В 1958 году Джек С. Килби, работавший в компании Texas Instruments (TI), успешно разработал первую в мире интегральную схему, соединив несколько транзисторов, резисторов и конденсаторов на германиевой (Ge) подложке. Впоследствии Роберт Нойс изобрел интегральную схему на основе кремния (Si). Большинство современных полупроводниковых приложений основаны на кремниевых интегральных схемах (так называемые полупроводники первого поколения). Чипы стали «нефтью» современной промышленности.

Когда индустрия микросхем только начиналась, все работало по модели IDM (Integrated Device Manufacturing — производство интегрированных устройств). INTEL и TI разрабатывали и производили микросхемы, что затрудняло участие небольших компаний в этой отрасли.

Чжан Чжунмоу, пришедший из TI, в 1987 году основал профессиональную компанию по производству полупроводниковых пластин (Foundry) TSMC, и «разделение» положило начало эре полупроводникового производства. Производство микросхем делится на три этапа: проектирование, изготовление пластин, упаковка и тестирование. Компании, занимающиеся проектированием (Fabless Design, модель fabless), могут передавать на аутсорсинг производство пластин, упаковку и тестирование, сосредоточившись на проектировании, продажах и обслуживании.

Ветеран технологической отрасли Дай Хуэй: Я всегда хотел поделиться одним случаем из прошлого, и сегодня мне наконец представилась такая возможность. Еще в 1993 году учитель Ван Сянфу отправил наш класс на стажировку в Уси, где мы вручную сваривали печатные платы на сборочной линии. Каждое утро и вечер я видел огороженную высокими стенами и тщательно охраняемую территорию с двумя большими иероглифами на большой вывеске: Хуацзин. Тогда я еще гадал, для чего это нужно. В то время полным ходом шло строительство 5-дюймовой 3-мкм производственной линии проекта 908.

Тайваньская индустрия аутсорсинговой сборки и тестирования полупроводниковых микросхем (OSAT, Outsourced Semiconductor Assembly and Testing) быстро развивается. Компании ASE и Silicon Products были основаны в 1984 году.

В Китае появилось множество компаний, занимающихся разработкой микросхем с минимальными капиталовложениями, таких как известные Qualcomm и NVIDIA, и страна также добилась больших успехов в области проектирования микросхем нового поколения. В 1991 году Ни Гуаннань из Lenovo производил микросхемы, а Сюй Вэньвэй из Huawei также производил микросхемы (производство осуществлялось компанией Texas Instruments). Компания Guowei была основана в 1993 году и стала центром микросхемной промышленности Хуанпуской военной академии в Шэньчжэне. В настоящее время в материковом Китае существуют тысячи (некоторые говорят, десятки тысяч) компаний, занимающихся разработкой микросхем.

Конечно, модель IDM с большим объемом активов существовала всегда, и обе модели имеют свои преимущества. AMD — успешный пример перехода от модели IDM к модели FABLESS, в то время как INTEL всегда придерживалась модели IDM и недавно перешла на модель IDM 2.0, вложив значительные средства в передовые технологии упаковки и вернувшись на рынок производства кремниевых пластин.

Процесс закрытого бета-тестирования «скрыт в будуаре» и неизвестен широкой публике. Фактически, упаковка и тестирование могут быть независимыми и проводиться на одном заводе или на разных. Упаковка и тестирование используют бизнес-модель «обработки с использованием предоставленных материалов», а заказы поступают от производителей полупроводниковых компонентов.

Традиционная упаковка микросхем в масштабе чипа заключается в герметизации кристалла после вырезания пластины в закрытом пространстве (корпусе) для защиты от воздействия внешней среды, примесей и физических сил. Одновременно с этим извлекаются соответствующие выводы (или выводы), которые затем используются в качестве основного компонента.

Технология упаковки на уровне пластины (Wafer Level Packaging) — это технология, при которой вся пластина упаковывается и тестируется, а затем разрезается для получения единого готового чипа. Размер упакованного чипа совпадает с размером неупакованного чипа.

В ходе тестирования интегральных схем используются различные методы для выявления некачественных образцов. Тестирование в основном делится на два этапа: тестирование пластины перед упаковкой и тестирование готовых интегральных схем после упаковки. В настоящее время на этапе упаковки также применяется визуальный контроль.

Наиболее интуитивное ощущение, которое у меня возникло на выставке SEMICON CHINA 2021 (Международная выставка полупроводников), заключается в том, что индустрия упаковки и тестирования в материковом Китае переживает бурный рост, что привело к появлению множества групп оборудования и материалов. Многие категории оборудования представлены отечественными моделями, например, от компаний Zhongke Feichi, Plessin, Leiming Laser, Silicon Power, Yuexin, Acceleration, Hongtai, Hongbang, Octavia Ideal и многих других. В настоящее время рыночная доля отечественного оборудования все еще очень мала, и у него огромный потенциал для дальнейшего развития.

