In 1958 ontwikkelde Jack S. Kilby, werkzaam bij Texas Instruments (TI), met succes 's werelds eerste geïntegreerde schakeling door verschillende transistors, weerstanden en condensatoren met elkaar te verbinden via een germanium (Ge) substraat. Vervolgens vond Robert Noyce de geïntegreerde schakeling op basis van silicium (Si) uit. De meeste halfgeleidertoepassingen van vandaag de dag zijn op silicium gebaseerde geïntegreerde schakelingen (de zogenaamde eerste generatie halfgeleiders). Chips zijn de "olie" van de moderne industrie geworden.

Toen de chipindustrie net begon, draaide alles om het IDM-model (Integrated Device Manufacturing). Intel en TI ontwierpen en produceerden beide chips, waardoor het voor kleine bedrijven moeilijk was om in de chipindustrie actief te worden.

Zhang Zhongmou, afkomstig van TI, richtte in 1987 het gespecialiseerde waferproductiebedrijf TSMC op en luidde met deze "ontkoppeling" het tijdperk van de halfgeleiderproductie in. Chips worden in drie fasen geproduceerd: ontwerp, waferproductie en verpakking en testen. Ontwerpbedrijven (fabless design, fabless model) kunnen de productie van wafers, verpakking en testen uitbesteden en zich concentreren op ontwerp, verkoop en service.

Technologieveteraan Dai Hui: Ik wilde al langer een voorval uit het verleden delen, en vandaag krijg ik eindelijk de kans. Al in 1993 nam leraar Wang Xiangfu onze klas mee op een stage in Wuxi, waar we handmatig printplaten lasten aan de lopende band. Elke ochtend en avond zag ik een ommuurd en zwaar bewaakt terrein met twee grote tekens op een groot bord: Huajing. Destijds vroeg ik me nog af waar dit voor diende. Op dat moment was de 5-inch 3um productielijn van Project 908 in volle gang.

De Taiwanese industrie voor de uitbestede assemblage en het testen van halfgeleiderchips (OSAT, Outsourced Semiconductor Assembly and Testing) heeft zich snel ontwikkeld. ASE en Silicon Products werden beide opgericht in 1984.

Talloze chipontwerpbedrijven met een lage kapitaalbehoefte zijn ontstaan, zoals de bekende Qualcomm en NVIDIA, en ook China heeft grote stappen gezet op het gebied van chipontwerp. In 1991 produceerde Ni Guangnan van Lenovo chips, en Xu Wenwei van Huawei deed dat ook (geproduceerd door Texas Instruments). Guowei werd opgericht in 1993 en groeide uit tot de Huangpu Militaire Academie van Shenzhen voor de chipindustrie. Er zijn momenteel duizenden chipontwerpbedrijven op het Chinese vasteland (sommigen spreken zelfs van tienduizenden).

Het kapitaalintensieve IDM-model heeft natuurlijk altijd bestaan, en beide modellen hebben hun eigen voordelen. AMD is een succesvol voorbeeld van de transformatie van het IDM-model naar FABLESS, terwijl INTEL altijd aan het IDM-model is blijven vasthouden en recent is overgestapt op het IDM 2.0-model, waarbij fors is geïnvesteerd in geavanceerde verpakkingstechnologie en de waferproductiemarkt opnieuw is betreden.

Het gesloten bètaproces is "verborgen in de slaapkamer" en onbekend voor het publiek. In feite kunnen verpakking en testen onafhankelijk van elkaar plaatsvinden, in één of meerdere fabrieken. De verpakking en het testen volgen het bedrijfsmodel van "verwerking met aangeleverde materialen", waarbij de opdrachten afkomstig zijn van fabrikanten van halfgeleiderontwerpen.

Bij traditionele chipverpakking wordt de chip na het snijden van de wafer in een afgesloten ruimte (behuizing) geplaatst om deze te beschermen tegen invloeden van buitenaf, onzuiverheden en fysieke krachten. Tegelijkertijd worden de bijbehorende pinnen (of contactpunten) eruit getrokken en uiteindelijk als basiscomponent gebruikt.

Wafer level packaging-technologie (Wafer Level Packaging) is een technologie waarbij de gehele wafer wordt verpakt en getest, waarna deze wordt gesneden om één enkele, afgewerkte chip te verkrijgen. De afmetingen van de verpakte chip zijn gelijk aan die van de onverpakte chip.

IC-testen maken gebruik van verschillende methoden om afgekeurde chipmonsters te detecteren. Het proces is hoofdzakelijk verdeeld in twee fasen: het testen van de wafers vóór de verpakking en het testen van de afgewerkte IC-producten na de verpakking. Tegenwoordig wordt ook visuele inspectie toegepast tijdens de verpakkingsfase.

Mijn meest intuïtieve indruk op SEMICON CHINA 2021 (Internationale Halfgeleiderbeurs) was dat de verpakkings- en testindustrie in China een enorme groei doormaakt, wat heeft geleid tot een toename van apparatuur en materiaalgroepen. Veel categorieën apparatuur zijn verkrijgbaar in Chinese modellen, zoals apparatuur van Zhongke Feichi, Plessin, Leiming Laser, Silicon Power, Yuexin, Acceleration, Hongtai, Hongbang, Octavia Ideal en vele andere bedrijven. Momenteel is het marktaandeel van Chinese apparatuur nog erg klein, waardoor er enorm veel ruimte is voor toekomstige ontwikkeling.

