Em 1958, Jack S. Kilby, que trabalhava na Texas Instruments (TI), desenvolveu com sucesso o primeiro circuito integrado do mundo, conectando vários transistores, resistores e capacitores usando um substrato de germânio (Ge). Posteriormente, Robert Noyce inventou o circuito integrado baseado em silício (Si). A maioria das aplicações de semicondutores atuais são circuitos integrados baseados em silício (os chamados semicondutores de primeira geração). Os chips se tornaram o "petróleo" da indústria moderna.

Quando a indústria de semicondutores começou, tudo funcionava no modelo IDM (Integrated Device Manufacturing). A Intel e a TI projetavam e fabricavam chips, o que dificultava a entrada de pequenas empresas no setor.

Zhang Zhongmou, que veio da TI, fundou a empresa de fundição de wafers (Foundry) TSMC em 1987, e a "desacoplagem" criou a era da fundição de semicondutores. Os chips são divididos em três etapas: projeto, wafer e embalagem e teste. As empresas de projeto (modelo fabless) podem terceirizar os processos de fabricação de wafers, embalagem e teste, concentrando-se em projeto, vendas e serviços.

Dai Hui, veterano da tecnologia: Sempre quis compartilhar um episódio do passado e hoje finalmente tive a oportunidade. Em 1993, o professor Wang Xiangfu levou nossa turma para um estágio em Wuxi, onde soldávamos placas de circuito impresso manualmente em uma linha de montagem. Todas as manhãs e tardes, eu via um complexo murado e fortemente vigiado com dois grandes caracteres em uma placa: Huajing. Na época, eu ainda me perguntava para que servia aquilo. Naquele momento, a linha de produção de 5 polegadas e 3 µm do Projeto 908 estava em plena construção.

A indústria taiwanesa de montagem e teste terceirizados de semicondutores (OSAT, Outsourced Semiconductor Assembly and Testing) desenvolveu-se rapidamente. Tanto a ASE quanto a Silicon Products foram fundadas em 1984.

Inúmeras empresas de design de chips com poucos ativos surgiram, como as famosas Qualcomm e NVIDIA, e a China continental também fez grandes progressos no campo do design de chips de última geração. Em 1991, Ni Guangnan, da Lenovo, fabricava chips, e Xu Wenwei, da Huawei, também fabricava chips (produzidos pela Texas Instruments). Guowei foi fundada em 1993 e se tornou a Academia Militar de Huangpu, em Shenzhen, uma importante indústria de chips. Atualmente, existem milhares de empresas de design de chips na China continental (alguns dizem dezenas de milhares).

É claro que o modelo IDM, com seus altos investimentos em ativos, sempre existiu, e ambos os modelos têm seus méritos. A AMD é um exemplo bem-sucedido de transformação do modelo IDM para o FABLESS, enquanto a Intel sempre se manteve fiel ao modelo IDM e recentemente migrou para o IDM 2.0, investindo pesadamente em embalagens avançadas e retornando ao mercado de fabricação de wafers.

O processo beta fechado é mantido em sigilo e é desconhecido do público. Na verdade, a embalagem e os testes podem ser independentes e realizados em uma única fábrica ou em fábricas diferentes. A embalagem e os testes adotam o modelo de negócios de "processamento com materiais fornecidos", e os pedidos vêm de fabricantes de semicondutores.

A embalagem tradicional em escala de chip consiste em selar o chip após o corte do wafer em um espaço fechado (invólucro) para protegê-lo da influência do ambiente externo, impurezas e forças físicas. Ao mesmo tempo, os pinos correspondentes são extraídos e, finalmente, utilizados como componente básico.

A tecnologia de encapsulamento em nível de wafer (Wafer Level Packaging) consiste em encapsular e testar todo o wafer e, em seguida, cortá-lo para obter um único chip finalizado. O tamanho do chip encapsulado é o mesmo do chip sem encapsulamento.

Os testes de circuitos integrados (CIs) utilizam diversos métodos para detectar amostras de chips não conformes. São divididos principalmente em duas etapas: uma é o teste do wafer antes da embalagem; a outra é o teste dos produtos de CI acabados após a embalagem. Atualmente, a inspeção visual também está sendo introduzida durante a etapa de embalagem.

A impressão mais marcante que tive na SEMICON CHINA 2021 (Exposição Internacional de Semicondutores) foi a de que a indústria de embalagens e testes está em plena expansão na China continental, o que impulsionou o crescimento de grupos de equipamentos e materiais. Muitas categorias de equipamentos possuem modelos nacionais, como os da Zhongke Feichi, Plessin, Leiming Laser, Silicon Power, Yuexin, Acceleration, Hongtai, Hongbang, Octavia Ideal e muitas outras empresas. Atualmente, a participação de mercado dos equipamentos nacionais ainda é muito pequena, e há um enorme potencial de crescimento futuro.

