动态测试机、静态测试机等尖端项目，提升了自己在运动控制和化学分子生物处理等领域的技术实力。此外，香港新科共有2万多名员工，也帮助李焕然了解了如此庞大公司的运营。这是他第一次接触到如此庞大公司内部的运作，以及多个团队之间的协同配合。这样的经历为李焕然自主创业、研发国产IC球焊机打下了坚实的基础。二、结合精密控制系统，打造国产IC球焊机随着工作经验的积累，李焕然开始谋求自主创业。正好此时，美国半导体和电子装配设备巨头K&S在中国香港的亚洲总部撤销，于是其部分员工在香港创办了一家新的公司。该公司主要业务为K&S二手设备的服务和销售，以及国际高端设备销售。经朋友介绍，李焕然开始负责配套的自动化设备和送料设备。当时李焕然曾经为德国Hesse公司的楔焊系统设计过适合东南亚地区的送料和自动化系统，吸引了很多客户。之后这套设备成为了全球销量最大的高端半导体楔焊系统。之后，李焕然也投资过固晶机等其他厂商，并在市场上获得了成功，抢占了不少日本厂商的市场份额。李焕然在下定决心自主创业后，就一直在关注半导体行业的变化，他发现球焊机市场被国际巨头所垄断，存在国产玩家成长的空间。早在2014年，李焕然就完成了第一台IC球焊机设计制造原型机及软件开发。
▲引线键合设备市场分布虽然球焊机是一类相对较为成熟的半导体设备，但是在半导体领域，球焊机需要对最高上百条引线进行处理。一条线如果检测出问题，这个生产环节就要停下来进行调整、维修；如果没有检测出来问题，之前的工序就要全部作废。事实上，国产厂商的设备由于控制精度问题，很难进入IC产线，只能用于LED显示等对精度要求不高的领域；K&S、ASM等行业巨头则有着自己的精密运动控制系统，实现了对这一市场的垄断。因此，如何提升球焊机的控制精度就至关重要。多年的一线工程师经历让李焕然找到了解决办法。在他看来，既然球焊机的精度难以掌握，那么结合先进的运动控制系统应该可以满足IC封装的精度要求。在确定技术路线后，李焕然很快锁定了一家厂商的精密控制系统。2017年底，李焕然开始优化运动控制技术，提高控制精度、速度。尽管研发方向是正确的，但是其原计划采用的国外超声波技术不符合开发要求。于是在2018年，李焕然与国内开发商一起对超声波控制和焊头设计进行了优化。2019年，李焕然组织团队继续推进球焊机研发，并最终实现了IC球焊机的产业化。如今，凌波微步球焊机的性能并不逊色于K&S和ASM，其XY平台加速至100公里/小时仅需0.2秒，Z轴焊头加速至这一速度仅需0.02秒；而在高速运动后，XY平台可以精确停在所需位置，精度在±2微米内；同时，凌波微步球焊机的焊接力度能够掌握在±1g。凌波微步当前已累计完成数百台设备的出货，预计在人员和产线到位后将实现每年1500-2000台的产量，大约占国内市场的20%-30%。
▲凌波微步IC球焊机应用领域和技术优势虽然说起来比较简单，但IC球焊机的研发成功，并非简单地将运动控制系统和球焊机结合，更依赖于李焕然及其团队的行业经验。李焕然举例称，就算是最简单的导轨润滑油成分是什么和涂多少都具备一定门槛，更不用说精密运动系统还要结合自身需求，和超声波图像结合、编程调教等。“即使有人拷贝了所有的软件和硬件，距离研发成功可能至少也要5年以上。”同时，IC球焊机还可用于先进封装的凸点中。李焕然透露，凌波微步已经做出了用于先进封装领域的样机。
▲凌波微步产品李焕然也坦然道，当前凌波微步IC球焊机在基本的物理性能上和K&S、ASM的产品相差无几，但是在操作简便性、数据快速导入以及工艺的一些细节上研究得还不够深入，存在一定差距。不过从另一方面看来，国际巨头层级复杂，客户对设备的反馈需求很难直接传达到一线工程师手中。凌波微步则能够提供更加细致地服务，甚至可以加入到产线工艺中，为国产厂商服务。三、人才短缺限制凌波微步扩产脚步据了解，凌波微步分别在深圳和新加坡设有研发中心，并在常熟设有生产基地。李焕然分享道，这样做既可以吸收国内外的人才，又可以为其在长三角地区的客户做好服务。凌波微步位于常熟的生产基地目前每个月可以生产50台设备，正在扩大产能，预计到年底可以在硬件层面实现每年1500-2000台的产能。但凌波微步具体产能如何还取决于对工人和技术人才的招聘、培训情况。李焕然称，当前凌波微步的员工总人数为70多人，如果想要达到上述每年1500-2000台的产能，预计需要150-200人，产线上的工人就需要100人左右。除了扩产以外，扩大研发团队规模、进一步研究设备在工艺上的应用也是凌波微步第一期融资的主要目标。讲到这里，李焕然表现得十分无奈。他称，目前凌波微步最缺乏的就是人。从整个行业来看，不管是工作经验丰富的专业人才，还是有意愿进入这一行业的新鲜血液都不算多。凌波微步现阶段不仅需要有经验的专业人才，更需要有意愿加入这一行业的年轻人。对于人才培养，他认为提高薪资待遇，甚至给予股权分红固然是留住人才有效、直接的方法。但是对很多新人来说，真正能够给他们更好的机会、项目历练更加重要，需要让他们真正加入到项目中收获经验，而不是端茶倒水打杂。此外，国产替代浪潮以及半导体设备供应吃紧，都给予了凌波微步这样创企不少机会。李焕然直言道，当前的环境下，越来越多的厂商偏向于国产设备公司，凌波微步也在服务和对单独厂商的定制化方面有着优势。相比于之前创办、投资的公司，凌波微步更偏向于产品优先，这也对李焕然和管理团队提出了新的挑战。未来，凌波微步将继续打磨自己的产品，进一步改善球焊机的性能，并将提升IC球焊机器件、系统的国产程度。从长期来看，凌波微步期望在半导体后端工序设备中占有一席之地。结语：人才短缺或成国产设备厂商发展瓶颈在国产替代的当下，中国半导体设备企业获得了发展的空间，有机会对龙头发出挑战。凌波微步实现了在半导体封装设备领域的又一次突破。但同时，半导体设备行业的人才匮乏阻碍了很多公司的发展。在与芯东西的交流中，李焕然多次感慨行业人才培养、吸纳的艰难，这一因素更是成为了凌波微步扩充产能、业务扩张的最大瓶颈。对中国半导体行业来说，加强产、学合作、提升行业薪资待遇、加强培训仍会是接下来发展的重点，这也是半导体设备国产替代的必经之路。}