Uiteraard wordt verpakkings- en testtechnologie ook gebruikt in de pan-chipsector (discrete componenten zoals weerstanden, condensatoren en spoelen, LED's, displays en polysilicium voor zonnepanelen), maar daar zullen we in dit artikel niet op ingaan. Xinqi Micropackage richt zich op printplaten (PCB's) en displays (FPD's) en andere gebieden.

een,vastelandVerpakkings- en testindustrie: in bloei20Jaar

Momenteel bestaat de top tien van fabrikanten van halfgeleiderverpakkingen en -testapparatuur ter wereld voornamelijk uit China Taiwan ASE (exclusief Silicon Products en USI), American Amkor, Changdian Technology (vasteland China), Silicon Products (Taiwan), Licheng (Taiwan), Tongfu Microelectronics (vasteland China), Huatian Technology (vasteland China), Singapore United Testing, KYEC Radio (Taiwan) en Xinbang Technology (Taiwan). De Chinese "Drie Musketiers" Changdian Technology, Tongfu Microelectronics en Huatian Technology behoren tot de top tien.

Tijdens de bouwboom in de halfgeleiderindustrie van de afgelopen twee à drie jaar hebben honderden bedrijven uit het vasteland van China zich op de markt voor verpakking en testen begeven. Het aandeel van het Chinese vasteland in de wereldwijde verpakkings- en testindustrie neemt steeds verder toe en zal naar verwachting de 50% overschrijden.Zelfs Foxconn is actief in de verpakkingsindustrie. Dit aantal is vergelijkbaar met China's wereldwijde aandeel in de productiecapaciteit van kale printplaten (PCB's) en SMT-componenten (Surface Mount Technology). Er zijn meer dan 30,000 SMT-productielijnen op het Chinese vasteland, goed voor meer dan de helft van het wereldwijde totaal. Er was ooit een grap: als er een file is in Dongguan, schommelen de prijzen van elektronische producten wereldwijd.

Algemeen wordt aangenomen dat het niveau van verpakkings- en testbedrijven op het vasteland van China in principe gelijk is aan het internationale geavanceerde niveau. De verpakkings- en testindustrie is waarschijnlijk de eerste sector waarin China Semiconductor wereldwijd een leidende rol zal spelen.

De chips die in de complete machinebouw worden gebruikt, zullen naar verwachting voornamelijk in China worden verpakt; deze chips worden ook op grote schaal geëxporteerd naar opkomende markten voor complete machinebouw (op basis van SMT) zoals Vietnam en India.

Met andere woorden: als het Chinese vasteland de verpakkingsindustrie niet ontwikkelt, zal de kernpositie van het vasteland in de toeleveringsketen van elektronica verzwakt worden wanneer een deel van de SMT-productiecapaciteit in de toekomst wordt verplaatst.

Het is belangrijk om te benadrukken dat de toeleveringsketen van verpakkingsapparatuur en -materialen internationaal gediversifieerd is, met een sterke concentratie in Europa, de Verenigde Staten, Japan en Taiwan.

Het Chinese vasteland heeft de verpakkings- en testindustrie krachtig ontwikkeld, wat niet alleen de wereldwijde productiecapaciteit heeft vergroot, maar ook de kosten van elektronische producten heeft verlaagd en voordelen heeft opgeleverd voor mensen over de hele wereld.

De ontwikkeling van de verpakkingsindustrie in het Chinese vasteland kent de volgende belangrijke knooppunten.

1. Grootschalige intrede in de moderne verpakkingsindustrie rond 2000, met het zuiden van Jiangsu als centrum.

Vóór 2000 bevond het zich voornamelijk in het stadium van traditionele verpakkingen. Daarna ontwikkelde de geavanceerde verpakkingstechnologie zich snel, waardoor het vasteland van China de kans kreeg om een ​​inhaalslag te maken en China te overtreffen.

De algemene logica van industriële ontwikkeling is als volgt: de enorme Chinese consumentenmarkt voor elektronica en de overvloedige arbeidskracht stimuleren de elektronica-industrie. Chipbedrijven met buitenlandse financiering besteden de chipverpakking en -testen uit aan het Chinese vasteland, waarna de chips direct naar de fabriek voor complete machines worden verzonden. Zo is de verpakkingsfabriek van AMD in Suzhou nauw verbonden met de pc-moederbordproductie in het industriepark van Suzhou.

Zonder de gedrevenheid van de hele machine-industrie kunnen er geen chips worden gemaakt. Dit is voor mij erg belangrijk, omdat ik zelf een achtergrond in de machinebouw heb.

De geavanceerde verpakkingsindustrie van het Chinese vasteland is gevestigd in het zuiden van Jiangsu, dankzij de juiste timing, locatie en mensen. Het ligt dicht bij het industriepark van Suzhou, de ODM/IDH-bedrijven van Shanghai (zoals Huaqin/Wingtech/Longqi, enz.) en een groot aantal chipontwerpbedrijven in Zhangjiang.