Naturalmente, a tecnologia de encapsulamento e teste também é utilizada no campo de componentes discretos (como resistores, capacitores e indutores, LEDs, displays e silício policristalino para energia solar), o que não será abordado neste artigo. A Xinqi Micropackage concentra-se em placas de circuito impresso (PCBs), displays (FPDs) e outras áreas.

1,continenteIndústria de embalagens e testes: em expansão.20Ano

Atualmente, os dez maiores fabricantes de embalagens e testes de semicondutores do mundo incluem principalmente a ASE (excluindo a Silicon Products e a USI), a Amkor (americana), a Changdian Technology (China continental), a Silicon Products (Taiwan), a Licheng (Taiwan), a Tongfu Microelectronics (China continental), a Huatian Technology (China continental), a United Testing (Singapura), a KYEC Radio (Taiwan) e a Xinbang Technology (Taiwan). As três gigantes chinesas, Changdian Technology, Tongfu Microelectronics e Huatian Technology, figuram entre as dez maiores.

Durante o boom da construção da indústria de semicondutores nos últimos dois ou três anos, centenas de empresas da China continental entraram no setor de embalagens e testes. A participação da China continental no mercado global de embalagens e testes está aumentando cada vez mais e deverá ultrapassar os 50%.Até mesmo a Foxconn entrou no setor de embalagens. Esse número é semelhante à participação global da China na capacidade de produção de placas de circuito impresso (PCB) e componentes SMT (montagem em superfície). Existem mais de 30,000 linhas de produção SMT na China continental, representando mais da metade do total mundial. Certa vez, disse-se, em tom de brincadeira, que se houvesse um engarrafamento em Dongguan, o preço dos produtos eletrônicos no mundo todo oscilaria.

De forma geral, acredita-se que o nível das empresas de embalagem e teste da China continental esteja basicamente sincronizado com o nível avançado internacional. O primeiro setor em que a China continental de semicondutores liderará o mundo de forma abrangente é, muito provavelmente, o setor de embalagem e teste.

Espera-se que os chips utilizados na indústria de fabricação de máquinas completas sejam basicamente embalados na China continental; os chips embalados na China continental também estão sendo exportados em larga escala para mercados emergentes de fabricação de máquinas completas (baseados em SMT), como o Vietnã e a Índia.

Em outras palavras, se a China continental não desenvolver a indústria de embalagens, sua posição central na cadeia de suprimentos eletrônicos será enfraquecida após a realocação de parte da capacidade de produção SMT no futuro.

Vale ressaltar que a cadeia de suprimentos de equipamentos e materiais de embalagem é diversificada internacionalmente, com forte concentração na Europa, nos Estados Unidos, no Japão e em Taiwan.

A China continental tem desenvolvido vigorosamente a indústria de embalagens e testes, o que não só aumentou a capacidade de produção global, como também reduziu o custo dos produtos eletrônicos e trouxe benefícios para pessoas em todo o mundo.

O desenvolvimento da indústria de embalagens da China continental possui os seguintes nós-chave.

1. Entrada em larga escala na indústria moderna de embalagens por volta de 2000, tendo o sul de Jiangsu como centro.

Antes de 2000, o setor estava principalmente na fase de embalagens tradicionais. Depois disso, as embalagens avançadas se desenvolveram rapidamente, e a China continental teve a oportunidade de alcançá-las e superá-las.

A lógica geral do desenvolvimento industrial é a seguinte: o enorme mercado consumidor de eletrônicos da China e a abundante força de trabalho impulsionam a indústria eletrônica. Empresas de chips com financiamento estrangeiro simplesmente enviam a embalagem e os testes dos chips para a China continental, e então os enviam diretamente para a fábrica de máquinas completas. Por exemplo, a fábrica de embalagens da AMD em Suzhou está intimamente ligada à indústria de fabricação de placas-mãe para PCs no Parque Industrial de Suzhou.

Sem o empenho de toda a indústria de máquinas, não é possível fabricar chips. Isso é muito importante para mim, pois venho de uma área de atuação totalmente voltada para a engenharia mecânica.

A indústria de embalagens avançadas da China continental está concentrada no sul de Jiangsu, graças à localização, ao momento e às pessoas certas. Sua proximidade com o Parque Industrial de Suzhou, com empresas de ODM/IDH de Xangai (como Huaqin, Wingtech e Longqi) e com um grande número de empresas de design de chips em Zhangjiang é um grande diferencial.

