(Següent part I: Disseny de circuits integrats; Part II: Fabricació de circuits integrats)

V. ATP (Assembly, Test, and Packaging) i embalatge avançat

Conclusions bàsiques sobre muntatge, prova, embalatge i embalatge avançat:

(1) Per a l'ATP de semiconductors de fons de tecnologia relativament baixa, els Estats Units depenen en gran mesura dels recursos estrangers concentrats a Àsia.

(2) A mesura que els xips es tornen més complexos, els mètodes d'envasament avançats representen àrees potencials per a un progrés tecnològic significatiu. Tanmateix, els EUA tampoc són un lloc rendible per desenvolupar una indústria d'envasos avançada forta perquè no té l'ecosistema de materials necessari;

(3) En resposta, la forta inversió xinesa podria alterar els mercats existents.

(I) Estimacions bàsiques de l'estat de bandera d'envasos i proves bàsics

(A) Informació bàsica

A l'etapa bàsica d'ATP de fons, el xip (nucli) s'assembla en un producte acabat, que es prova, empaqueta i s'assembla a l'electrònica. Hi ha dos modes per a l'etapa ATP: (1) OEM per IDM i (2) OEM. Les fundicions són empreses OSAT (Pure Semiconductor Assembly and Testing) especialitzades en proves, embalatge, muntatge o muntatge i ofereixen serveis contractuals. Pel que fa al mercat total d'ATP, les empreses nord-americanes van representar el 28% dels ingressos totals; Tot i que les empreses nord-americanes representen aproximadament el 43% dels ingressos d'IDM ATP integrats verticalment, les empreses nord-americanes han subcontractat la producció d'ATP a instal·lacions fora dels EUA. Fundicions com TSMC ([敏感词]), UMC ([敏感词]), SMIC (Xina continental) i XMC (Xina continental) han entrat al negoci d'envasos per augmentar els serveis de fabricació que ofereixen als clients sense fables, especialment per a l'envasament avançat de xips petites. TSMC va llançar la seva primera solució d'embalatge avançada el 2012. El 2017, hi havia més de 100 OSATS diferents al mercat. Hi ha vuit grans OSATS; La majoria són jugadors de mida petita i mitjana.

Tot i que hi ha algunes empreses OSAT dels Estats Units (sobretot Amkor), les empreses nord-americanes representen només el 15% del negoci d'OSAT ([敏感词] lidera amb un 52%, seguida de la Xina amb un 21%), i Amkor té la seu als EUA però no té instal·lacions de fabricació als EUA.

L'ATP bàsic ha estat tradicionalment un negoci altament automatitzat i de baix valor, que requereix una empremta considerable i empra majoritàriament treballadors poc qualificats (això està canviant amb la introducció de les tecnologies d'envasament avançades que es comenten a continuació). Així, aquesta operació va ser la primera fase (a partir dels anys setanta) de l'externalització de la producció als Estats Units, que va ser principalment al sud-est asiàtic. Avui dia, la majoria de les plantes d'externalització d'ATP es troben a la Xina, [敏感词] i el sud-est asiàtic (Singapur, Malàisia, Filipines i Vietnam). SEMI i Techsearch van identificar més de 1970 empreses de subcontractació OSAT i 120 plantes d'envasament a tot el món el 360. De les 2018 fàbriques, n'hi ha més de 360 a la Xina, unes 100 a [敏感词] i 100 al sud-est asiàtic (les altres són a Europa o Amèrica). La producció OSAT a la Xina utilitza la tecnologia d'embalatge actual, però la Xina està desenvolupant una tecnologia d'envasament avançada.

Pel que fa a les proves, les tecnologies de semiconductors s'han de certificar i provar abans de poder utilitzar-se en rangs de temperatura (rang estès), resistència a la radiació i entorns durs per motius de seguretat nacional. Això inclou proves d'efectes de partícula única (SEE) utilitzant la infraestructura de proves de radiació d'ions pesats. La infraestructura de proves de radiació iònica pesada existent als Estats Units és fràgil i no pot satisfer les necessitats actuals o futures de proves SEE. Els clients sovint experimenten llargs temps d'espera i preus de prova en augment, i són vulnerables a un estrès important fins i tot si una instal·lació important es tanca de sobte. "Hi ha menys de mitja dotzena de LABS acceleradors que poden produir feixos iònics amb una varietat i energia suficients per complir els requisits de proves SEE". Això afecta la disponibilitat de proves per donar suport a futures missions espacials entre agències espacials i la indústria (inclosos satèl·lits).