Конечно, технологии упаковки и тестирования также используются в области микросхем (дискретные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы и индукторы, светодиоды, дисплеи и поликристаллические солнечные батареи), которые не будут рассматриваться в данной статье. Компания Xinqi Micropackage специализируется на печатных платах и ​​дисплеях (FPD), а также в других областях.

один,материкИндустрия упаковки и тестирования: бурный рост20Год

В настоящее время в десятку ведущих мировых производителей полупроводниковой упаковки и тестирования входят преимущественно китайская компания Taiwan ASE (за исключением Silicon Products и USI), американская Amkor, Changdian Technology (материковая часть), Silicon Products (Тайвань), Licheng (Тайвань), Tongfu Microelectronics (материковая часть), Huatian Technology (материковая часть), сингапурская United Testing, KYEC Radio (Тайвань) и Xinbang Technology (Тайвань). Китайские «три мушкетера» Changdian Technology, Tongfu Microelectronics и Huatian Technology входят в десятку лидеров.

В период бурного развития полупроводниковой промышленности за последние два-три года сотни компаний из материкового Китая вышли на рынок упаковки и тестирования. Общая доля материкового Китая в мировой индустрии упаковки и тестирования постоянно растет и, вероятно, превысит 50%.Даже Foxconn вышла на рынок упаковки. Эта цифра сопоставима с мировой долей Китая в производстве печатных плат (PCB) и SMT (поверхностного монтажа). В материковом Китае насчитывается более 30 000 линий SMT, что составляет более половины от общего мирового количества. Когда-то ходила шутка: если в Дунгуане пробка, цены на электронные товары во всем мире начнут колебаться.

В целом считается, что уровень развития компаний по упаковке и тестированию полупроводников в материковом Китае в основном совпал с передовым международным уровнем. Наиболее вероятной отраслью, в которой материковый Китай в целом займет лидирующие позиции в мире, станет именно индустрия упаковки и тестирования полупроводников.

Ожидается, что микросхемы, используемые в машиностроительной отрасли, будут в основном производиться в материковом Китае; микросхемы, произведенные в материковом Китае, также в больших масштабах экспортируются на развивающиеся рынки машиностроения (на основе поверхностного монтажа), такие как Вьетнам и Индия.

Иными словами, если материковый Китай не будет развивать упаковочную промышленность, то после переноса части производственных мощностей по поверхностному монтажу в будущем ключевые позиции материкового Китая в цепочке поставок электроники ослабнут.

Стоит отметить, что цепочка поставок упаковочного оборудования и материалов диверсифицирована на международном уровне, с высокой концентрацией в Европе, США, Японии и на Тайване.

В материковом Китае активно развивается упаковочная и испытательная промышленность, что не только увеличило мировые производственные мощности, но и снизило стоимость электронной продукции, принеся пользу людям во всем мире.

Развитие упаковочной промышленности материкового Китая имеет следующие ключевые направления.

1. Масштабное внедрение современной упаковочной промышленности около 2000 года, центром которого стала южная часть провинции Цзянсу.

До 2000 года компания в основном находилась на этапе традиционной упаковки. После этого стремительно развивалась передовая упаковка, и у материкового Китая появилась возможность догнать и превзойти её.

Общая логика промышленного развития такова: огромный китайский рынок потребительской электроники и обилие рабочей силы являются движущей силой электронной промышленности. Компании, занимающиеся производством микросхем с иностранным капиталом, просто отправляют упаковку и тестирование чипов в материковый Китай, а затем напрямую передают их на заводы по производству готовой продукции. Например, завод по упаковке микросхем AMD в Сучжоу тесно связан с производством материнских плат для ПК в индустриальном парке Сучжоу.

Без поддержки всей машиностроительной отрасли производство микросхем невозможно. Для меня это очень важно, поскольку я имею обширный опыт работы в машиностроении.

Передовая индустрия упаковки в материковом Китае сосредоточена на юге провинции Цзянсу, благодаря удачному стечению обстоятельств: времени, месту и кадровому составу. Она находится недалеко от индустриального парка Сучжоу, шанхайских компаний, занимающихся ODM/IDH-производством (таких как Huaqin/Wingtech/Longqi и др.), а также большого количества компаний по проектированию микросхем в провинции Чжанцзян.