De drie belangrijkste verpakkings- en testbedrijven, Tongfu Micro (een joint venture in 1997), Changdian (geherstructureerd in 2000) en Gansu Huatian (opgericht in 2003), zijn alle drie ontstaan ​​uit vroege fabrieken voor elektronische componenten.

Silicon Products richtte eind 2002 Silicon Products Technology (Suzhou) op in het industriepark van Suzhou. ASE heeft sinds 2002 geïnvesteerd in en fabrieken opgezet in het Zhangjiang High-Tech Park in Shanghai. Jingfang Technology werd in juni 2005 in Suzhou opgericht, met technologie afkomstig uit Israël.

2. Zelfontworpen kopieën van GSM-mobiele telefoons hebben geleid tot een grote ontwikkeling in de chipontwerpindustrie van het Chinese vasteland en hebben ook de verpakkingsindustrie een impuls gegeven.

In 2000 verdubbelde het aantal GSM-gebruikers in China tot meer dan 100 miljoen, waardoor het 's werelds grootste markt voor mobiele telefoons werd. De mobiele telefoonfabrieken van Nokia in Dongguan en die van Samsung in Huizhou zijn beide grootschalig, en ook lokale merken voor mobiele telefoons beginnen zich te ontwikkelen.

Vanaf 2006, met de verbetering van de wereldwijde GSM-dekking (waardoor het misverstand dat 3G GSM zou vervangen, verdween), brak er een golf van zelfontworpen, niet-originele GSM-mobiele telefoons uit.

De chipontwerpindustrie in het Chinese vasteland heeft ook haar eerste grote doorbraak meegemaakt, wat tevens een enorme impuls heeft gegeven aan geavanceerde verpakkingstechnologie.

Du Zheng, CEO van Corestar en voormalig medewerker van Howe, gaf aan dat CIS (CMOS-beeldsensor) eisen stelt aan wafers, verpakking en testen, en dat het hele proces zorgvuldig moet worden uitgevoerd om een ​​goede kwaliteit te garanderen.

Jingfang introduceerde verpakkingstechnologie uit Israël, en Howey nam ook deel aan de investering. 70% van de verpakkingsproductiecapaciteit van de fabrieken van Jingfang en Huatian Kunshan werd voorheen uitsluitend verzorgd door CIS van Gekko Micro.

Ook op het gebied van testen hebben de CIS-producten een transformatie ondergaan.

De beeldkwaliteit van de eerste beeldsensoren van Gekewei moet door het menselijk oog worden beoordeeld. Met de snelle groei van de markt voor mobiele telefoons van eigen merken (GSM) is Gekewei, dat begon met extreem kosteneffectieve CIS-sensoren (met slechts 100,000 pixels), blijven groeien. Het bedrijf is steeds weer verhuisd naar zijn locatie in Zhangjiang, voornamelijk voor testdoeleinden, en die locatie is vol met jonge vrouwen.

Opmerking: In de beginperiode van de iPhone werd de camerafunctie handmatig getest. De afbeelding toont het "iPhone-meisje" uit 2008.

Met de ontwikkeling van automatisering en kunstmatige intelligentie introduceerde Du Zheng krachtige automatiseringsapparatuur (handlers) en AI-detectiemethoden. De heer Miao Xiaoyong van Tongfu Microelectronics, een verpakkingsbedrijf, vertelde dat het bedrijf samenwerkt met Xinshida aan het WLCSP-proces (wafer level chip size packaging). Door chip-scale packaging (CSP) en wafer-level packaging (WLP) te combineren, krijgt de chip de kenmerken van "kort, licht en dun", wat aansluit bij de trend in de ontwikkeling van consumentenelektronica richting intelligentie en miniaturisatie.

Lao Yao (Wang Yanhui), de oprichter van Jiwei.com, testte in 2007 ook kleine apparatuur, maar ontdekte later dat hij meer talent had voor de mediawereld. Hij is deze sector echter altijd blijven volgen. Hij zei: "Veel chipontwerpbedrijven kopen/selecteren zelf testapparatuur en zetten die in op de testproductielijn."

Toevallig doet Apple precies hetzelfde in zijn productielijn.

3, 20Veertien jaar later zijn de wereldwijde verpakkingsbedrijven gefuseerd en hebben Chinese bedrijven fusies en overnames gebruikt om de markt voor geavanceerde verpakkingen te betreden en belangrijke klanten te werven.

Changdian Technology nam het Singaporese STATS ChipPAC over, Tongfu Microelectronics verwierf de verpakkings- en testfabrieken van AMD in Suzhou en Penzhou, Huatian Technology nam de Amerikaanse bedrijven FCI en Unisem over, en Jingfang Technology nam de bedrijven Zhi Ruida en Anteryon over, enzovoort.

Kunstmatige intelligentie heeft zich enorm ontwikkeld, de winst van AMD is de hoogte ingeschoten, Su's moeder (Su Zifeng) straalt van oor tot oor en Tongfu heeft die opmars ook gevolgd.

