(Mengikuti bagian I: Desain sirkuit terpadu; Bagian II: Pembuatan Sirkuit Terpadu)

V. ATP (Perakitan, Pengujian, dan Pengemasan) dan pengemasan lanjutan

Kesimpulan dasar tentang perakitan, pengujian, pengemasan, dan pengemasan lanjutan:

(1) Untuk ATP semikonduktor back-end yang relatif berteknologi rendah, Amerika Serikat sangat bergantung pada sumber daya asing yang terkonsentrasi di Asia.

(2) Ketika chip menjadi lebih kompleks, metode pengemasan yang canggih mewakili area potensial untuk kemajuan teknologi yang signifikan. Namun, Amerika juga bukan tempat yang hemat biaya untuk mengembangkan industri pengemasan maju yang kuat karena Amerika kekurangan ekosistem bahan yang diperlukan;

(3) Sebagai tanggapan, investasi besar Tiongkok dapat mengganggu pasar yang ada.

(I) Perkiraan dasar pengemasan dan pengujian dasar Negara Bendera

(A) Informasi dasar

Pada tahap ATP dasar bagian belakang, chip (inti) dirakit menjadi produk jadi, yang kemudian diuji, dikemas, dan dirakit menjadi komponen elektronik. Terdapat dua mode untuk tahap ATP: (1) OEM oleh IDM dan (2) OEM. Foundry adalah perusahaan OSAT (pure semiconductor Assembly and Testing) yang mengkhususkan diri dalam pengujian, pengemasan, perakitan, atau perakitan dan menyediakan layanan kontrak. Dalam hal total pasar ATP, perusahaan AS menyumbang 28% dari total pendapatan; Meskipun perusahaan AS menyumbang sekitar 43% dari pendapatan ATP IDM yang terintegrasi secara vertikal, perusahaan AS telah melakukan outsourcing produksi ATP ke fasilitas di luar AS. Foundry seperti TSMC (Taiwan), UMC (Taiwan), SMIC (Tiongkok Daratan) dan XMC (Tiongkok Daratan) telah memasuki bisnis pengemasan untuk meningkatkan layanan manufaktur yang mereka tawarkan kepada pelanggan fabless, terutama untuk pengemasan canggih chip kecil. TSMC meluncurkan solusi pengemasan canggih pertamanya pada tahun 2012. Pada tahun 2017, terdapat lebih dari 100 OSAT berbeda di pasaran. Terdapat delapan OSAT besar; sebagian besar merupakan pemain berukuran kecil hingga menengah.

Meskipun terdapat beberapa perusahaan OSAT AS (khususnya Amkor), perusahaan-perusahaan AS hanya menyumbang 15% dari bisnis OSAT (Taiwan memimpin dengan 52%, diikuti oleh Tiongkok dengan 21%), dan Amkor berbasis di AS namun tidak memiliki pabrik manufaktur. fasilitas di AS.

Produksi ATP dasar secara tradisional merupakan bisnis yang sangat otomatis dan bernilai rendah, membutuhkan lahan yang luas dan sebagian besar mempekerjakan pekerja berketerampilan rendah (hal ini berubah dengan diperkenalkannya teknologi pengemasan canggih yang dibahas di bawah). Dengan demikian, operasi ini merupakan fase pertama (dimulai pada tahun 1970-an) dari outsourcing produksi di Amerika Serikat, yang sebagian besar ke Asia Tenggara. Saat ini, sebagian besar pabrik outsourcing ATP berada di Tiongkok, Taiwan, dan Asia Tenggara (Singapura, Malaysia, Filipina, dan Vietnam). SEMI dan Techsearch mengidentifikasi lebih dari 120 perusahaan outsourcing OSAT dan 360 pabrik pengemasan di seluruh dunia pada tahun 2018. Dari 360 pabrik tersebut, terdapat lebih dari 100 di Tiongkok, sekitar 100 di Taiwan, dan 43 di Asia Tenggara (sisanya berada di Eropa atau Amerika). Produksi OSAT di Tiongkok menggunakan teknologi pengemasan utama saat ini, tetapi Tiongkok sedang mengembangkan teknologi pengemasan canggih.

