(Aşağıdaki bölüm I: Tümleşik devre tasarımı; Bölüm II: Tümleşik Devre İmalatı)

V. ATP (Montaj, Test ve Paketleme) ve gelişmiş paketleme

Montaj, test etme, paketleme ve gelişmiş paketleme ile ilgili temel sonuçlar:

(1) Nispeten düşük teknolojili arka uç yarı iletken ATP için ABD, büyük ölçüde Asya'da yoğunlaşan yabancı kaynaklara güveniyor.

(2) Çipler daha karmaşık hale geldikçe, gelişmiş paketleme yöntemleri önemli teknolojik ilerlemeler için potansiyel alanları temsil etmektedir. Ancak ABD, gerekli malzeme ekosisteminden yoksun olduğu için güçlü ve gelişmiş bir ambalaj endüstrisi geliştirmek için uygun maliyetli bir yer değil;

(3) Buna karşılık, yoğun Çin yatırımı mevcut pazarları sekteye uğratabilir.

(I) Bayrak Devletinin temel paketleme ve testlere ilişkin temel tahminleri

(A) Temel bilgiler

Arka uç temel ATP aşamasında çip (çekirdek), test edilen, paketlenen ve elektronik parçalara monte edilen bitmiş bir ürüne monte edilir. ATP aşaması için iki mod vardır:(1) OEM by IDM ve (2) OEM. Dökümhaneler, test, paketleme, montaj veya montaj konusunda uzmanlaşmış ve sözleşmeli hizmetler sağlayan OSAT (saf yarı iletken Montaj ve Test) şirketleridir. Toplam ATP pazarı açısından ABD şirketleri toplam gelirin %28'ini oluşturuyordu; Her ne kadar ABD şirketleri dikey entegre IDM ATP gelirlerinin yaklaşık %43'ünü oluştursa da, ABD şirketleri ATP üretimini ABD dışındaki tesislere yaptırmıştır. TSMC (Tayvan), UMC (Tayvan), SMIC (Çin Anakarası) ve XMC (Çin Anakarası) gibi dökümhaneler, özellikle küçük talaşların gelişmiş paketlenmesi konusunda, fabrikasız müşterilere sundukları üretim hizmetlerini artırmak için paketleme işine girdi. TSMC, 2012 yılında ilk gelişmiş paketleme çözümünü piyasaya sürdü. 2017 yılında piyasada 100'den fazla farklı OSATS vardı. Sekiz büyük OSATS vardır; Çoğu küçük ve orta boy oyunculardır.

Bazı ABD OSAT şirketleri olmasına rağmen (özellikle Amkor), ABD şirketleri OSAT'ın işinin yalnızca %15'ini oluşturmaktadır (Tayvan %52 ile önde, onu %21 ile Çin takip etmektedir) ve Amkor'un merkezi ABD'dedir ancak üretim tesisi yoktur. ABD'deki tesis.

Temel ATP, geleneksel olarak oldukça otomatikleştirilmiş ve düşük değerli bir iş olmuştur; önemli miktarda ayak izi gerektirir ve çoğunlukla düşük vasıflı işçileri çalıştırır (bu, aşağıda tartışılan gelişmiş paketleme teknolojilerinin tanıtılmasıyla değişmektedir). Dolayısıyla bu operasyon, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki üretimin çoğunlukla güneydoğu Asya'ya kaydırılmasının (1970'lerde başlayan) ilk aşamasıydı. Günümüzde ATP'nin dış kaynak kullanımı tesislerinin çoğu Çin, Tayvan ve Güneydoğu Asya'da (Singapur, Malezya, Filipinler ve Vietnam) bulunmaktadır. SEMI ve Techsearch, 120 yılında dünya çapında 360'den fazla OSAT dış kaynak şirketi ve 2018 ​​paketleme tesisi tespit etti. 360 fabrikanın 100'den fazlası Çin'de, yaklaşık 100'ü Tayvan'da ve 43'ü Güneydoğu Asya'da (diğerleri Avrupa veya Amerika'da) bulunmaktadır. . Çin'deki OSAT üretimi mevcut ana paketleme teknolojisini kullanıyor ancak Çin, ileri paketleme teknolojisi geliştiriyor.