4. Shenzhen Memory stimuleert de snelle ontwikkeling van opslagverpakkingen

Huaqiangbei is de oudste professionele elektronicamarkt in China. PC-geheugenmodules behoren tot de meest gewilde producten op de markt. Shenzhen Memory is hier ook opgericht.

In 2014, met de ontwikkeling van smartphones en mobiel internet (vertegenwoordigd door WeChat), nam de vraag naar opslagruimte sterk toe, met name voor foto's, en de 128 GB van mijn mobiele telefoon bleek niet voldoende. In 2018 bereikte de wereldwijde halfgeleiderindustrie een omzet van 476.7 miljard dollar. Geheugen, als grootste halfgeleidercategorie, was goed voor bijna 35% van de halfgeleidermarkt. Dat jaar importeerde China voor ongeveer 310 miljard dollar aan geïntegreerde schakelingen, waarvan ongeveer 100 miljard dollar bestemd was voor opslag. Yangtze Memory en Hefei Changxin hebben hun eigen waferfabrieken op het Chinese vasteland.

Het groeipotentieel van geheugenmerken uit het vasteland van China is zeer goed. In Shenzhen zijn veel uitstekende geheugenmerken gevestigd, zoals Kintek, Creative, Acer, Longsys, Memory, Baiwei en Jiaho Jinwei (in willekeurige volgorde). Shenzhen Technology (dat Payton van Kingston overnam) en Konka zijn ook tot de markt toegetreden. Deze bedrijven zijn actief in de chipverpakking en moduleverpakking.

Gedreven door de vraag naar geheugen in Shenzhen, werken bedrijven zoals Taiji Semiconductor, Changdian Technology en Tongfu Microelectronics ook hard aan de ontwikkeling van opslagverpakkingen en -testmethoden.

Hier is nog een verhaal over het gebruik van binnenlandse apparatuur. In 2013 gaven de klanten van Shenzhen Kaiyi Technology, een leverancier van productietechnologieën voor de elektronica-industrie, aan dat ze behoefte hadden aan geautomatiseerde inspecties met behulp van bondingtechnologie. Kaiyi benaderde leveranciers in Zuid-Korea en Japan voor de ontwikkeling van dergelijke producten, maar deze werden afgewezen vanwege de hoge eisen aan de meetnauwkeurigheid en de complexiteit van de software-algoritmes. Uiteindelijk gingen ze samenwerken met de lokale fabrikant Shenzhen Octavia. Octavia paste haar ruime ervaring met SMT (Surface Mount Technology) toe op het verpakkingsproces om online continue visuele inspectie mogelijk te maken. De technologie werd in 2015 in gebruik genomen en toegepast op opslag, sensorverpakkingen en andere producten.

5. AIoT en elektrische voertuigen zorgen voor een nieuwe opleving in geavanceerde verpakkingen.

Op de SEMICON CHINA 2021-beurs is te zien dat geavanceerde verpakkingen en verpakkingen met een hoge dichtheid zich snel ontwikkelen.

Met de ontwikkeling van het AIoT-tijdperk zijn het drinken van thee (automatisch water toevoegen om water te koken), roken (e-sigaretten), het openen van deuren (slimme sloten), het vegen van de vloer (robots) en thuis studeren (laptops) allemaal uitgerust met een groot aantal chips.

Tesla bouwt een fabriek in Lingang. China heeft nieuwe infrastructuur aangelegd en laadpalen gebouwd, en de elektrische auto- en tweewielerindustrie heeft zich sterk ontwikkeld, wat een enorme vraag naar chips met zich meebrengt. Chips van automobielkwaliteit stellen hoge eisen aan betrouwbaarheid en speciale verpakkingseisen.

De verpakkingsindustrie in China beleeft een explosieve groei, met een toestroom van vele bedrijven. Ningbo speelde hierop in. Het recent opgerichte Yongsi Electronics positioneerde zich direct voor geavanceerde verpakkingen en wist zich met snelle vooruitgang te vestigen tussen de grote spelers. Naar verluidt neemt het bedrijf nu al een zeer hoge positie in binnen de sector in China.

2. De ontwikkeling van verpakking en testen in het Chinese vasteland: de elektronica-industrie kan China niet ontlopen.

Elektronische producten, met name mobiele telefoons, vormen China's grootste exportproduct, gevolgd door textiel. Herinnert u zich de grap nog over 100 miljoen broeken die in de beginperiode van de hervormingen en de openstelling werden geruild voor één vliegtuig?

In een breder perspectief bezien, is de wereldwijde strijd tegen de epidemie onlosmakelijk verbonden met elektronische producten; in een kleiner perspectief zijn er veel mensen die hun mobiele telefoon vasthouden tijdens het douchen!

De toeleveringsketen van elektronische informatietechnologieproducten is zeer complex. De talloze onderdelen, complexe software- en hardwareontwerpen en procesvereisten weerspiegelen duidelijk de voordelen van Chinese ingenieurs en de Chinese maakindustrie. Daarom is dit de industrie die het moeilijkst los te koppelen is van China. Zelfs als deze "gedeglobaliseerd" wordt, kan ze niet "ont-Siniseerd" worden.