Три крупнейшие компании по упаковке и тестированию электронных компонентов — Tongfu Micro (совместное предприятие, созданное в 1997 году), Changdian (реорганизованная в 2000 году) и Gansu Huatian (основанная в 2003 году) — были созданы на основе ранних заводов по производству дискретных электронных компонентов.

Компания Silicon Products основала компанию Silicon Products Technology (Suzhou) в индустриальном парке Сучжоу в конце 2002 года. С 2002 года компания ASE инвестирует средства и создает заводы в высокотехнологичном парке Чжанцзян в Шанхае. Компания Jingfang Technology была основана в Сучжоу в июне 2005 года, ее технологии разработаны в Израиле.

2. Самостоятельно разработанные, подражающие друг другу GSM-смартфоны способствовали значительному развитию индустрии проектирования микросхем в материковом Китае, а также стимулировали развитие индустрии упаковки.

В 2000 году число пользователей мобильной связи GSM в Китае удвоилось, превысив 100 миллионов человек, что сделало страну крупнейшим в мире рынком мобильных телефонов. Заводы Nokia по производству мобильных телефонов в Дунгуане и Samsung в Хуэйчжоу являются крупными предприятиями, и начинают развиваться местные бренды мобильных телефонов.

Начиная с 2006 года, с расширением глобального покрытия GSM (что развеяло ошибочное представление о том, что 3G заменит GSM), возникла волна самодельных мобильных телефонов под собственными брендами, работающих в режиме GSM.

В материковом Китае также произошёл первый крупный взрывной рост местной индустрии проектирования микросхем, что дало мощный толчок развитию передовых технологий упаковки.

Ду Чжэн, генеральный директор Corestar, который ранее работал в Howe, сказал, что к КМОП-датчикам изображения (CIS) предъявляются высокие требования к пластинам, упаковке и тестированию, и для достижения высокого качества необходим весь процесс.

Компания Jingfang внедрила упаковочные технологии из Израиля, и Хоуи также участвовал в инвестициях. Ранее 70% производственных мощностей заводов Jingfang и Huatian Kunshan по выпуску упаковки обслуживались исключительно оборудованием CIS от Gekko Micro.

Что касается тестирования, то продукты CIS также претерпели трансформацию.

Качество изображения ранних моделей датчиков изображения Gekewei оценивалось только невооруженным глазом. С быстрым расширением рынка мобильных телефонов GSM под собственным брендом, компания Gekewei, начинавшая с производства чрезвычайно экономичных датчиков изображения (с разрешением всего 100 000 пикселей), продолжила развиваться. Она неоднократно переезжала в свой офис в Чжанцзяне, в основном для проведения испытаний, и там всегда много молодых девушек.

Примечание: На заре существования iPhone функция камеры тестировалась вручную. На фотографии изображена «девушка с iPhone» в 2008 году.

В связи с развитием автоматизации и искусственного интеллекта Ду Чжэн отметил, что в настоящее время существует мощное автоматизированное оборудование (манипуляторы) и методы обнаружения на основе ИИ. Г-н Мяо Сяоюн из компании Tongfu Microelectronics, занимающейся упаковкой микросхем, рассказал о сотрудничестве с компанией Xinshida в процессе WLCSP (упаковка микросхем на уровне пластины). Интеграция упаковки на уровне чипа (CSP) и упаковки на уровне пластины (WLP) в единое целое позволяет получить микросхему с характеристиками «короткая, легкая и тонкая», что соответствует тенденции развития потребительской электроники в сторону интеллектуальности и миниатюризации.

Лао Яо (Ван Яньхуэй), основатель Jiwei.com, также тестировал небольшое оборудование в 2007 году, но позже обнаружил, что у него больше таланта в медиаиндустрии, хотя он всегда уделял внимание этой отрасли. Он сказал: «Многие компании, занимающиеся проектированием микросхем, сами покупают/выбирают тестовое оборудование и устанавливают его на производственные линии тестирования».

По стечению обстоятельств, Apple делает то же самое на своей производственной линии.

3, 20Спустя 14 лет мировые компании по производству упаковки консолидировались, а китайские компании, используя слияния и поглощения, вышли на рынок передовой упаковки и привлекли крупных клиентов.

Компания Changdian Technology приобрела сингапурскую компанию STATS ChipPAC, Tongfu Microelectronics приобрела заводы AMD по упаковке и тестированию чипов в Сучжоу и Пэнчжоу, Huatian Technology приобрела американские компании FCI и Unisem, а Jingfang Technology приобрела компании Zhi Ruida и Anteryon и др.