As três principais empresas de embalagem e teste, Tongfu Micro (joint venture formada em 1997), Changdian (reestruturada em 2000) e Gansu Huatian (fundada em 2003), foram todas desenvolvidas com base nas primeiras fábricas de componentes eletrônicos discretos.

A Silicon Products estabeleceu a Silicon Products Technology (Suzhou) no Parque Industrial de Suzhou no final de 2002. A ASE investiu e instalou fábricas no Parque de Alta Tecnologia de Zhangjiang, em Xangai, desde 2002. A Jingfang Technology foi fundada em Suzhou em junho de 2005, com tecnologia originária de Israel.

2. Self-designed copycat GSM mobile phones have brought about great development in mainland China’s chip design industry and also driven the packaging industry.

Em 2000, o número de usuários de telefonia móvel GSM na China dobrou, ultrapassando os 100 milhões, tornando-a o maior mercado de telefonia móvel do mundo. As fábricas de celulares da Nokia em Dongguan e da Samsung em Huizhou são de grande escala, e marcas locais de celulares também estão começando a se desenvolver.

A partir de 2006, com a melhoria da cobertura global GSM (desfazendo o equívoco de que o 3G substituiria o GSM), surgiu uma onda de celulares GSM de marca própria.

A indústria local de design de chips da China continental também experimentou sua primeira grande explosão, o que impulsionou significativamente a embalagem avançada.

Du Zheng, CEO da Corestar, que já trabalhou na Howe, afirmou que o CIS (sensor de imagem CMOS) tem requisitos específicos para wafers, embalagens e testes, e que todo o processo precisa ser bem executado para atingir uma boa qualidade.

A Jingfang introduziu tecnologia de embalagens de Israel, e a Howey também participou do investimento. 70% da capacidade de produção de embalagens das fábricas da Jingfang e da Huatian Kunshan era anteriormente atendida exclusivamente pela CIS da Gekko Micro.

No que diz respeito aos testes, os produtos da CIS também passaram por uma transformação.

A inspeção da qualidade de imagem dos primeiros sensores de imagem da Gekewei deve ser feita a olho nu. Com a rápida expansão do mercado de celulares GSM de baixo custo, a Gekewei, que começou como uma empresa de sensores de imagem (CIS) extremamente econômicos (com resolução de apenas 100,000 pixels), continuou a crescer. A empresa mudou-se repetidamente para sua unidade em Zhangjiang, principalmente para testes, e o local está sempre cheio de jovens mulheres.

Nota: Nos primórdios do iPhone, a função da câmera era testada manualmente. A foto mostra a "Garota do iPhone" em 2008.

Com o desenvolvimento da automação e da inteligência artificial, Du Zheng apresentou os poderosos equipamentos de automação (manipuladores) e os métodos de detecção por IA já disponíveis. Miao Xiaoyong, da Tongfu Microelectronics, uma empresa de embalagens, explicou a parceria com a Xinshida no processo WLCSP (embalagem em escala de chip em nível de wafer). Ao integrar a embalagem em escala de chip (CSP) e a embalagem em nível de wafer (WLP), o chip apresenta características como "curto, leve e fino", alinhando-se à tendência de desenvolvimento da eletrônica de consumo rumo à inteligência e à miniaturização.

Lao Yao (Wang Yanhui), fundador da Jiwei.com, também testava equipamentos de pequeno porte em 2007, mas depois descobriu que tinha mais talento para a mídia, embora sempre tenha se mantido atento a esse setor. Ele disse: Muitas empresas de design de chips compram/selecionam seus próprios equipamentos de teste e os integram à linha de produção de testes.

Por coincidência, a Apple faz a mesma coisa em sua linha de produção.

3, 20Quatorze anos depois, as empresas globais de embalagens se consolidaram, e as empresas chinesas utilizaram fusões e aquisições para entrar no mercado de embalagens avançadas e conquistar grandes clientes.

A Changdian Technology adquiriu a STATS ChipPAC de Singapura, a Tongfu Microelectronics adquiriu as fábricas de embalagem e teste da AMD em Suzhou e Penzhou, a Huatian Technology adquiriu as empresas FCI e Unisem nos Estados Unidos, e a Jingfang Technology adquiriu as empresas Zhi Ruida e Anteryon, etc.

A inteligência artificial evoluiu muito, os lucros da AMD dispararam, a mãe de Su (Su Zifeng) está radiante e a Tongfu também acompanhou essa ascensão.