Het productieproces van elektronische producten is grofweg verdeeld in drie fasen: waferproductie, verpakking en de uiteindelijke assemblage van de complete machine (waarbij SMT-oppervlaktemontage de kern vormt). De waferproductie wordt gekoppeld aan de verpakkingsfase en de assemblage van de complete machine vormt de basis.

Hoewel er niet veel mensen werkzaam zijn in de waferindustrie, worden de technische aspecten stevig gedomineerd door het Westen, waardoor de kloof duidelijk is. Er is nog een lange weg te gaan om dit "vastgelopen" probleem volledig op te lossen. Het is belangrijk om te benadrukken dat de Verenigde Staten de waferproductie sterk aan het versterken zijn. Bedrijven zoals TSMC, Samsung, Intel en GlobalFoundries zullen de waferproductie met de meest geavanceerde processen in de Verenigde Staten krachtig verder ontwikkelen.

India verkoopt jaarlijks één tot tweehonderd miljoen mobiele telefoons en moet daarom uiteraard zijn productie-industrie ontwikkelen. De complete machineproductie van het Chinese vasteland zal onvermijdelijk gedeeltelijk naar het buitenland verplaatst worden (Apple, Mi OV, enz. hebben bijvoorbeeld al productiecapaciteit in India).

Vanuit strategisch oogpunt is het daarom noodzakelijk om de upstream-sector voor chipverpakking en -testen te versterken. Alleen op die manier kan China een belangrijke schakel in de toeleveringsketen blijven en ervoor zorgen dat de kernpositie van "Made in China" behouden blijft.

Professor Cai Zhikuang van het Nantong Packaging Research Institute van de Nanjing University of Posts and Telecommunications zei geëmotioneerd dat het meest voorkomende gevoel over verpakkingen de laatste tijd is dat "je kleur verandert nadat je eraan hebt geroken". Neem bijvoorbeeld een productielijn voor BGA-verpakkingen: als er niet genoeg productiecapaciteit voor BGA-substraten is, durven ze geen orders aan te nemen. Het land moet meer investeren en zo snel mogelijk de fase van "verkleuring na het horen van de basisprincipes" verlaten en "dansen na het horen van de basisprincipes" bereiken, zodat iedereen over substraten beschikt en elk huishouden productiecapaciteit heeft.

Deze keer stuitte ik, zodra ik de SEMICON-tentoonstellingshal binnenkwam, direct op de stands van Shennan Circuit en Tianxin Interconnect. De ene hand was bezig met het maken van verpakkingssubstraten, de andere met geavanceerde verpakkingstechnologie.                                  

Het artikel op Jiwei.com legt de redenen hiervoor uit: Achter het ernstige tekort aan verpakkingssubstraten schuilen materialen en apparatuur in de toeleveringsketen die een knelpunt vormen voor de uitbreiding van de productie.

Loodframes zijn ook een belangrijk verpakkingsmateriaal, maar de productiecapaciteit ervan is ontoereikend.

Het feit dat online designbedrijven "smeken om productiecapaciteit" is niet ongegrond.

3. Geavanceerde verpakking: gecombineerd met wafer en SMT

1Geavanceerde verpakkingen zijn ook een vorm van hoogtechnologie.

In de beginfase van de halfgeleiderindustrie werd de verpakkingsindustrie altijd beschouwd als een sector met relatief lage technische drempels en relatief hoge arbeidskosten. Verpakking is de moeilijkste sector om winst te maken binnen de geïntegreerde schakelingenindustrie. Voor elke extra dollar is een continue verhoging van de investeringen nodig.

Naarmate de integratiegraad van chips toeneemt, worden de technische eisen voor halfgeleiderverpakkingen steeds hoger, waardoor halfgeleiderverpakking geen eenvoudige technologie meer is. Allerlei geavanceerde verpakkingsmethoden en nieuwe processen zijn ontstaan, wat me versteld doet staan.

Naarmate de complexiteit van verpakkingen blijft toenemen, is geavanceerde verpakking een belangrijke bron van productieverhoging geworden. In de toekomst zal de verhouding tussen de drie onderdelen van de chip naar verwachting als volgt zijn: 3 (ontwerp): 4 (wafer): 3 (verpakking).

Traditionele verpakkingstechnologieën accepteren passief de afspraken van chipontwerpbedrijven. De huidige trend is dat chipontwerpfabrikanten steeds vaker gezamenlijk ontwerpen met verpakkingsfabrikanten. In het tijdperk na Moore zal de back-end productietechnologie voor chips de ontwikkeling van chips naar hoge prestaties en een hoge dichtheid stimuleren.

Tijdens de Jiwei Semiconductor Summit van 2019 stelde Dad Jiang (Jiang Shangyi) dat de halfgeleiderindustrie enorme veranderingen heeft ondergaan. Dit komt met name tot uiting in de volgende aspecten: Ten eerste nadert de wet van Moore zijn fysieke limiet, waardoor de meest geavanceerde siliciumprocessen (zoals 7nm en 5nm) slechts door een zeer klein aantal producten met een extreem hoge vraag (zoals hoofdchips voor mobiele telefoons) kunnen worden toegepast; ten tweede loopt de ontwikkeling van verpakkings- en printplaattechnologie relatief achter, waardoor deze geleidelijk een knelpunt vormt voor de systeemprestaties; ten derde breekt het tijdperk van chipdiversificatie (en diversificatie door ontwerpbedrijven) aan, waardoor de markt niet langer in handen is van een paar fabrikanten. Afhankelijk van de specifieke behoeften van elk systeem en de verschillende componenten, zal het selecteren van de juiste componenten en het integreren ervan met behulp van geavanceerde verpakkings- en printplaattechnologie een van de ontwikkelingstrends in het post-Moore-tijdperk zijn.