Di sisi pengujian, teknologi semikonduktor harus disertifikasi dan diuji sebelum dapat digunakan dalam rentang suhu (rentang yang diperluas), ketahanan radiasi, dan lingkungan yang keras demi alasan keamanan nasional. Ini termasuk pengujian efek partikel tunggal (SEE) menggunakan infrastruktur pengujian radiasi ion berat. Infrastruktur pengujian radiasi ion berat yang ada di Amerika Serikat rapuh dan tidak dapat memenuhi kebutuhan pengujian SEE saat ini atau di masa mendatang. Pelanggan sering mengalami waktu tunggu yang lama dan kenaikan harga pengujian, serta rentan terhadap tekanan yang signifikan bahkan jika fasilitas utama tiba-tiba tutup. "Ada kurang dari setengah lusin LAB akselerator yang dapat menghasilkan berkas ion dengan variasi ion dan energi yang cukup untuk memenuhi persyaratan pengujian SEE." Hal ini memengaruhi ketersediaan pengujian untuk mendukung misi luar angkasa di masa mendatang antara badan antariksa dan industri (termasuk satelit).

(B) Risiko besar

Saat ini, Amerika Serikat hanya memiliki 3 persen dari kapasitas pengemasan semikonduktor global (tidak termasuk kapasitas pengujian), yang sebagian besar disediakan oleh perusahaan IDM, yang seringkali memiliki fasilitas ATP di luar Amerika Serikat. Meskipun secara historis ini merupakan komponen berteknologi rendah dalam rantai pasokan, ini merupakan langkah penting. Ketergantungan Amerika pada produksi ATP penting di Asia Tenggara, Taiwan, dan Tiongkok membuat rantai pasokan AS rentan terhadap gangguan.

(II) Diskusi Citibank tentang teknologi pengemasan canggih

(A) Informasi dasar

Meskipun ATP dasar secara tradisional merupakan komponen bernilai rendah dalam rantai pasokan, teknologi pengemasan menjadi semakin maju. Selama beberapa dekade, industri semikonduktor terus mengikuti Hukum Moore, yang memperkirakan bahwa jumlah transistor pada semikonduktor meningkat dua kali lipat setiap dua tahun. Saat ini, manfaat daya dan kinerja dari pengurangan ukuran chip pada setiap node proses baru semakin berkurang, sementara biaya per transistor semakin meningkat. Meskipun perampingan masih menjadi pilihan, karena penskalaan menjadi lebih mahal dan sulit, industri semikonduktor mencari alternatif yang melibatkan perakitan chip kecil dan/atau beberapa sirkuit terintegrasi ke dalam satu paket. Ini disebut enkapsulasi lanjutan. Pengemasan canggih mewakili teknologi alternatif dan pelengkap untuk pengurangan lebar garis karena teknologi ini memberikan kepadatan chip yang lebih tinggi pada tahap pengemasan dibandingkan pada tingkat chip dan memungkinkan integrasi fungsi chip yang berbeda dalam satu paket. Pengemasan yang canggih juga memungkinkan penggunaan chip komersial yang siap pakai (disetujui oleh pertahanan) secara lebih luas untuk menyesuaikan solusi.

Jenis pengemasan canggih mencakup teknik penumpukan chip (terutama chip memori) dan chip tertanam, fan-out, pengemasan tingkat wafer, dan pengemasan tingkat sistem (merakit chip kecil atau beberapa chip ke dalam satu paket). Salah satu pendekatan untuk chip logika adalah memisahkan fungsi IP standar ke dalam chip yang berbeda dan lebih kecil, yang disebut "mikrochip," yang dihubungkan melalui antarmuka standar pada satu paket. Chip kecil bekerja dengan chip kecil lainnya, sehingga desain harus dioptimalkan bersama dan tidak dapat dirancang secara terpisah. Badan Proyek Penelitian Lanjutan Pertahanan (DARPA) dan Angkatan Laut, serta pelaku industri (AMD, Marvell, dan Intel), memiliki sejumlah proyek yang mengeksplorasi pendekatan ini. Pengemasan canggih memiliki nilai keamanan nasional dengan memecah fungsi, keamanan, volume, dan kinerja lingkungan untuk menyediakan peralatan yang dapat disesuaikan untuk aplikasi keamanan nasional yang unik.