Искусственный интеллект получил огромное развитие, прибыль AMD взлетела до небес, мать Су (Су Цзыфэн) сияет от счастья, и Тунфу тоже следует за этим подъемом.

4. Компания Shenzhen Memory является движущей силой стремительного развития технологий упаковки устройств хранения данных.

Хуацянбэй — старейший в Китае рынок профессиональной электроники. Модули памяти для ПК также являются одним из самых востребованных товаров на рынке машиностроения. Именно здесь зародилась компания Shenzhen Memory.

В 2014 году, с развитием смартфонов и мобильного интернета (представленного WeChat), значительно возрос спрос на память, особенно для фотографий, и 128 ГБ памяти моего мобильного телефона оказалось недостаточно. В 2018 году объем мировой полупроводниковой промышленности достиг 476.7 млрд долларов США. Среди них память, как крупнейшая категория полупроводников, занимала почти 35% рынка. В том году материковый Китай импортировал интегральных схем на сумму около 310 млрд долларов США, из которых примерно 100 млрд долларов США приходилось на память. Компании Yangtze Memory и Hefei Changxin имеют собственные заводы по производству кремниевых пластин в материковом Китае.

Потенциал роста материкового Китая в сфере производства памяти очень высок. В одном из регионов Шэньчжэня сосредоточено множество превосходных компаний-производителей памяти, таких как Kintek, Creative, Acer, Longsys, Memory, Baiwei и Jiaho Jinwei (в произвольном порядке). На рынок вышли Shenzhen Technology (приобретшая Payton у Kingston) и Konka. Эти компании занимаются производством микросхем и модулей.

В связи с высоким спросом на память в Шэньчжэне такие компании, как Taiji Semiconductor, Changdian Technology и Tongfu Microelectronics, также активно работают над разработкой корпусов и методов тестирования устройств хранения данных.

Вот ещё одна история о внедрении отечественного оборудования. В 2013 году клиенты компании Shenzhen Kaiyi Technology, занимающейся разработкой технологических решений для электронной промышленности, выдвинули потребность в автоматизированном контроле качества склеиваемых компонентов. Kaiyi обратилась к поставщикам из Южной Кореи и Японии с предложением разработать аналогичные продукты, но получила отказ из-за высоких требований к точности измерений и сложности программных алгоритмов. В итоге они начали сотрудничество с местным производителем Shenzhen Octavia. Octavia перенесла свой богатый опыт в области поверхностного монтажа в процесс упаковки, чтобы обеспечить непрерывный визуальный контроль в режиме реального времени. Система начала внедряться в 2015 году и была применена к системам хранения данных, упаковке датчиков и другим продуктам.

5. AIoT и электромобили стимулируют новый всплеск развития передовых технологий упаковки.

На выставке SEMICON CHINA 2021 можно увидеть, что передовая упаковка и упаковка высокой плотности развиваются стремительными темпами.

С развитием эры AIoT (искусственного интеллекта и интернета вещей) питье чая (автоматическое добавление воды для кипячения), курение (электронные сигареты), открывание дверей (умные замки), уборка пола (роботы) и учеба дома (ноутбуки) — все это оснащено большим количеством чипов.

Tesla строит завод в Лингане. Китай запустил новую инфраструктуру и построил зарядные станции, а индустрия электромобилей и электромотоциклов значительно развилась, что привело к огромному спросу на микросхемы. К микросхемам автомобильного класса предъявляются высокие требования к надежности и особые требования к упаковке.

В Китае наблюдается взрывной рост упаковочной отрасли, в которую вливается множество компаний. Нинбо принял меры. Недавно созданная компания Yongsi Electronics, специализирующаяся на передовых технологиях упаковки, быстро вошла в число гигантов отрасли. Говорят, что она уже занимает очень высокое место в стране.

2. Развитие упаковки и тестирования в материковом Китае: электронная промышленность не может обойтись без Китая.

Электронные товары, в основе которых лежат мобильные телефоны, являются крупнейшими экспортными товарами Китая, за ними следует текстиль. Вы еще помните шутку о том, как в начале реформ и открытости за один самолет обменяли 100 миллионов пар брюк?

В целом, глобальная борьба с эпидемией неразрывно связана с электронными устройствами; а если говорить о более мелких деталях, то многие люди держат свои мобильные телефоны в руках, принимая душ!

Цепочка поставок электронных информационных технологий очень сложна. Многочисленные компоненты, сложные программные и аппаратные решения, а также технологические требования наглядно демонстрируют преимущества китайских инженеров и производителей. Поэтому именно эту отрасль сложнее всего отделить от Китая. Даже если она будет «деглобализирована», «декитаизирована» она не сможет.