Test tarafında, yarı iletken teknolojilerinin ulusal güvenlik nedenleriyle sıcaklık aralıklarında (genişletilmiş aralık), radyasyon direncinde ve zorlu ortamlarda kullanılabilmeleri için sertifikalandırılmaları ve test edilmeleri gerekir. Buna ağır iyon radyasyon test altyapısı kullanılarak yapılan tek parçacık etkileri (SEE) testi de dahildir. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki mevcut ağır iyon radyasyon test altyapısı kırılgandır ve mevcut veya gelecekteki SEE test ihtiyaçlarını karşılayamaz. Müşteriler genellikle uzun bekleme süreleri ve artan test fiyatlarıyla karşılaşırlar ve büyük bir tesis aniden kapansa bile önemli strese maruz kalırlar. "SEE test gereksinimlerini karşılamak için yeterli iyon çeşitliliği ve enerjiye sahip iyon ışınları üretebilen yarım düzineden az hızlandırıcı LABS vardır." Bu, uzay ajansları ve endüstri (uydular dahil) arasındaki gelecekteki uzay görevlerini desteklemek için testlerin kullanılabilirliğini etkiler.

(B) Büyük riskler

Bugün Amerika Birleşik Devletleri, çoğunlukla Amerika Birleşik Devletleri dışında ATP tesisleri bulunan IDM şirketleri tarafından sağlanan küresel yarı iletken paketleme kapasitesinin (test kapasitesi hariç) yalnızca yüzde 3'üne sahiptir. Bu, tarihsel olarak tedarik zincirinin düşük teknolojili bir bileşeni olsa da kritik bir adımdır. Amerika'nın Güneydoğu Asya, Tayvan ve Çin'deki temel ATP üretimine bağımlı olması ABD tedarik zincirini aksamalara maruz bırakıyor.

(II) Citibank'ın ileri paketleme teknolojisine ilişkin tartışması

(A) Temel bilgiler

Temel ATP geleneksel olarak tedarik zincirinin düşük değerli bir bileşeni olsa da paketleme teknolojileri giderek daha da gelişiyor. Onlarca yıldır yarı iletken endüstrisi, bir yarı iletken üzerindeki transistör sayısının kabaca her iki yılda bir iki katına çıkacağını öngören Moore Yasasına ayak uydurdu. Günümüzde her yeni işlem düğümünde çip boyutlarının küçültülmesinin güç ve performans faydaları azalırken, transistör başına maliyet artıyor. Küçültme hala bir seçenek olsa da, ölçeklendirme daha pahalı ve zor hale geldikçe, yarı iletken endüstrisi küçük çipleri ve/veya birden fazla entegre devreyi tek bir pakette birleştirmeyi içeren alternatifler arıyor. Buna gelişmiş kapsülleme denir. Gelişmiş paketleme, hat genişliğinin azaltılmasına alternatif ve tamamlayıcı bir teknolojiyi temsil eder çünkü paket aşamasında çip düzeyinden ziyade daha yüksek çip yoğunluğu sağlar ve farklı çip işlevlerinin tek bir pakette entegrasyonuna olanak tanır. Gelişmiş paketleme aynı zamanda çözümleri özelleştirmek için ticari olarak kullanıma hazır (savunma onaylı) çiplerin daha fazla kullanılmasına da olanak tanır.

Gelişmiş paketleme türleri arasında yonga istifleme teknikleri (özellikle bellek yongaları) ve gömülü yongalar, yayma, levha düzeyinde paketleme ve sistem düzeyinde paketleme (küçük yongaların veya birden fazla yonganın tek bir pakette birleştirilmesi) yer alır. Mantık çiplerine yönelik bir yaklaşım, standartlaştırılmış IP işlevlerini, tek bir paketteki standart arayüzler aracılığıyla bağlanan, "mikroçipler" adı verilen farklı, daha küçük çiplere ayırmaktır. Küçük çipler diğer küçük çiplerle çalışır, dolayısıyla tasarımların birlikte optimize edilmesi gerekir ve ayrı ayrı tasarlanamaz. Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA) ve Donanmanın yanı sıra sektör oyuncularının (AMD, Marvell ve Intel) bu yaklaşımı araştıran bir dizi projesi var. Gelişmiş paketleme, benzersiz ulusal güvenlik uygulamaları için özelleştirilebilir ekipman sağlamak üzere işlev, güvenlik, hacim ve çevresel performansı ayrıştırarak ulusal güvenlik değeri taşır.

Gelişmiş ambalajlama, 42.6 yılında yarı iletken ambalajın toplam değerinin %2019'sını oluşturdu ve 2025'e ulaşması bekleniyor. Tüm yarı iletken ambalaj pazarının neredeyse yarısını oluşturacak. Bu, 6.1 ile 2014 arasında %2025'lik bir bileşik yıllık büyüme oranını (CAGR) temsil edecek ve daha gelişmiş ambalaj gelirleri 20'teki 2014 milyar dolardan 42'te yaklaşık 2025 milyar dolara iki katına çıkacak. Bu, geleneksel ambalaj pazarında beklenen büyümenin neredeyse üç katı. 2.2 ile 2014 arasında yüzde 2025'lik bir Bileşik Büyüme Oranı öngörülüyor.

