(בהמשך לחלק I: תכנון מעגלים משולבים; חלק ב': ייצור מעגלים משולבים)

V. ATP (הרכבה, בדיקה ואריזה) ואריזה מתקדמת

מסקנות בסיסיות לגבי הרכבה, בדיקה, אריזה ואריזה מתקדמת:

(1) עבור ATP המוליך למחצה האחורי הנמוך יחסית, ארצות הברית מסתמכת במידה רבה על משאבים זרים המרוכזים באסיה.

(2) ככל שהשבבים הופכים מורכבים יותר, שיטות אריזה מתקדמות מייצגות תחומים פוטנציאליים להתקדמות טכנולוגית משמעותית. עם זאת, ארה"ב היא גם לא מקום חסכוני לפיתוח תעשיית אריזה מתקדמת חזקה מכיוון שהיא חסרה את המערכת האקולוגית של החומרים הדרושים;

(3) בתגובה, השקעה סינית כבדה עלולה לשבש שווקים קיימים.

(1) הערכות בסיסיות של מדינת הדגל לגבי אריזה ובדיקות בסיסיות

(א) מידע בסיסי

בשלב ה-ATP הבסיסי, השבב (הליבה) מורכב למוצר מוגמר, אשר נבדק, נארז ומורכב לרכיבי אלקטרוניקה. ישנם שני מצבים לשלב ה-ATP: (1) OEM על ידי IDM ו-(2) OEM. חברות יציקה הן חברות OSAT (הרכבה ובדיקה של מוליכים למחצה טהורים) המתמחות בבדיקות, אריזה, הרכבה או הרכבה ומספקות שירותי קבלן. מבחינת שוק ה-ATP הכולל, חברות אמריקאיות היוו 28% מסך ההכנסות; למרות שחברות אמריקאיות מהוות כ-43% מהכנסות ה-ATP של IDM המשולב אנכית, חברות אמריקאיות העבירו את ייצור ה-ATP למתקנים מחוץ לארה"ב. חברות יציקה כמו TSMC (טייוואן), UMC (טייוואן), SMIC (סין היבשתית) ו-XMC (סין היבשתית) נכנסו לעסקי האריזות כדי להגדיל את שירותי הייצור שהן מציעות ללקוחות ללא פברואר, במיוחד עבור אריזות מתקדמות של שבבים קטנים. TSMC השיקה את פתרון האריזה המתקדם הראשון שלה בשנת 2012. בשנת 2017 היו יותר מ-100 OSATS שונים בשוק. ישנם שמונה OSATS גדולים; רובם שחקנים קטנים עד בינוניים.

למרות שישנן כמה חברות OSAT אמריקאיות (בעיקר Amkor), חברות אמריקאיות מהוות רק 15% מעסקי OSAT (טייוואן מובילה עם 52%, אחריה סין עם 21%), ו-Amkor ממוקמת בארה"ב אך אין לה מפעל ייצור בארה"ב.

באופן מסורתי, ייצור ATP בסיסי היה עסק אוטומטי מאוד ובעל ערך נמוך, הדורש שטח נרחב ומעסיק בעיקר עובדים בעלי כישורים נמוכים (מצבים אלה משתנים עם כניסתן של טכנולוגיות אריזה מתקדמות שיידונו להלן). לפיכך, פעולה זו הייתה השלב הראשון (החל משנות ה-1970) של מיקור חוץ של הייצור בארצות הברית, שהיה בעיקר לדרום מזרח אסיה. כיום, רוב מפעלי מיקור החוץ של ATP נמצאים בסין, טייוואן ודרום מזרח אסיה (סינגפור, מלזיה, הפיליפינים ווייטנאם). SEMI ו-Techsearch זיהו יותר מ-120 חברות מיקור חוץ של OSAT ו-360 מפעלי אריזה ברחבי העולם בשנת 2018. מתוך 360 המפעלים, ישנם יותר מ-100 בסין, כ-100 בטייוואן ו-43 בדרום מזרח אסיה (האחרים נמצאים באירופה או באמריקה). ייצור OSAT בסין משתמש בטכנולוגיית האריזה המרכזית הנוכחית, אך סין מפתחת טכנולוגיית אריזה מתקדמת.