Производственный процесс электронных изделий условно делится на три части: изготовление пластины, упаковка и сборка готового оборудования (основной этап — поверхностный монтаж SMT). Пластина проходит этапы упаковки и тестирования, а сборка готового оборудования — заключительный этап.

Несмотря на то, что в индустрии производства кремниевых пластин занято немного людей, технические аспекты жестко контролируются Западом, и разрыв очевиден. Предстоит еще долгий путь к полному решению проблемы «застоя». Стоит отметить, что Соединенные Штаты укрепляют позиции в сфере производства кремниевых пластин. TSMC/Samsung/INTEL/GlobalFoundries будут активно развивать производство пластин, используя самые передовые технологии в США.

Индия продает от ста до двухсот миллионов мобильных телефонов в год, и, конечно же, ей необходимо развивать свою обрабатывающую промышленность. Вся машиностроительная отрасль материкового Китая неизбежно перенесет часть производства за границу (например, Apple, Mi OV и другие уже имеют производственные мощности в Индии).

Поэтому со стратегической точки зрения необходимо укрепить сферу упаковки и тестирования микросхем на начальных этапах производства. Только таким образом Китай сможет сохранить важное звено в цепочке поставок и гарантировать, что его ключевая позиция «Сделано в Китае» останется неизменной.

Профессор Цай Чжикуан из Наньтунского научно-исследовательского института упаковки Нанкинского университета почты и телекоммуникаций с волнением отметил, что в последнее время самое распространенное ощущение от упаковки — это «изменение цвета после того, как ее понюхали». Например, на линии по производству BGA-упаковки, если не хватает производственных мощностей по выпуску BGA-подложек, они не осмеливаются брать заказы бездумно. Стране следует увеличить инвестиции и как можно скорее перейти от стадии «изменения цвета после знакомства с основами» к стадии «восторга после знакомства с основами», чтобы у каждого были подложки и у каждого домохозяйства были производственные мощности.

На этот раз, как только я вошел в выставочный зал SEMICON, я наткнулся на стенды компаний Shennan Circuit и Tianxin Interconnect. Одна компания занималась производством упаковочных подложек, а другая — разработкой передовых упаковочных решений.                                  

В статье Jiwei.com объясняются причины: Серьезный дефицит упаковочных материалов обусловлен тем, что материалы и оборудование, используемые на начальном этапе производства, стали узким местом для расширения производства.

Свинцовая рама также является важным упаковочным материалом, однако производственные мощности для ее изготовления также недостаточны.

Утверждение о том, что онлайн-дизайнерские компании "умоляют о выделении производственных мощностей", не лишено оснований.

3. Передовая упаковка: в сочетании с кремниевыми пластинами и SMT.

1Современная упаковка также является высокотехнологичным решением.

На ранних этапах развития полупроводниковой промышленности упаковка полупроводников всегда рассматривалась как отрасль с относительно низкими техническими барьерами и относительно высокими трудозатратами. Упаковка — самая сложная для получения прибыли отрасль в цепочке производства интегральных схем. Для получения хотя бы минимального прироста каждого доллара требуется постоянное увеличение инвестиций.

По мере повышения уровня интеграции микросхем технические требования к упаковке полупроводников постоянно растут, что делает упаковку полупроводниковых микросхем уже не простой технологией. Появились всевозможные передовые технологии упаковки и новые процессы, которые меня поражают.

По мере того как сложность упаковки продолжает расти, передовые технологии упаковки становятся важным источником увеличения объемов производства. В будущем ожидается, что соотношение трех секций чипа составит: 3 (проектирование): 4 (пластина): 3 (упаковка).

Традиционная упаковка пассивно принимает решения компаний-разработчиков микросхем. Современная тенденция заключается в том, что производителям микросхем все чаще приходится сотрудничать с производителями упаковки. В эпоху после закона Мура технологии производства микросхем на заключительном этапе будут способствовать развитию высокопроизводительных и высокоплотных микросхем.

На саммите Jiwei Semiconductor Summit 2019 Дад Цзян (Цзян Шанъи) выразил мнение, что среда полупроводниковой промышленности претерпела колоссальные изменения. Это в основном отражается в следующих аспектах: во-первых, прогресс закона Мура приблизился к физическому пределу, и самые передовые кремниевые процессы (такие как 7 нм, 5 нм) могут использоваться лишь в очень небольшом количестве чрезвычайно востребованных продуктов (например, основных чипах мобильных телефонов); во-вторых, прогресс в технологиях упаковки и печатных плат относительно отстал, постепенно становясь узким местом для производительности системы; в-третьих, наступает эра диверсификации компаний-разработчиков чипов, и рынок больше не будет находиться в руках нескольких производителей. В соответствии с различными системами и особыми потребностями каждого подразделения, выбор подходящих компонентов и их реинтеграция с помощью передовых технологий упаковки и печатных плат станет одним из трендов развития в пост-муровскую эпоху.