(B) Riscos importants

Avui, els Estats Units només tenen el 3 per cent de la capacitat global d'envasament de semiconductors (excloent la capacitat de prova), proporcionada principalment per empreses IDM, que sovint tenen instal·lacions ATP fora dels Estats Units. Tot i que històricament ha estat un component de baixa tecnologia de la cadena de subministrament, és un pas crític. La dependència dels Estats Units de la producció essencial d'ATP al sud-est asiàtic, [敏感词] i la Xina exposa la cadena de subministrament dels EUA a interrupcions.

(II) Debat de Citibank sobre tecnologia d'envasament avançada

(A) Informació bàsica

Si bé l'ATP bàsic ha estat tradicionalment un component de baix valor de la cadena de subministrament, les tecnologies d'embalatge són cada cop més avançades. Durant dècades, la indústria dels semiconductors ha seguit el ritme de la Llei de Moore, que prediu que el nombre de transistors d'un semiconductor es duplica aproximadament cada dos anys. Avui en dia, els avantatges de potència i rendiment de reduir la mida dels xips a cada nou node de procés estan disminuint, mentre que el cost per transistor augmenta. Tot i que la reducció de mida continua sent una opció, a mesura que l'escala es fa més cara i difícil, la indústria dels semiconductors està buscant alternatives que impliquin el muntatge de xips petits i/o múltiples circuits integrats en un sol paquet. Això s'anomena encapsulació avançada. L'embalatge avançat representa una tecnologia alternativa i complementària a la reducció de l'amplada de línia perquè proporciona una densitat de xip més gran a l'etapa de l'envàs en lloc del nivell del xip i permet la integració de diferents funcions de xip dins d'un sol paquet. L'embalatge avançat també permet un major ús de xips comercials (aprovats per [敏感词]) per personalitzar les solucions.

Els tipus d'embalatge avançats inclouen tècniques d'apilament de xips (especialment xips de memòria) i xips incrustats, envasos en ventall, envasos a nivell d'hòsties i embalatges a nivell de sistema (acoblament de xips petits o múltiples en un sol paquet). Un enfocament dels xips lògics és separar les funcions IP estandarditzades en xips diferents i més petits, anomenats "microxips", connectats mitjançant interfícies estàndard en un sol paquet. Els xips petits funcionen amb altres xips petits, de manera que els dissenys s'han d'optimitzar junts i no es poden dissenyar de manera aïllada. La [敏感词] Agència de Projectes de Recerca Avançada (DARPA) i la Marina, així com els actors del sector (AMD, Marvell i Intel), tenen diversos projectes que exploren aquest enfocament. L'embalatge avançat té un valor de seguretat nacional desglossant la funció, la seguretat, el volum i el rendiment ambiental per proporcionar equips personalitzables per a aplicacions úniques de seguretat nacional.

Els envasos avançats van representar el 42.6% del valor total dels envasos de semiconductors el 2019 i s'espera que arribin al 2025. Representaran gairebé la meitat de tot el mercat d'envasos de semiconductors. Això representaria una taxa de creixement anual composta (CAGR) del 6.1% entre el 2014 i el 2025, amb els ingressos d'envasos més avançats que es duplicaran de 20 milions de dòlars el 2014 a aproximadament 42 milions de dòlars el 2025. Això és gairebé tres vegades el creixement esperat del mercat d'envasos tradicionals. , amb un CAGR projectat del 2.2% entre el 2014 i el 2025.

Les 10 millors empreses d'envasament avançat del món inclouen: dues empreses IDM (Intel dels Estats Units i Samsung Corea); TSMC també és una de les 10 millors empreses d'envasament avançat del món. Les cinc principals empreses d'envasament avançat OSAT del món inclouen ASE ([敏感词]), SPIL ([敏感词]), Amkor (EUA), Powertech Technology ([敏感词]) i JCET (Xina). A més, hi ha dues empreses OSAT més petites, Nepes Display (Corea) i Chipbond ([敏感词]). Les 10 empreses processen aproximadament tres quartes parts dels xips envasats avançats.

Els embalatges avançats als Estats Units els proporcionen principalment proveïdors d'IDM, inclosos Intel, Texas Instruments i Micron. GlobalFoundries és una foneria amb seu als Estats Units que també ofereix serveis d'embalatge avançats. A més, empreses més petites, com Micross, Skywater i Qorvo, ofereixen serveis d'embalatge avançats per satisfer les necessitats industrials i de nínxol [敏感词].

Com s'ha esmentat anteriorment, tot i que actualment la Xina no té capacitats d'envasament avançades, està desenvolupant capacitats d'envasament avançades per compensar la seva manca de producció de semiconductors d'avantguarda.