4. A Shenzhen Memory impulsiona o rápido desenvolvimento de embalagens de armazenamento.

Huaqiangbei é o mercado de eletrônicos profissional mais antigo da China. Módulos de memória para PC também estão entre os produtos mais procurados no mercado de computadores. Foi lá que a Shenzhen Memory começou.

Em 2014, com o desenvolvimento dos smartphones e da internet móvel (representada pelo WeChat), a demanda por armazenamento também aumentou bastante, principalmente para fotos, e os 128 GB do meu celular já não são suficientes. Em 2018, a indústria global de semicondutores atingiu US$ 476.7 bilhões. Dentre eles, a memória, como a maior categoria de semicondutores, representa quase 35% do mercado. Naquele ano, a China continental importou aproximadamente US$ 310 bilhões em circuitos integrados, dos quais cerca de US$ 100 bilhões foram destinados ao armazenamento. A Yangtze Memory e a Hefei Changxin possuem suas próprias fábricas de wafers na China continental.

O potencial de crescimento das marcas de memória da China continental é muito bom. Uma área em Shenzhen concentra muitas empresas de renome no setor de memória, como Kintek, Creative, Acer, Longsys, Memory, Baiwei e Jiaho Jinwei (sem ordem específica). A Shenzhen Technology (que adquiriu a Payton da Kingston) e a Konka também entraram no mercado, atuando nos segmentos de encapsulamento de chips e módulos.

Impulsionadas pela demanda por memória em Shenzhen, empresas como a Taiji Semiconductor, a Changdian Technology e a Tongfu Microelectronics também estão trabalhando arduamente no desenvolvimento de embalagens e testes de armazenamento.

Eis outra história sobre o desenvolvimento de equipamentos nacionais. Em 2013, os clientes da Shenzhen Kaiyi Technology, fornecedora de soluções de tecnologia de fabricação para a indústria eletrônica, solicitaram inspeções automatizadas de componentes colados. A Kaiyi contatou fornecedores na Coreia do Sul e no Japão para desenvolver produtos relacionados, mas suas propostas foram rejeitadas devido aos altos requisitos de precisão de medição e à complexidade dos algoritmos de software. Finalmente, a empresa firmou parceria com a fabricante local Shenzhen Octavia. A Octavia aplicou sua vasta experiência em SMT (montagem e montagem em superfície) ao processo de embalagem para realizar a inspeção visual contínua online. O sistema entrou em operação em 2015 e foi aplicado a componentes de armazenamento, embalagens de sensores e outros produtos.

5. AIoT and electric vehicles drive a new upsurge in advanced packaging

Na exposição SEMICON CHINA 2021, foi possível observar o rápido desenvolvimento de embalagens avançadas e embalagens de alta densidade.

Com o desenvolvimento da era da IAoT (Inteligência Artificial das Coisas), tomar chá (com adição automática de água para ferver), fumar (cigarros eletrônicos), abrir portas (fechaduras inteligentes), varrer o chão (robôs) e estudar em casa (laptops) são atividades que agora contam com um grande número de chips integrados.

A Tesla constrói fábrica em Lingang. A China lançou novas infraestruturas e construiu pontos de carregamento, e as indústrias de veículos elétricos e de veículos elétricos de duas rodas desenvolveram-se enormemente, o que gerou uma enorme demanda por chips. Os chips de nível automotivo têm altos requisitos de confiabilidade e requisitos especiais de encapsulamento.

O setor de embalagens está experimentando um crescimento explosivo na China, com muitas empresas investindo no mercado. Ningbo agiu rapidamente. A recém-criada Yongsi Electronics se posicionou diretamente no segmento de embalagens avançadas e, com rápido progresso, ascendeu ao patamar de gigantes do setor. Diz-se que já ocupa uma posição de destaque no país.

2. Desenvolvimento de embalagens e testes na China continental: a indústria eletrônica não pode ignorar a China.

Os produtos eletrônicos, com foco em telefones celulares, são os maiores produtos de exportação da China, seguidos pelos têxteis. Você ainda se lembra da piada sobre 100 milhões de calças serem trocadas por um avião nos primórdios da reforma e abertura econômica?

Em uma perspectiva mais ampla, a luta global contra a epidemia não pode ser dissociada dos produtos eletrônicos; em uma perspectiva mais restrita, há muitas pessoas que usam seus celulares enquanto tomam banho!

A cadeia de suprimentos de produtos de tecnologia da informação eletrônica é muito complexa. As inúmeras peças, os projetos complexos de software e hardware e os requisitos de processo refletem claramente os benefícios da engenharia e da manufatura chinesas. Portanto, este é o setor mais difícil de desvincular da China. Mesmo que seja "desglobalizado", não pode ser "des-sinizado".