Чжэн Ли, генеральный директор Changdian Technology, сказал: «В современную эпоху упаковка полупроводников — это не только процесс герметизации чипа в корпусе, но и десятки процессов, связанных с самим чипом, его проводкой, интерфейсами межсоединений и даже необходимостью реорганизации пластины. После этого некоторые чипы необходимо разместить и соединить с другими чипами в одном корпусе, а иногда требуется еще и... Более того, эти чипы также должны быть соединены друг с другом с высокой плотностью, чтобы обеспечить органичную работу их различных функциональных модулей. Поэтому в эпоху после закона Мура упаковка больше не основывается только на ширине и расстоянии между линиями и размере интеграции, а в большей степени на том, как улучшить производительность системы и как улучшить интеграцию всей микросистемы».

2,Сочетание упаковки и производства кремниевых пластин на этапе первичной обработки.

Шокирующая новость: такие компании, как TSMC и SMIC, также вышли на рынок упаковки на уровне пластин. Изначально я думал, что это угроза для упаковочной индустрии, но генеральный директор Changdian Чжэн Ли считает, что это на самом деле хорошо. Одним из направлений развития передовой упаковки является упаковка на уровне пластин (WLP). Если упаковка на уровне пластин продолжит развиваться в многомерном направлении, например, в 2D, 2.5D и 3D, она неизбежно будет сотрудничать с производителями пластин. Это связано с тем, что производители пластин обладают возможностью производить сквозные кремниевые переходные отверстия (TSV) на пластинах. Что касается кремниевых печатных плат, то заводы по производству пластин также могут производить кремниевые интерпозеры (silicon Interposer), представляющие собой пластины с высокой плотностью проводников. Заводы по упаковке и тестированию должны выполнить процесс перераспределения проводников (RDL), а затем повторно интегрировать проводники с высокой плотностью на уровне упаковки и тестирования.

Эксперты отрасли отметили, что между Чандианем и АСЕАН существует примерно 10-процентная разница в коэффициенте выхода годной продукции при высококачественной упаковке и тестировании, и для улучшения ситуации потребуется время. Однако вполне возможно, что темпы развития упаковки и тестирования в материковом Китае будут выше, чем на предыдущем этапе производства кремниевых пластин. Уже давно пора рассматривать закрытое бета-тестирование как бэкенд. Сегодня существует множество пересечений между закрытым бета-тестированием и фронтендом. Проблемы возникают повсюду и требуют настойчивости и терпения!

3сочетание передовой упаковки и поверхностного монтажа SMT.

Помимо описанной выше интеграции с производством кремниевых пластин, упаковка и тестирование также тесно интегрированы с полным циклом машинного производства (в основе которого лежит технология поверхностного монтажа).

Примерно в 2015 году я впервые увидел демонстрацию многокристального корпуса, в котором необходимые компоненты были интегрированы в модуль, что позволило сократить количество проблем с упаковкой и проводкой, сэкономить место, повысить производительность и снизить стоимость всей системы.

Системы в корпусе (SIP) и поверхностный монтаж (SMT) неразделимы. Крупные производители оборудования, такие как ASM-PT, K&S и др., изначально выпускали машины для установки компонентов в корпус SMT. SIP позволяет уменьшить проблемы, возникающие при интеграции микросхем, такие как совместимость технологических процессов, смешение сигналов, шумовые помехи и электромагнитные помехи.

В модулях радиочастотного интерфейса мобильных телефонов (PAMiD и др.) в основном используется SiP или аналогичные процессы. Цзя Бин из Kaiyuan Communications отметил, что распространение 5G привело к появлению все большего количества радиочастотных компонентов в мобильных телефонах. Если их упаковывать отдельно, а затем размещать на печатной плате для коммутации, мобильный телефон может в них не поместиться, поэтому лучше всего интегрировать их. Основные технологические процессы для радиочастотных микросхем, таких как SAW, BAW, PA, LNA и RF Switch, различаются. Решения SoC использовать нельзя. Вместо этого можно упаковывать несколько микросхем в модули, используя системную упаковку и другие процессы. Такие международные компании, как Skyworks, Qorvo, Avago (приобретение Broadcom), Qualcomm и др., используют этот подход. Я поискал в интернете и обнаружил, что существует множество радиочастотных технологических процессов, таких как GaAs, объемный кремний CMOS, кремний на изолирующей подложке SOI, кремниевые MEMS, SiGe, кремний-германий и др.