בצד הבדיקה, יש לאשר ולבדוק טכנולוגיות מוליכים למחצה לפני שניתן יהיה להשתמש בהן בטווחי טמפרטורות (טווח מורחב), עמידות לקרינה וסביבות קשות מסיבות ביטחון לאומי. זה כולל בדיקת אפקטים של חלקיקים בודדים (SEE) באמצעות תשתית בדיקת קרינת יונים כבדים. התשתית הקיימת לבדיקת קרינת יונים כבדים בארצות הברית היא שברירית ואינה יכולה לענות על צורכי בדיקות SEE נוכחיים או עתידיים. לקוחות חווים פעמים רבות זמני המתנה ארוכים ועליית מחירי הבדיקות, והם חשופים ללחץ משמעותי גם אם מתקן מרכזי נסגר לפתע. "יש פחות מחצי תריסר מאיצים LABS שיכולים לייצר קרני יונים במגוון יונים ואנרגיה מספיק כדי לעמוד בדרישות בדיקת SEE." זה משפיע על זמינות הבדיקות לתמיכה במשימות חלל עתידיות בין סוכנויות חלל לתעשייה (כולל לוויינים).

(ב) סיכונים גדולים

כיום, לארצות הברית יש רק 3 אחוזים מכושר ייצור האריזה העולמי של מוליכים למחצה (לא כולל כושר בדיקה), המסופק בעיקר על ידי חברות IDM, שלעתים קרובות יש להן מתקני ATP מחוץ לארצות הברית. בעוד שמדובר באופן היסטורי במרכיב דל-טכנולוגיה בשרשרת האספקה, זהו צעד קריטי. הסתמכותה של אמריקה על ייצור ATP חיוני בדרום מזרח אסיה, טייוואן וסין חושפת את שרשרת האספקה ​​של ארה"ב לשיבושים.

(II) הדיון של Citibank על טכנולוגיית אריזה מתקדמת

(א) מידע בסיסי

בעוד ש-ATP בסיסי היה באופן מסורתי מרכיב בעל ערך נמוך בשרשרת האספקה, טכנולוגיות אריזה הופכות למתקדמות יותר ויותר. במשך עשרות שנים, תעשיית המוליכים למחצה עמדה בקצב חוק מור, החוזה שמספר הטרנזיסטורים במוליך למחצה מכפיל את עצמו בערך כל שנתיים. כיום, יתרונות ההספק והביצועים של הקטנת גודל השבבים בכל צומת תהליך חדש יורדים, בעוד שהעלות לכל טרנזיסטור עולה. בעוד שהקטנת גודל עדיין אפשרית, ככל שההרחבה הופכת יקרה וקשה יותר, תעשיית המוליכים למחצה מחפשת חלופות הכרוכות בהרכבת שבבים קטנים ו/או מעגלים משולבים מרובים לחבילה אחת. זה נקרא אנקפסולציה מתקדמת. אריזה מתקדמת מייצגת טכנולוגיה חלופית ומשלימה להפחתת רוחב הקו מכיוון שהיא מספקת צפיפות שבבים גבוהה יותר בשלב החבילה ולא ברמת השבב ומאפשרת שילוב של פונקציות שבבים שונות בתוך חבילה אחת. אריזה מתקדמת מאפשרת גם שימוש רב יותר בשבבים מסחריים מוכנים מראש (מאושרים על ידי הביטחון) כדי להתאים אישית פתרונות.