O processo de produção de produtos eletrônicos é dividido em três partes principais: wafer, encapsulamento e fabricação da máquina completa (a montagem em superfície SMT é o núcleo). O wafer é então submetido a testes de encapsulamento, e a fabricação da máquina completa é a etapa final.

Although there are not many people employed in the wafer industry, the technical elements are firmly controlled by the West, and the gap is obvious. There is still a difficult journey to go to completely solve the "stuck neck" problem. It is worth noting that the United States is strengthening the field of wafer manufacturing. TSMC/Samsung/INTEL/GlobalFoundries will vigorously develop wafer manufacturing with the most advanced processes in the United States.

A Índia vende entre cem e duzentos milhões de celulares por ano e, naturalmente, precisa desenvolver sua indústria manufatureira. A produção integral de máquinas da China continental inevitavelmente transferirá parte de sua capacidade produtiva para o exterior (por exemplo, Apple, Xiaomi, etc., já possuem fábricas na Índia).

Portanto, de um ponto de vista estratégico, é necessário fortalecer o setor de embalagem e teste de chips. Somente assim a China poderá continuar ocupando um elo importante na cadeia de suprimentos e garantir que a posição central do selo "Made in China" permaneça inalterada.

O professor Cai Zhikuang, do Instituto de Pesquisa de Embalagens de Nantong, da Universidade de Correios e Telecomunicações de Nanjing, afirmou com emoção que a maior preocupação recente com embalagens é a de que "a cor muda depois de sentir o cheiro". Por exemplo, em uma linha de produção de embalagens BGA, se não houver capacidade suficiente de produção de substratos BGA, não se atreverá a aceitar encomendas precipitadamente. O país deve aumentar os investimentos e passar o mais rápido possível da fase de "descoloração após ouvir o básico" para a fase de "dança após ouvir o básico", para que todos tenham substratos e todas as famílias tenham capacidade de produção.

Desta vez, assim que entrei no pavilhão da SEMICON, dei de cara com os estandes da Shennan Circuit e da Tianxin Interconnect. Uma empresa estava produzindo substratos para embalagens, e a outra, embalagens avançadas.                                  

O artigo da Jiwei.com explica os motivos: Por trás da grave escassez de substratos para embalagens: os materiais e equipamentos utilizados na produção tornaram-se um gargalo para a expansão da produção.

A estrutura de chumbo também é um importante material de embalagem, e a capacidade de produção também é insuficiente.

O fato de empresas de design online estarem "implorando por capacidade de produção" não é infundado.

3. Embalagem avançada: combinada com wafer e SMT

1A embalagem avançada também é uma tecnologia de ponta.

Nos estágios iniciais do desenvolvimento da indústria de semicondutores, a embalagem de semicondutores sempre foi considerada uma indústria com barreiras técnicas relativamente baixas e custos de mão de obra relativamente elevados. A embalagem é a indústria mais difícil de gerar lucro na cadeia produtiva de circuitos integrados. Ela exige investimentos crescentes contínuos para que se obtenha um incremento marginal de cada dólar investido.

Com o aumento do nível de integração dos chips, os requisitos técnicos para a embalagem de semicondutores tornam-se cada vez mais exigentes, fazendo com que essa tecnologia deixe de ser simples. Surgiram diversos tipos de embalagens avançadas e novos processos, o que me deixa impressionado.

As packaging complexity continues to increase, advanced packaging has become an important source of production increment. In the future, the ratio of the three sections of the chip is expected to be: 3 (design): 4 (wafer): 3 (packaging).

As embalagens tradicionais aceitam passivamente as configurações das empresas de design de chips. A tendência atual é que os fabricantes de design de chips precisem cada vez mais realizar projetos colaborativos com os fabricantes de embalagens. Na era pós-Moore, a tecnologia de fabricação de back-end de chips impulsionará o desenvolvimento de chips em direção a alto desempenho e alta densidade.

Na Cúpula de Semicondutores Jiwei de 2019, Dad Jiang (Jiang Shangyi) afirmou que o ambiente da indústria de semicondutores passou por transformações profundas. Isso se reflete principalmente nos seguintes aspectos: primeiro, o avanço da Lei de Moore atingiu seu limite físico, e os processos de fabricação de silício mais avançados (como 7 nm e 5 nm) só podem ser utilizados por um número muito pequeno de produtos de altíssima demanda (como chips principais para celulares); segundo, o progresso das tecnologias de encapsulamento e placas de circuito impresso está relativamente atrasado, tornando-se gradualmente um gargalo para o desempenho do sistema; terceiro, a era da diversificação de chips (empresas de design) está chegando, e o mercado não estará mais nas mãos de poucos fabricantes. De acordo com os diferentes sistemas e as necessidades específicas de cada componente, a seleção de componentes adequados e sua reintegração por meio de tecnologias avançadas de encapsulamento e placas de circuito impresso serão uma das tendências de desenvolvimento na era pós-Lei de Moore.