В модуле камеры и модуле распознавания отпечатков пальцев используется технология COB (Chip on Board). Чип не упаковывается, а вырезается непосредственно на кремниевых пластинах (кристаллах), что позволяет отложить процессы склеивания и другие процессы упаковки до этапа создания модуля.

Обычный "чип из коровьего навоза" также использует технологию COB. Сам чип крепится к печатной плате с помощью монтажного оборудования, а затем на него наносится эпоксидная смола. После этого другие компоненты прикрепляются с помощью процесса SMT, и таким образом создается печатная плата. Именно так работает плата управления телефонной идентификацией вызывающего абонента. Золотые проволочные кольца — это многочисленные золотые проволочные соединения, окружающие кристалл.

Примечание: Панель управления телефоном CID (фотография сделана автором Дай Хуэй в Тяньсюньлуне).

4. Передовые технологии упаковки: патентные споры

Неизбежно, патентные баталии будут происходить и в сфере упаковки. Г-н Марк, руководитель отдела консалтинга в области интеллектуальной собственности компании Jiweiwang, рассказал о классическом случае борьбы между китайскими и зарубежными компаниями за патенты на упаковку, возникшей в индустрии MEMS-микрофонов.

Американская компания Knowles, которая первой применила технологию MEMS в производстве микрофонов для замены традиционных электретов, подала заявку на патент на базовую упаковку в 2000 году. На основании этого патента в 2006 году Knowles подала иски о нарушении патентных прав против американских компаний Akustica, Memstech (Сингапур), ADI, британской Wolfson, южнокорейской Baoxing, Amkor и китайской Goertek, а также инициировала расследование в соответствии со статьей 337.

Китайский производитель MEMS-микрофонов AAC заключил с компанией Knowles соглашение о лицензировании патентов, чтобы избежать патентных споров. Однако высокие лицензионные сборы за патенты стали реальностью, с которой приходится сталкиваться компаниям материкового Китая. В отличие от них, производственная цепочка на Тайване, Китай, уделяет больше внимания обходу американского патента Knowles. Под руководством Тайваньского института промышленных исследований совместно с крупными производителями электроакустических устройств, такими как Meilu, было использовано как минимум семь патентов, чтобы обойти патент Knowles на упаковку. Однако именно из-за чрезмерного акцента на обходе основных патентов Knowles изначально выгодные преимущества Тайваня в производстве полупроводников не были задействованы в области MEMS-микрофонов, что привело к упущению рыночных возможностей и в конечном итоге превратило его в аналог AAC и Goertek в материковом Китае.

пять,опечататьУпаковыватьОборудование:«Возникновение группы»

Я был свидетелем подъема телефонных и программно-управляемых коммутаторов, мобильной связи и отраслевых групп, занимающихся производством мобильных телефонов, а также способствовал подъему групп в индустрии микросхем на материковой части Китая. Термин «подъем групп» наиболее уместен, когда речь идет об индустрии упаковочного и испытательного оборудования.

На выставке SEMICONChina 2021 я увидел локализацию многих категорий упаковочного и испытательного оборудования. Упаковка включает в себя шлифовальное, режущее (DICING), кристаллическое склеивание (DIE BOND), проволочное склеивание (WIRE BOND) и другие основные области оборудования.

Развитие отечественного производства оборудования окажет существенную помощь в ликвидации монополии, снижении издержек, повышении производительности и эффективности.

На конференции по упаковке 2020 года, проходившей в Тяньшуе, Хуа Тяньсяо Шэнли заявил, что компаниям, занимающимся упаковкой и тестированием, следует придерживаться концепции сотрудничества, а не конкуренции, активно развивать производство отечественного оборудования и материалов и постепенно создавать испытательные платформы.

Использование отечественного оборудования для преодоления монополии западного оборудования может эффективно снизить затраты, что особенно заметно в сфере упаковки.

Компания Xinqi Micro Devices, недавно вышедшая на биржу Научно-технологической инновационной ассоциации (НИОКР), заполнила пробел на внутреннем рынке оборудования для бесмасочной литографии. Ее оборудование для прямой литографии используется в производстве печатных плат (PCB) и полупроводниковых изделий (FPD-дисплеи), а также планируется разработка оборудования для прямой литографии для упаковки на уровне пластин (WLP). После выхода на биржу цена акций резко взлетела, и весь полупроводниковый сектор также пережил рост (надеемся, не просто отскок).