Zheng Li, CEO van Changdian Technology, zei: "Het verpakken van halfgeleiders is tegenwoordig niet alleen het proces van het insluiten van de chip in de behuizing, maar vereist ook tientallen processen voor de chip zelf, de bedrading, de interconnectie-interface en zelfs de noodzaak om de wafer opnieuw te ordenen. Daarna moeten sommige chips worden geplaatst en met andere chips in dezelfde behuizing worden verbonden, en soms is het nodig om deze chips ook met een hoge dichtheid met elkaar te verbinden zodat hun verschillende functionele modules organisch kunnen samenwerken. Daarom draait het in het tijdperk na de wet van Moore niet langer alleen om lijnbreedte, lijnafstand en integratiegrootte, maar meer om hoe de prestaties van het systeem en de integratie van het gehele microsysteem kunnen worden verbeterd."

2,Combinatie van verpakking en front-end waferproductie

Er is schokkend nieuws: waferfabrikanten zoals TSMC en SMIC zijn ook actief geworden in de wafer-level packaging-industrie. Aanvankelijk dacht ik dat dit een bedreiging vormde voor de verpakkingsindustrie, maar CEO Zheng Li van Changdian denkt dat het juist een goede zaak is. Wafer-level packaging (WLP) is een ontwikkelingsrichting voor geavanceerde verpakkingen. Als wafer-level packaging zich verder ontwikkelt in multidimensionale richtingen, zoals 2D, 2.5D en 3D, zal samenwerking met waferfabrikanten onvermijdelijk zijn. Dit komt doordat waferfabrikanten de mogelijkheid hebben om TSV-processen (Through Silicon Via) op de wafer uit te voeren. Wat betreft siliciumtransferboards, kunnen waferfabrikanten ook siliciuminterposers (siliciuminterposers) produceren, wafers met een hoge bedradingsdichtheid. De verpakkings- en testfabriek moet vervolgens het RDL-proces (wafer redistribution) uitvoeren en de bedrading met een hoge dichtheid opnieuw integreren op verpakkings- en testniveau.

Experts uit de sector merkten op dat er een verschil van ongeveer 10% is in de opbrengstverhouding van hoogwaardige verpakking en testen tussen Changdian en ASE, en dat het tijd zal kosten om dit te verbeteren. Het is echter denkbaar dat de groei van verpakking en testen op het vasteland sneller verloopt dan die van de waferproductie in de voorgaande fase. Het is niet langer iets van vroeger om gesloten bètatests als de backend te beschouwen. Tegenwoordig zijn er veel raakvlakken tussen gesloten bètatests en de frontend. Uitdagingen liggen overal op de loer en vereisen doorzettingsvermogen en geduld!

3geavanceerde verpakking en SMT-oppervlaktemontagecombinatie

Naast de hierboven beschreven integratie met de waferproductie, zijn ook de verpakking en het testen nauw geïntegreerd met de complete machineproductie (SMT als kern).

Rond 2015 zag ik voor het eerst een demonstratie van een multi-chippakket, waarbij de benodigde componenten in een module werden geïntegreerd. Dit verminderde het aantal verpakkings- en bedradingsproblemen, bespaarde ruimte, verbeterde de prestaties en verlaagde de kosten van de gehele machine.

System-in-Package (SiP) en Surface Mount Technology (SMT) zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden. Grote fabrikanten zoals ASM-PT, K&S, enz. produceerden oorspronkelijk SMT-plaatsingsmachines. SiP kan problemen zoals procescompatibiliteit, signaalvermenging, ruisinterferentie en elektromagnetische interferentie die zich voordoen tijdens chipintegratie verminderen.

RF-front-endmodules voor mobiele telefoons (PAMiD, enz.) maken grotendeels gebruik van SiP- of vergelijkbare processen. Jia Bin van Kaiyuan Communications zei dat de popularisering van 5G steeds meer radiofrequentiecomponenten naar mobiele telefoons heeft gebracht. Als deze afzonderlijk worden verpakt en vervolgens op de printplaat worden geplaatst om te worden aangesloten, passen ze mogelijk niet in de mobiele telefoon. Daarom is het beter om ze te integreren. De basisprocessen van radiofrequentiechips zoals SAW, BAW, PA, LNA en RF-schakelaar zijn verschillend. SoC-oplossingen zijn niet geschikt. In plaats daarvan kunnen meerdere chips in modules worden verpakt met behulp van system-level packaging en andere processen. Internationale grote namen zoals Skyworks, Qorvo, Avago (overgenomen door Broadcom), Qualcomm, enz. doen dit. Ik heb online gezocht en ontdekt dat er veel radiofrequentieprocessen zijn, zoals GaAs, bulk silicon CMOS, SOI (insulating substrate silicon), silicon-based MEMS, SiGe (siliciumgermanium), enz.