Zheng Li, CEO da Changdian Technology, afirmou: "A embalagem de semicondutores na era atual não se resume apenas ao processo de selar o chip na cápsula, mas também requer dezenas de processos para o chip interno, a fiação do chip, a interface de interconexão e até mesmo a necessidade de reorganizar o wafer. Depois disso, alguns chips precisam ser dispostos e interconectados com outros chips na mesma embalagem e, às vezes, é necessário não apenas conectar esses chips em alta densidade para permitir que seus vários módulos funcionais operem de forma integrada. Portanto, na era pós-Lei de Moore, a embalagem não se baseia mais apenas na largura da linha, no espaçamento entre linhas e no tamanho de integração, mas sim em como melhorar o desempenho do sistema e como aprimorar a integração de todo o microssistema."

2,Combinação de embalagem e fabricação de wafers front-end

There is shocking news: wafer fabs such as TSMC and SMIC have also entered the wafer-level packaging industry. Originally I thought this was a threat to the packaging industry, but Changdian CEO Zheng Li thinks this is actually a good thing. One development path for advanced packaging is wafer-level packaging (WLP). If wafer-level packaging continues to develop in multi-dimensional directions, such as 2D, 2.5D, and 3D, it will inevitably cooperate with wafer fabs. This is because the wafer fab has the ability to perform TSV (Through Silicon Via) process manufacturing on the wafer. When it comes to silicon transfer boards, the wafer factory can also make Silicon Interposer (silicon interposer), which is a wafer with high-density wiring. The packaging and testing factory has to carry out the RDL (wafer redistribution) process, and then re-integrate the wiring at a high density at the packaging and testing level.

Especialistas do setor comentaram que existe uma diferença de cerca de 10% na taxa de rendimento de embalagens e testes de alta qualidade entre Changdian e ASE, o que levará tempo para ser superado. No entanto, é possível que a decolagem das operações de embalagem e teste na China continental seja mais rápida do que a da fabricação de wafers na fase anterior. Não é mais coisa do passado considerar os testes beta fechados como a etapa final. Hoje em dia, existem muitas interseções entre o beta fechado e a etapa inicial. Os desafios estão por toda parte e exigem persistência e paciência!

3, combinação de encapsulamento avançado e montagem em superfície SMT

Além da integração com a fabricação de wafers descrita acima, a embalagem e os testes também estão intimamente integrados à fabricação completa de máquinas (com a tecnologia SMT como núcleo).

Por volta de 2015, vi pela primeira vez a demonstração de um pacote multichip, que integrava os componentes necessários em um módulo, reduzindo o número de problemas de embalagem e fiação, economizando espaço, melhorando o desempenho e reduzindo o custo de toda a máquina.

O System-in-Package (SiP) e a SMT (montagem em superfície) são inseparáveis. Os principais fabricantes de equipamentos, como ASM-PT, K&S, etc., originalmente produziam máquinas de montagem SMT. O SiP pode reduzir problemas como compatibilidade de processo, mistura de sinais, interferência de ruído e interferência eletromagnética enfrentados durante a integração de sistemas em chips.

Os módulos front-end de RF para celulares (PAMiD, etc.) utilizam, em grande parte, processos SiP ou similares. Jia Bin, da Kaiyuan Communications, afirmou que a popularização do 5G trouxe um número cada vez maior de componentes de radiofrequência para os celulares. Se esses componentes forem encapsulados separadamente e posteriormente montados na placa de circuito impresso (PCB), o celular pode não ter espaço suficiente, sendo, portanto, ideal a integração. Os processos básicos dos chips de radiofrequência, como SAW, BAW, PA, LNA e RF Switch, são distintos. Soluções SoC não podem ser utilizadas. Em vez disso, múltiplos chips podem ser encapsulados em módulos utilizando processos de encapsulamento em nível de sistema (SLP) e outras técnicas. Grandes empresas internacionais como Skyworks, Qorvo, Avago (adquirida pela Broadcom), Qualcomm, entre outras, adotam essa abordagem. Pesquisando online, encontrei diversos processos de radiofrequência, como GaAs, CMOS de silício em massa, silício com substrato isolante (SOI), MEMS baseado em silício, SiGe (silício-germânio), etc.