סוגי אריזה מתקדמים כוללים טכניקות של ערימת שבבים (במיוחד שבבי זיכרון) ושבבים משובצים, אריזה ברמת wafer, ואריזה ברמת המערכת (הרכבת שבבים קטנים או שבבים מרובים לחבילה אחת). גישה אחת לשבבי לוגיקה היא להפריד פונקציות IP סטנדרטיות לשבבים שונים וקטנים יותר, הנקראים "מיקרו-שבבים", המחוברים דרך ממשקים סטנדרטיים בחבילה אחת. שבבים קטנים פועלים עם שבבים קטנים אחרים, ולכן יש למטב את העיצובים יחד ולא ניתן לתכנן אותם בנפרד. סוכנות הפרויקטים למחקר מתקדם של ההגנה (DARPA) והצי, כמו גם שחקנים בתעשייה (AMD, Marvell ו-Intel), מנהלים מספר פרויקטים הבוחנים גישה זו. אריזה מתקדמת היא בעלת ערך ביטחוני לאומי על ידי פירוק תפקוד, בטיחות, נפח וביצועים סביבתיים כדי לספק ציוד הניתן להתאמה אישית עבור יישומי ביטחון לאומי ייחודיים.

אריזות מתקדמות היוו 42.6% מהערך הכולל של אריזות מוליכים למחצה ב-2019 וצפויות להגיע ל-2025. יהוו כמעט מחצית משוק האריזות המוליכים למחצה כולו. זה יייצג שיעור צמיחה שנתי מורכב (CAGR) של 6.1% בין 2014 ל-2025, כאשר הכנסות מאריזות מתקדמות יותר יוכפלו מ-20 מיליארד דולר ב-2014 לכ-42 מיליארד דולר ב-2025. זהו כמעט פי שלושה מהצמיחה הצפויה של שוק האריזות המסורתי , עם CAGR חזוי של 2.2 אחוזים בין 2014 ל-2025.

עשר חברות האריזה המתקדמות המובילות בעולם כוללות: שתי חברות IDM (אינטל מארה"ב וסמסונג קוריאה); TSMC היא גם אחת מעשר חברות האריזה המתקדמות המובילות בעולם. חמש חברות האריזה המתקדמות OSAT המובילות בעולם כוללות את ASE (טייוואן), SPIL (טייוואן), Amkor (ארה"ב), Powertech Technology (טייוואן) ו-JCET (סין). בנוסף, ישנן שתי חברות OSAT קטנות יותר, Nepes Display (קוריאה) ו-Chipbond (טייוואן). עשר החברות מעבדות כשלושה רבעים מהשבבים הארוזים המתקדמים.

אריזות מתקדמות בארצות הברית מסופקות בעיקר על ידי ספקי IDM, כולל אינטל, טקסס אינסטרומנטס ומיקרון. GlobalFoundries היא חברת יציקה אמריקאית המספקת גם שירותי אריזה מתקדמים. בנוסף, חברות קטנות יותר, כמו מיקרוס, סקייוואטר וקורבו, מציעות שירותי אריזה מתקדמים כדי לענות על צרכים נישתיים בתחום ההגנה והתעשייה.

כפי שהוזכר לעיל, בעוד שלסין אין כיום יכולות אריזה מתקדמות חזקות, היא מפתחת יכולות אריזה מתקדמות כדי לפצות על היעדר ייצור מוליכים למחצה מתקדמים.

ככל שהקיבולת והביקוש לאריזה מתקדמת גדלים, הערות שהוגשו בתגובה להודעת רישום פדרלית לחקירה (NOI) הצביעו על היעדר מצעים לאריזה מתקדמת (המבוססת על טכנולוגיית מעגלים מודפסים) ועל פגיעויות בשרשרת האספקה ​​הקשורה בארצות הברית. ספק חומרי הבסיס ממוקם באסיה. חברות המצעים העיקריות כוללות: Ibiden (יפן), Nanya (טייוואן), Shinko (יפן), Samsung (קוריאה), Unimicron (טייוואן), Shennan Circuits (סין), Zhuhai Yueya (סין) ו-AKM Electronics Industrial (סין).