De cameramodule en de vingerafdrukherkenningsmodule maken gebruik van COB-technologie (Chip on Board). De chip is niet verpakt, maar wordt direct uit de wafers (dies) gesneden, waardoor het verbinden en andere verpakkingsprocessen worden uitgesteld tot de modulefase.

De veelvoorkomende "koeienpoepchip" maakt ook gebruik van het COB-proces. De kale chip wordt met behulp van bondingapparatuur op de printplaat bevestigd, waarna er epoxyhars op wordt gedruppeld. Vervolgens worden andere componenten via het SMT-proces bevestigd, waardoor een printplaat ontstaat. Dit is wat de nummerherkenningsprintplaat van een telefoon doet. De gouden draadcirkels zijn de vele gouden bondingdraden die de chip omringen.

Opmerking: Bedieningspaneel van de CID-telefoon (gefotografeerd door auteur Dai Hui in Tianxunlong)

4. Geavanceerde verpakkingen: octrooigeschillen

Onvermijdelijk zullen er ook patentconflicten ontstaan ​​op het gebied van verpakkingen. De heer Mark, hoofd van de IP-adviesafdeling van Jiweiwang, vertelde over een klassiek voorbeeld van een strijd tussen Chinese en buitenlandse bedrijven over verpakkingspatenten, afkomstig uit de MEMS-microfoonindustrie.

Het Amerikaanse bedrijf Knowles, dat als eerste MEMS-technologie toepaste in de microfoonproductie ter vervanging van traditionele elektretmicrofoons, vroeg in 2000 een basispatent aan voor de verpakking. Op basis van dit patent spande Knowles in 2006 rechtszaken aan wegens patentinbreuk tegen het Amerikaanse Akustica, het Singaporese Memstech, het Amerikaanse ADI, het Britse Wolfson, het Zuid-Koreaanse Baoxing, het Amerikaanse Amkor en het Chinese Goertek, en startte zelfs een onderzoek op grond van artikel 337 van de Amerikaanse grondwet.

De Chinese MEMS-microfoonfabrikant AAC sloot al vroeg een patentlicentieovereenkomst met Knowles om patentgeschillen te voorkomen. Hoge patentlicentiekosten zijn echter een realiteit geworden waarmee Chinese bedrijven te maken hebben. De industriële keten in Taiwan, China, daarentegen, richt zich meer op het omzeilen van Knowles' Amerikaanse patent. Onder leiding van het Taiwan Industrial Research Institute, in samenwerking met grote fabrikanten van elektroakoestische apparatuur zoals Meilu, zijn er minstens zeven patenten ingezet rond Knowles' verpakkingspatent om dit te omzeilen. Juist door de overmatige focus op het vermijden van Knowles' basispatenten, werden de oorspronkelijk sterke punten van Taiwan in de halfgeleiderproductie niet benut op het gebied van MEMS-microfoons. Hierdoor werden marktkansen gemist en werd Taiwan uiteindelijk een Chinese tegenhanger van AAC en Goertek.

vijf,verzegelenPakkenuitrusting:"De opkomst van de groep"

Ik heb de opkomst van telefoon- en programmeerbare schakelaars, mobiele communicatie en mobiele telefoonindustriegroepen meegemaakt en heb ook bijgedragen aan de opkomst van groepen in de chipindustrie op het vasteland. De term "groepsopkomst" is het meest toepasselijk wanneer deze wordt gebruikt om te verwijzen naar de verpakkings- en testapparatuurindustrie.

Op SEMICONChina 2021 zag ik de lokalisatie van veel categorieën verpakkings- en testapparatuur. Verpakking omvat onder andere slijp-, snij- (dicing), DIE BOND (kristalverbinding), WIRE BOND (draadverbinding) en andere belangrijke apparatuurgebieden.

De ontwikkeling van binnenlandse apparatuur zal zeer nuttig zijn bij het afbreken van monopolies, het verlagen van kosten, het verbeteren van prestaties en het verhogen van de efficiëntie.

Tijdens de verpakkingsconferentie van 2020 in Tianshui zei Hua Tianxiao Shengli dat verpakkings- en testbedrijven moeten vasthouden aan het concept van samenwerking in plaats van concurrentie, actief moeten investeren in de ontwikkeling van binnenlandse apparatuur en materialen, en geleidelijk het testplatform moeten voltooien.

Door gebruik te maken van binnenlandse apparatuur om het monopolie van westerse apparatuur te doorbreken, kunnen de kosten effectief worden verlaagd, wat duidelijk te zien is bij verpakkingen.

Xinqi Micro Devices, dat onlangs een notering kreeg aan de Science and Technology Innovation Board, heeft een gat in de binnenlandse markt voor maskerloze lithografieapparatuur opgevuld. De direct-write lithografieapparatuur van het bedrijf is geschikt voor de printplaatindustrie (PCB) en de halfgeleiderindustrie (FPD-displays), en het bedrijf is van plan om ook direct-write lithografieapparatuur voor wafer-level packaging (WLP) te ontwikkelen. Na de beursnotering schoot de aandelenkoers omhoog en de gehele halfgeleidersector profiteerde hiervan (hopelijk niet slechts van een tijdelijke opleving).