O módulo da câmera e o módulo de reconhecimento de impressões digitais utilizam a tecnologia COB (Chip on Board). O chip não é encapsulado e é cortado diretamente em wafers (Dies), adiando os processos de colagem e outros encapsulamento para a etapa do módulo.

O chip comum, também conhecido como "chip de merda de vaca", utiliza o processo COB. O chip nu é fixado na placa de circuito impresso (PCB) por meio de um equipamento de colagem, e então cola de resina epóxi é aplicada sobre ele. Em seguida, outros componentes são conectados através do processo SMT, e assim a placa de circuito impresso é formada. É assim que funciona a placa de controle de identificação de chamadas de um telefone. Os círculos de fios dourados são os vários fios de ouro de ligação que circundam o chip.

Nota: Painel de controle do telefone CID (fotografado pelo autor Dai Hui em Tianxunlong)

4. Embalagens avançadas: disputas de patentes

Inevitavelmente, as batalhas de patentes também ocorrerão na área de embalagens. O Sr. Mark, chefe da divisão de consultoria em propriedade intelectual da Jiweiwang, relatou um caso clássico da disputa entre empresas chinesas e estrangeiras por patentes de embalagens, originária da indústria de microfones MEMS.

A empresa americana Knowles, pioneira na aplicação da tecnologia MEMS na fabricação de microfones para substituir os eletretos tradicionais, solicitou uma patente básica de encapsulamento em 2000. Com base nessa patente, a Knowles moveu ações judiciais por violação de patente contra a americana Akustica, a singapuriana Memstech, a americana ADI, a britânica Wolfson, a sul-coreana Baoxing, a americana Amkor e a chinesa Goertek em 2006, chegando inclusive a iniciar uma investigação de acordo com a Seção 337 do Código Penal Indiano.

A fabricante chinesa de microfones MEMS AAC firmou um acordo de licenciamento de patentes com a Knowles logo no início para evitar litígios relacionados a patentes. No entanto, as altas taxas de licenciamento de patentes também se tornaram uma realidade para as empresas chinesas. Em contraste, a cadeia industrial em Taiwan, China, concentra-se em contornar a patente americana da Knowles. Liderada pelo Instituto de Pesquisa Industrial de Taiwan, em conjunto com grandes fabricantes de equipamentos eletroacústicos como a Meilu, pelo menos sete patentes foram utilizadas para contornar a patente de encapsulamento da Knowles. Contudo, foi justamente por essa ênfase excessiva em evitar as patentes básicas da Knowles que as vantagens originalmente consolidadas de Taiwan na fabricação de semicondutores não foram aproveitadas no campo dos microfones MEMS, resultando na perda de oportunidades de mercado e, por fim, na criação de empresas chinesas como a AAC e a Goertek.

cinco,selarPack equipamento:"A Ascensão do Grupo"

Testemunhei a ascensão dos sistemas de comutação telefônica e controlada por programa, das comunicações móveis e dos grupos da indústria de telefonia móvel, e também contribuí para o surgimento de grupos na indústria de semicondutores na China continental. O termo "ascensão de grupos" é mais apropriado quando usado para se referir à indústria de equipamentos de embalagem e teste.

Na SEMICONChina 2021, observei a localização de muitas categorias de equipamentos de embalagem e teste. A embalagem inclui equipamentos de moagem, corte (DICING), DIE BOND (colagem de cristais), WIRE BOND (colagem de fios) e outras áreas principais.

O desenvolvimento de equipamentos nacionais será muito útil para desmantelar o monopólio, reduzir custos, melhorar o desempenho e aumentar a eficiência.

Na Conferência de Embalagens de 2020 realizada em Tianshui, Hua Tianxiao Shengli afirmou que as empresas de embalagens e testes devem priorizar a cooperação em vez da competição, investir ativamente na construção de equipamentos e materiais nacionais e concluir gradualmente a plataforma de testes.

Utilizar equipamentos nacionais para quebrar o monopólio dos equipamentos ocidentais pode reduzir custos de forma eficaz, o que é evidente no setor de embalagens.

A Xinqi Micro Devices, recém-listada na Bolsa de Valores de Ciência e Tecnologia, preencheu a lacuna no mercado nacional de equipamentos de litografia sem máscara. Seus equipamentos de litografia de escrita direta atendem aos setores de PCB (placa de circuito impresso) e semicondutores em geral (displays FPD), e a empresa planeja desenvolver equipamentos de litografia de escrita direta para embalagens em nível de wafer (WLP). Após a abertura de capital, o preço das ações disparou, e todo o setor de semicondutores também experimentou uma alta (esperamos que não seja apenas uma recuperação).