Kemasan canggih menyumbang 42.6% dari total nilai kemasan semikonduktor pada tahun 2019 dan diperkirakan akan mencapai tahun 2025. Akan mencakup hampir setengah dari seluruh pasar kemasan semikonduktor. Angka ini mewakili tingkat pertumbuhan tahunan gabungan (CAGR) sebesar 6.1% antara tahun 2014 dan 2025, dengan pendapatan dari pengemasan yang lebih maju meningkat dua kali lipat dari $20 miliar pada tahun 2014 menjadi sekitar $42 miliar pada tahun 2025. Angka ini hampir tiga kali lipat dari perkiraan pertumbuhan pasar kemasan tradisional. , dengan proyeksi CAGR sebesar 2.2 persen antara tahun 2014 dan 2025.

Sepuluh perusahaan pengemasan canggih teratas di dunia meliputi: dua perusahaan IDM (Intel dari Amerika Serikat dan Samsung Korea); TSMC juga merupakan salah satu dari sepuluh perusahaan pengemasan canggih teratas di dunia. Lima perusahaan pengemasan canggih OSAT teratas di dunia meliputi ASE (Taiwan), SPIL (Taiwan), Amkor (AS), Powertech Technology (Taiwan), dan JCET (China). Selain itu, terdapat dua perusahaan OSAT yang lebih kecil, Nepes Display (Korea) dan Chipbond (Taiwan). Kesepuluh perusahaan tersebut memproses sekitar tiga perempat dari chip yang dikemas secara canggih.

Pengemasan canggih di Amerika Serikat sebagian besar disediakan oleh vendor IDM, termasuk Intel, Texas Instruments, dan Micron. GlobalFoundries adalah perusahaan foundry yang berbasis di AS yang juga menyediakan layanan pengemasan canggih. Selain itu, perusahaan-perusahaan yang lebih kecil, seperti Micross, Skywater, dan Qorvo, menawarkan layanan pengemasan canggih untuk memenuhi kebutuhan khusus di bidang pertahanan dan industri.

Seperti disebutkan di atas, meskipun Tiongkok saat ini tidak memiliki kemampuan pengemasan canggih yang kuat, Tiongkok sedang mengembangkan kemampuan pengemasan canggih untuk mengimbangi kurangnya produksi semikonduktor mutakhir.

Seiring dengan meningkatnya kapasitas dan permintaan untuk pengemasan tingkat lanjut, komentar yang disampaikan sebagai tanggapan terhadap Pemberitahuan Pendaftaran Investigasi Federal (NOI) menunjukkan kurangnya substrat pengemasan tingkat lanjut (berdasarkan teknologi papan sirkuit cetak) dan kerentanan dalam rantai pasokan terkait di Amerika. Amerika. Pemasok bahan dasar berlokasi di Asia. Perusahaan substrat utama meliputi: Ibiden (Jepang), Nanya (Taiwan), Shinko (Jepang), Samsung (Korea), Unimicron (Taiwan), Shennan Circuits (Tiongkok), Zhuhai Yueya (Tiongkok) dan AKM Electronics Industrial (Tiongkok).