Примечание: Автор статьи Дай Хуэй и главный научный сотрудник компании Xinqi Micro Devices Ку Луцзе на стенде.

Что касается оборудования для монтажа кристаллов, компания Dongguan Plessin когда-то заполнила пробел на внутреннем рынке оборудования для монтажа кристаллов на уровне линейных интегральных схем (DIE BOND).

Ван Лин из Beyond Moore Fund представил кейс: компания Leiming Laser выпустила оборудование для лазерной нарезки канавок и скрытой лазерной резки, демонстрирующее характеристики, сопоставимые с западными компаниями, тем самым打破 рыночную монополию.

6. Испытательное оборудование: «Возникновение групп»

В состав испытательного оборудования входят, главным образом, сортировочная машина Handler для тестирования на уровне микросхем, зондовая станция Probe для тестирования на уровне пластин и автоматизированная испытательная машина ATE.

Существуют большие возможности для локализации испытательного оборудования. Новые процессы требуют индивидуальной настройки, а использование отечественного оборудования на одном этапе позволяет добиться большей эффективности и лучших результатов.

Компания Shenzhen Silicon Electric является производителем зондовых станций и сортировочных машин.

Примечание: Автор Дай Хуэй и профессор Ху Хун из Харбинского технологического института на стенде, посвященном силиконовым матрицам.

Чжан Юэ, генеральный директор компании Yuexin Technology, познакомил меня с основным продуктом компании — оборудованием для тестирования памяти, в разработку которого вложено много труда для повышения эффективности, согласованности и стабильности.

Компания Accelerate Technology выпускает высокопроизводительную автоматизированную испытательную машину ATE, сочетающую в себе элементы искусственного интеллекта.

Примечание: Автор Дай Хуэй и генеральный директор Acceleration Technology У Ган на стенде.

Компания Shaoxing Hongbang представила разнообразные машины для тестирования и сортировки силовых приборов. Я засучил рукава и опробовал их в деле.

Примечание: Экспонаты стенда для тестирования дискретных устройств, представленные компанией Shaoxing Hongbang.

Компания Nanjing Hongtai Semiconductor представила серию продуктов для автоматизированного тестирования полупроводниковых компонентов. В 2019 году она полностью приобрела японскую компанию Azurtest Co., Ltd. (Azurtest), известную своими технологиями аналогового тестирования.

Примечание: Компания Hongtai Semiconductor демонстрирует прибор для тестирования смешанных сигналов MS8000.

Развиваются и смежные сервисные компании. Компания Shanghai Jifeng Electronics предоставляет такие услуги, как анализ материалов, анализ отказов и сертификация надежности.

Семь,Упаковочные материалы:устойчивое развитие

В области материалов материковый Китай также наверстывает упущенное, например, в отношении подложек и выводных рамок, где недавно обсуждалась возможность изменения базового цвета.

В электронной промышленности используется большое количество драгоценного металла – золота, в основном для проволочного соединения корпусов. Отрасль продолжает продвигать использование меди (или даже алюминия) для замены золота во всё большем количестве сценариев, и компании из материкового Китая также проделали большую работу в этом направлении.

Производство микросхем в Шэньчжэне развивается медленнее, чем в некоторых других городах страны, поэтому город планирует обогнать его в отдельных регионах. Начиная с 2020 года, Шэньчжэнь будет активно развивать информационно-коммуникационные технологии нового поколения. Би Ялей, генеральный секретарь Шэньчжэньской ассоциации робототехники, заявил, что 30 декабря 2020 года Высшая академия наук Китайской академии наук учредила в Баоане Шэньчжэньский международный инновационный институт передовых электронных материалов (далее именуемый «Институт электронных материалов»), который будет специализироваться на высокотехнологичных материалах для упаковки электроники и стремиться к «прорыву» в локализации производства высококачественных электронных материалов.

8. Настоящий «ключевой» герой: Не забывайте об исходном «ядре» и накапливайте тысячи километров кремния.

Глава Национального фонда интегральных схем, г-н Дин Вэньу, опубликовал песню «Настоящие герои микросхем», в которой воспеваются «основные» чувства многих специалистов в этой области: используйте наши «ядра», чтобы вместе реализовать «основную мечту» Китая; пусть наши «ядра» станут подобны звездам и морю, сделав мир взаимосвязанным и взаимодействующим.

Предупреждение: Данная статья воспроизведена из публикации "Dai Hui Steve", которая поддерживает защиту прав интеллектуальной собственности. При перепечатке, пожалуйста, указывайте первоисточник и автора. В случае нарушения авторских прав, пожалуйста, свяжитесь с нами для удаления публикации.