בנוסף, ייצור PCB עבר לסין, מה שהופך אותה לשוק אטרקטיבי יותר עבור ספקי מצע. IPC/US Reliable Electronics Partnership (USPAE) מעריכה שארה"ב נמצאת בפיגור של 20 שנה באסיה בטכנולוגיית ייצור מעגלים מודפסים עבור יישומי אלקטרוניקה מהדור הבא, ארה"ב היוותה פעם יותר מ-30% מייצור המעגלים המודפסים בעולם; כעת הוא מהווה פחות מ-5%

(ב) סיכונים גדולים

ההשקעה של סין באריזות מתקדמות מאיימת על השווקים העתידיים:

בעוד שסין חסרה יכולת אריזה מתקדמת חזקה, ממשלת סין השקיעה רבות באריזות מתקדמות. אריזות מתקדמות היו המוקד הטכנולוגי של תעשיית המוליכים למחצה בסין בשנים האחרונות, כאשר מועצת המדינה שואפת שאריזות מתקדמות יהוו כ-30 אחוזים מכלל הכנסות האריזה עבור ספקים סיניים עד 2015. בינואר 2021, הסגן החדש שנשכר ב-SMIC היו"ר אמר שחברות סיניות צריכות להתמקד באריזה מתקדמת כדי להתגבר על חולשתן בהקטנת רוחב קו המוליכים למחצה, מה שיכול לאותת ש-SMIC תעבור באגרסיביות לאריזה מתקדמת. סטיבן הייברט, מנהל שיווק בכיר ב- SEMICONDUCTOR Packaging KLA, דיווח בשנת 2018 כי "... אנו רואים השקעות חזקות ב-OSAT בסין כאשר קיבולת האריזה המתקדמת עולה כדי להתאים לפרויקטים הקדמיים של סין".

קיבולת לא מספקת של חומרי אריזה מתקדמים:

מצעי אריזה מתקדמים מבוססים על טכנולוגיית מעגלים מודפסים, המיוצרת בעיקר באסיה ובעיקר בסין. זה מציב אתגר לחברות המבקשות להשקיע באריזות מתקדמות בארצות הברית.

צורכי הביטחון לבדן אינם מספיקים כדי לשמור על טכנולוגיית אריזה מתקדמת בארה"ב:

מספר קטן של חברות אמריקאיות מספקות פתרונות אריזה מתקדמים לצורכי ביטחון, ולחברות אלו יש נתח שוק קטן בלבד. ככל שיכולות האריזה המתקדמות יגדלו מחוץ לארה"ב, הן בקרוב יעלו על צורכי הביטחון וכוחות השוק ימשכו יכולות מתקדמות לחו"ל. בסופו של דבר, כמות מניעה חדשנות ולמידה תפעולית; ללא נפח מסחרי, ארה"ב לא תוכל לעמוד בקצב הטכנולוגיה מבחינת איכות, עלות או עבודה.

(3) סיכום

לסיכום, ארה"ב מסתמכת על משאבים זרים המרוכזים באסיה עבור קיבולת ATP עורפית, מה שיוצר סיכון לשיבוש שרשרת האספקה ​​בחלק זה של שרשרת האספקה. האנקפסולציה הופכת למתקדמת יותר ככל שהתעשייה מחפשת דרכים חדשות לפצות על המורכבות של גדלי תכונה קטנים יותר ויותר בצמתים המתקדמים ביותר או הקטנים ביותר, תשואות נמוכות יותר ותשואות שוליות פוחתות. בעוד שלארצות הברית ולשותפותיה יש יכולות אריזה מתקדמות, להשקעה הכבדה של סין באריזות מתקדמות יש פוטנציאל לשבש את השוק בעתיד. בנוסף, לארה"ב חסרה מערכת אקולוגית לפיתוח טכנולוגיות אריזה מתקדמות.

כתב ויתור: מאמר זה נדפס מחדש מתוך "שיחת המסעדה של מר וואנג", מאמר זה מייצג רק את דעותיו האישיות של המחבר, אינו מייצג את דעותיהם של Sakwei והתעשייה, רק כדי להדפיס מחדש ולשתף, לתמוך בהגנה על זכויות קניין רוחני, להדפיס מחדש נא לציין את המקור והמחבר המקורי, אם יש הפרה, אנא צור איתנו קשר כדי למחוק.