Selain itu, manufaktur PCB telah berpindah ke Tiongkok, menjadikannya pasar yang lebih menarik bagi pemasok substrat. IPC/ Kemitraan Elektronik Terpercaya AS (USPAE) memperkirakan bahwa AS tertinggal 20 tahun di belakang Asia dalam teknologi manufaktur papan sirkuit cetak untuk aplikasi elektronik generasi mendatang. AS pernah menyumbang lebih dari 30% manufaktur papan sirkuit cetak dunia; sekarang jumlahnya kurang dari 5%

(B) Risiko besar

Investasi Tiongkok dalam pengemasan canggih mengancam pasar di masa depan:

Meskipun Tiongkok tidak memiliki kemampuan pengemasan yang canggih, pemerintah Tiongkok telah banyak berinvestasi dalam pengemasan yang canggih. Pengemasan canggih telah menjadi fokus teknologi industri semikonduktor Tiongkok selama beberapa tahun terakhir, dan Dewan Negara menargetkan pengemasan canggih akan menyumbang sekitar 30 persen dari seluruh pendapatan pengemasan bagi pemasok Tiongkok pada tahun 2015. Pada bulan Januari 2021, wakil SMIC yang baru direkrut Ketua mengatakan bahwa perusahaan-perusahaan Tiongkok harus fokus pada pengemasan yang canggih untuk mengatasi kelemahan mereka dalam mengurangi lebar jalur semikonduktor, yang dapat menandakan bahwa SMIC akan bergerak secara agresif ke dalam pengemasan yang canggih. Stephen Hiebert, Direktur senior pemasaran di SEMICONDUCTOR Packaging KLA, melaporkan pada tahun 2018 bahwa "... Kami melihat investasi OSAT yang kuat di Tiongkok seiring dengan peningkatan kapasitas pengemasan yang canggih agar sesuai dengan proyek pabrik front-end Tiongkok."

Kapasitas bahan pengemas canggih tidak mencukupi:

Substrat pengemasan tingkat lanjut didasarkan pada teknologi papan sirkuit cetak, yang sebagian besar diproduksi di Asia dan sebagian besar di Tiongkok. Hal ini menimbulkan tantangan bagi perusahaan yang ingin berinvestasi dalam pengemasan canggih di Amerika Serikat.

Kebutuhan pertahanan saja tidak cukup untuk mempertahankan teknologi pengemasan canggih di AS:

Sejumlah kecil perusahaan AS menyediakan solusi pengemasan canggih untuk kebutuhan pertahanan, dan perusahaan-perusahaan ini hanya memiliki pangsa pasar yang kecil. Seiring dengan pertumbuhan kemampuan pengemasan canggih di luar AS, kemampuan tersebut akan segera melebihi kebutuhan pertahanan dan kekuatan pasar akan menarik kemampuan mutakhir ke luar negeri. Pada akhirnya, kuantitas mendorong inovasi dan pembelajaran operasional; Tanpa volume komersial, AS tidak akan mampu mengikuti perkembangan teknologi dalam hal kualitas, biaya, atau tenaga kerja.

(3) Ringkasan

Singkatnya, AS bergantung pada sumber daya asing yang terkonsentrasi di Asia untuk kapasitas ATP back-end, yang menciptakan risiko gangguan rantai pasok di bagian rantai pasok ini. Enkapsulasi menjadi lebih maju karena industri mencari cara baru untuk mengimbangi kompleksitas ukuran fitur yang semakin kecil pada node yang paling canggih atau terkecil, hasil yang lebih rendah, dan keuntungan marjinal yang semakin berkurang. Meskipun Amerika Serikat dan mitra-mitranya memiliki kemampuan pengemasan yang canggih, investasi besar Tiongkok dalam pengemasan yang canggih berpotensi mengganggu pasar di masa depan. Selain itu, AS tidak memiliki ekosistem untuk mengembangkan teknologi pengemasan yang canggih.

Penafian: Artikel ini dicetak ulang dari "Pembicaraan Restoran Tuan Wang", artikel ini hanya mewakili pandangan pribadi penulis, tidak mewakili pandangan Sakwei dan industri, hanya untuk mencetak ulang dan berbagi, mendukung perlindungan hak kekayaan intelektual, mencetak ulang harap tunjukkan sumber asli dan penulisnya, jika ada pelanggaran, silakan hubungi kami untuk menghapus.