Nota: O autor Dai Hui e Qu Lujie, cientista-chefe da Xinqi Micro Devices, no estande.

Em termos de máquinas de colagem de chips, a Dongguan Plessin já preencheu a lacuna no mercado nacional de máquinas de colagem de chips lineares em nível de circuito integrado (DIE BOND).

Wang Lin, do Beyond Moore Fund, contribuiu com um estudo de caso: A Leiming Laser lançou equipamentos de ranhura a laser e corte oculto a laser com desempenho comparável ao de empresas ocidentais, quebrando o monopólio do mercado.

6. Equipamentos de teste: “A ascensão dos grupos”

O equipamento de teste inclui principalmente a máquina de triagem Handler para testes em nível de chip, a estação de sondagem Probe para testes em nível de wafer e a máquina de teste automática ATE.

Existem grandes oportunidades para a localização da produção de equipamentos de teste. Novos processos trazem consigo necessidades de personalização, e equipamentos nacionais podem ser utilizados em uma única etapa para alcançar maior eficiência e melhor desempenho.

A Shenzhen Silicon Electric é uma fabricante de estações de teste e máquinas de triagem.

Nota: O autor Dai Hui e o professor Hu Hong do Instituto de Tecnologia de Harbin no estande de silicone.

Zhang Yue, CEO da Yuexin Technology, apresentou-me o principal produto, o equipamento de teste de memória Memory, que passou por um extenso trabalho de aprimoramento em termos de eficiência, consistência e estabilidade.

A Accelerate Technology lança uma máquina de teste automática (ATE) de alto desempenho, combinada com inteligência artificial.

Nota: O autor Dai Hui e o CEO da Acceleration Technology, Wu Gang, no estande.

A Shaoxing Hongbang exibiu uma variedade de máquinas de teste e classificação de dispositivos de energia. Eu "arregacei as mangas" e as experimentei.

Nota: Máquina de teste de dispositivos discretos exibida pela Shaoxing Hongbang.

A Nanjing Hongtai Semiconductor apresentou uma série de produtos de teste automatizado (ATE) para semicondutores. Em 2019, adquiriu integralmente a Azurtest Co., Ltd. (Azurtest), empresa japonesa renomada por sua tecnologia de teste analógico.

Nota: A Hongtai Semiconductor apresenta a máquina de teste de sinais mistos MS8000.

Empresas de serviços relacionados também estão se desenvolvendo. A Shanghai Jifeng Electronics oferece serviços como análise de materiais, análise de falhas e certificação de confiabilidade.

Sete,Materiais de embalagem:desenvolvimento constante

Na área de materiais, a China continental também está alcançando os demais, como em substratos e estruturas de chumbo, que recentemente "tiveram sua cor de base alterada".

A indústria eletrônica utiliza uma grande quantidade de ouro, um metal precioso, principalmente na ligação de fios em componentes eletrônicos. O setor continua a promover o uso de cobre (ou mesmo alumínio) para substituir o ouro em um número crescente de aplicações, e empresas chinesas também têm investido bastante nesse sentido.

A indústria de fabricação de chips de Shenzhen está mais lenta do que a de algumas cidades chinesas, por isso planeja ultrapassá-las em alguns setores. A partir de 2020, Shenzhen promoverá o desenvolvimento de uma nova geração de tecnologia da informação e comunicação. Bi Yalei, secretário-geral da Associação de Robótica de Shenzhen, afirmou que, em 30 de dezembro de 2020, a Academia Avançada de Ciências da Academia Chinesa de Ciências estabeleceu o Instituto Internacional de Inovação de Materiais Eletrônicos Avançados de Shenzhen (doravante denominado "Instituto de Materiais Eletrônicos") em Bao'an, com foco em materiais de embalagem eletrônica avançados de alta qualidade e visando promover a nacionalização da produção desses materiais.

8. Verdadeiro herói “essencial”: Não se esqueça do “núcleo” original e acumule milhares de quilômetros de silício.

O Sr. Ding Wenwu, chefe do Fundo Nacional de Circuitos Integrados, publicou uma música intitulada "Verdadeiros Heróis dos Chips", expressando os sentimentos essenciais de muitos profissionais da área: usar nossos "núcleos" para realizar juntos o "sonho essencial" da China; deixar que nossos "núcleos" sejam como as estrelas e o mar, tornando o mundo interconectado e interativo.

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