Opmerking: Auteur Dai Hui en Qu Lujie, hoofdwetenschapper van Xinqi Micro Devices, bij de stand.

Wat betreft die bonding machines, vulde Dongguan Plessin ooit de leemte op de binnenlandse markt voor lineaire IC-level die bonding machines (DIE BOND).

Wang Lin van Beyond Moore Fund droeg een casestudy bij: Leiming Laser lanceerde lasergroef- en laserverborgen snijapparatuur met prestaties die vergelijkbaar zijn met die van westerse bedrijven, waarmee het marktmonopolie werd doorbroken.

6. Testapparatuur: “De opkomst van groepen”

De testapparatuur omvat hoofdzakelijk de sorteermachine Handler voor testen op chipniveau, het probe-station Probe voor testen op waferniveau en de automatische testmachine ATE.

Er zijn uitstekende mogelijkheden voor de lokalisatie van testapparatuur. Nieuwe processen vereisen maatwerk, en in één stap kan gebruik worden gemaakt van binnenlandse apparatuur voor een hogere efficiëntie en betere prestaties.

Shenzhen Silicon Electric is een fabrikant van meetstations en sorteermachines.

Opmerking: Auteur Dai Hui en professor Hu Hong van het Harbin Institute of Technology bij de siliconenstand.

Zhang Yue, CEO van Yuexin Technology, liet me kennismaken met het belangrijkste product: geheugentestapparatuur. Dit product heeft zich bewezen als een product met een hoge efficiëntie, consistentie en stabiliteit.

Accelerate Technology introduceert een krachtige ATE-automatische testmachine, gecombineerd met kunstmatige intelligentie.

Opmerking: Auteur Dai Hui en CEO Wu Gang van Acceleration Technology bij de stand.

Shaoxing Hongbang toonde een verscheidenheid aan test- en sorteermachines voor elektrische apparaten. Ik stak de handen uit de mouwen en probeerde ze uit.

Opmerking: Testmachine voor discrete componenten tentoongesteld door Shaoxing Hongbang

Nanjing Hongtai Semiconductor presenteerde een reeks geautomatiseerde ATE-testproducten voor halfgeleiders. In 2019 nam het bedrijf het Japanse Azurtest Co., Ltd. (Azurtest) volledig over, een bedrijf dat bekendstaat om zijn analoge testtechnologie.

Opmerking: Hongtai Semiconductor presenteert de MS8000 testmachine voor gemengde signalen.

Ook aanverwante dienstverlenende bedrijven ontwikkelen zich. Shanghai Jifeng Electronics biedt diensten aan zoals materiaalanalyse, foutenanalyse en betrouwbaarheidscertificering.

zeven,Verpakkings materialen:gestage ontwikkeling

Ook op het gebied van materialen haalt China een inhaalslag, bijvoorbeeld bij substraten en leadframes waarover onlangs "een verandering van de basiskleur is besproken".

De elektronica-industrie gebruikt grote hoeveelheden edelmetaal goud, voornamelijk voor de draadverbindingen in componenten. De industrie stimuleert steeds meer het gebruik van koper (of zelfs aluminium) als vervanging voor goud, en ook bedrijven op het vasteland van China hebben hier veel werk in gestoken.

De chipindustrie in Shenzhen ontwikkelt zich trager dan in sommige andere Chinese steden, maar de stad is van plan om die achterstand in te halen. Vanaf 2020 zal Shenzhen de ontwikkeling van een nieuwe generatie informatie- en communicatietechnologie stimuleren. Bi Yalei, secretaris-generaal van de Shenzhen Robot Association, zei dat de Advanced Academy of Sciences van de Chinese Academie van Wetenschappen op 30 december 2020 het Shenzhen International Innovation Institute of Advanced Electronic Materials (hierna "Instituut voor Elektronische Materialen" genoemd) in Bao'an heeft opgericht. Dit instituut richt zich op hoogwaardige, geavanceerde materialen voor elektronische verpakkingen en streeft ernaar de lokale productie van hoogwaardige elektronische materialen te bevorderen en zo een doorbraak te realiseren.

8. De ware held van de "kern": vergeet de oorspronkelijke "kern" niet en verzamel duizenden kilometers silicium.

De heer Ding Wenwu, hoofd van het Nationaal Fonds voor Geïntegreerde Schakelingen, plaatste een lied getiteld "Ware 'Chip'-helden", waarin hij de kerngevoelens van veel chip-liefhebbers bezingt: laten we onze "kernen" gebruiken om samen de "kerndroom" van China te verwezenlijken; laten onze "kernen" net als de sterren en de zee de wereld met elkaar verbinden en interactie mogelijk maken.

Disclaimer: Dit artikel is overgenomen van "Dai Hui Steve", dat de bescherming van intellectuele eigendomsrechten ondersteunt. Vermeld bij herpublicatie de oorspronkelijke bron en auteur. Neem bij inbreuk op het auteursrecht contact met ons op zodat we het artikel kunnen verwijderen.