A mesura que la capacitat i la demanda d'envasos avançats creixen, els comentaris presentats en resposta a un avís d'investigació de registre federal (NOI) van assenyalar la manca de substrats d'embalatge avançats (basats en la tecnologia de plaques de circuit imprès) i les vulnerabilitats a la cadena de subministrament associada als Estats Units. El proveïdor de materials bàsics es troba a Àsia. Les principals empreses de substrat inclouen: Ibiden (Japó), Nanya ([敏感词]), Shinko (Japó), Samsung (Corea), Unimicron ([敏感词]), Shennan Circuits (Xina), Zhuhai Yueya (Xina) i AKM Electronics Industrial (Xina).

A més, la fabricació de PCB s'ha traslladat a la Xina, cosa que la converteix en un mercat més atractiu per als proveïdors de substrats. L'IPC/US Reliable Electronics Partnership (USPAE) estima que els EUA estan 20 anys per darrere d'Àsia en la tecnologia de fabricació de plaques de circuits d'impressió per a aplicacions electròniques de propera generació, els EUA van representar més del 30% de la fabricació de plaques de circuit imprès del món; ara representa menys del 5%

(B) Riscos importants

La inversió de la Xina en envasos avançats amenaça els mercats futurs:

Tot i que la Xina no té una capacitat d'envasament avançada forta, el govern xinès ha invertit molt en envasos avançats. Els envasos avançats han estat el focus tecnològic de la indústria de semiconductors de la Xina durant els últims anys, amb l'objectiu del Consell d'Estat que els embalatges avançats representin al voltant del 30 per cent de tots els ingressos d'embalatge per als proveïdors xinesos el 2015. El gener de 2021, el vicerecent contractat de SMIC El president va dir que les empreses xineses haurien de centrar-se en l'embalatge avançat per superar la seva debilitat a l'hora de reduir l'amplada de la línia de semiconductors, cosa que podria indicar que SMIC es mourà de manera agressiva cap a l'embalatge avançat. Stephen Hiebert, director sènior de màrqueting de SEMICONDUCTOR Packaging KLA, va informar el 2018 que "... Estem veient fortes inversions d'OSAT a la Xina a mesura que augmenta la capacitat d'envasament avançat per adaptar-se als projectes de fabricació de front-end de la Xina".

Capacitat insuficient de materials d'embalatge avançats:

Els substrats d'embalatge avançats es basen en la tecnologia de plaques de circuit imprès, que es fabrica principalment a Àsia i principalment a la Xina. Això suposa un repte per a les empreses que busquen invertir en envasos avançats als Estats Units.

[敏感词] les necessitats per si soles no són suficients per mantenir la tecnologia d'envasament avançada als EUA:

Un petit nombre d'empreses nord-americanes ofereixen solucions d'envasament avançades per a les necessitats [敏感词], i aquestes empreses només tenen una petita quota de mercat. A mesura que les capacitats d'envasament avançades creixen fora dels EUA, aviat superaran en nombre les necessitats [敏感词] i les forces del mercat atrauran capacitats d'avantguarda a l'estranger. En definitiva, la quantitat impulsa la innovació i l'aprenentatge operatiu; Sense volum comercial, els EUA no podran mantenir-se al dia amb la tecnologia en termes de qualitat, cost o mà d'obra.

(3) Resum

En resum, els EUA depenen dels recursos estrangers concentrats a Àsia per a la capacitat d'ATP de fons, la qual cosa crea un risc d'interrupció de la cadena de subministrament en aquesta part de la cadena de subministrament. L'encapsulació és cada cop més avançada a mesura que la indústria busca noves maneres de compensar la complexitat de les mides de característiques cada cop més petites als nodes més avançats o més petits, rendiments més baixos i rendiments marginals decreixents. Si bé els Estats Units i els seus socis tenen capacitats d'envasament avançades, la gran inversió de la Xina en envasos avançats té el potencial d'interrompre el mercat en el futur. A més, els EUA no tenen un ecosistema per desenvolupar tecnologies d'envasament avançades.

Exempció de responsabilitat: aquest article es reimprimeix de "Mr. Wang's Restaurant Talk", aquest article només representa les opinions personals de l'autor, no representa les opinions de Sakwei i la indústria, només per reimprimir i compartir, donar suport a la protecció dels drets de propietat intel·lectual, reimprimir si us plau, indiqueu la font original i l'autor, si hi ha una infracció, poseu-vos en contacte amb nosaltres per eliminar-lo.