Dünyanın en iyi 10 gelişmiş ambalaj şirketi arasında şunlar yer alıyor: iki IDM şirketi (Amerika Birleşik Devletleri'nin Intel'i ve Samsung Kore); TSMC aynı zamanda dünyanın en büyük 10 gelişmiş ambalaj şirketinden biridir. Dünyadaki ilk beş OSAT gelişmiş paketleme şirketi arasında ASE (Tayvan), SPIL (Tayvan), Amkor (ABD), Powertech Technology (Tayvan) ve JCET (Çin) yer alıyor. Ayrıca iki küçük OSAT şirketi daha var: Nepes Display (Kore) ve Chipbond (Tayvan). 10 şirket, gelişmiş paketlenmiş çiplerin yaklaşık dörtte üçünü işliyor.

Amerika Birleşik Devletleri'ndeki gelişmiş paketleme öncelikli olarak Intel, Texas Instruments ve Micron dahil olmak üzere IDM satıcıları tarafından sağlanmaktadır. GlobalFoundries, aynı zamanda gelişmiş paketleme hizmetleri de sağlayan ABD merkezli bir dökümhanedir. Ayrıca Micross, Skywater ve Qorvo gibi daha küçük şirketler de niş savunma ve endüstriyel ihtiyaçları karşılamak için gelişmiş paketleme hizmetleri sunuyor.

Yukarıda bahsedildiği gibi, Çin şu anda güçlü, gelişmiş paketleme yeteneklerine sahip olmasa da, en son teknolojiye sahip yarı iletken üretim eksikliğini telafi etmek için gelişmiş paketleme yetenekleri geliştiriyor.

Gelişmiş paketlemeye yönelik kapasite ve talep arttıkça, Federal Kayıt Araştırma Bildirimi'ne (NOI) yanıt olarak gönderilen yorumlar, gelişmiş paketleme alt katmanlarının (baskılı devre kartı teknolojisine dayalı) eksikliğine ve Birleşik Devletler'deki ilgili tedarik zincirindeki güvenlik açıklarına işaret etti. Devletler. Temel malzeme tedarikçisi Asya'da bulunmaktadır. Başlıca substrat şirketleri şunlardır: Ibiden (Japonya), Nanya (Tayvan), Shinko (Japonya), Samsung (Kore), Unimicron (Tayvan), Shennan Circuits (Çin), Zhuhai Yueya (Çin) ve AKM Electronics Industrial (Çin).

Ayrıca PCB üretiminin Çin'e taşınması, alt tabaka tedarikçileri için burayı daha cazip bir pazar haline getirdi. IPC/US Reliable Electronics Partnership (USPAE), ABD'nin yeni nesil elektronik uygulamalarına yönelik baskı devre kartı üretim teknolojisinde Asya'nın 20 yıl gerisinde olduğunu tahmin ediyor. ABD bir zamanlar dünyanın baskılı devre kartı üretiminin %30'undan fazlasını oluşturuyordu; şimdi %5'ten azını oluşturuyor

(B) Büyük riskler

Çin'in gelişmiş ambalajlara yaptığı yatırım gelecekteki pazarları tehdit ediyor:

Çin güçlü bir gelişmiş paketleme kapasitesine sahip olmasa da, Çin hükümeti gelişmiş paketlemeye büyük yatırım yaptı. Gelişmiş paketleme, son birkaç yıldır Çin'in yarı iletken endüstrisinin teknoloji odağı olmuştur; Devlet Konseyi, 30 yılına kadar Çinli tedarikçilerin tüm paketleme gelirlerinin yaklaşık yüzde 2015'unu gelişmiş paketlemenin oluşturmasını hedeflemektedir. Ocak 2021'de, SMIC'in yeni işe alınan yardımcısı Başkan, Çinli şirketlerin yarı iletken hat genişliğini azaltma konusundaki zayıflıklarının üstesinden gelmek için gelişmiş paketlemeye odaklanmaları gerektiğini söyledi; bu da SMIC'in agresif bir şekilde gelişmiş paketlemeye geçeceğinin sinyalini verebilir. SEMICONDUCTOR Packaging KLA'nın kıdemli pazarlama direktörü Stephen Hiebert, 2018'de şunları bildirdi: "... Çin'in ön uç fabrika projelerine uyacak şekilde gelişmiş paketleme kapasitesi artarken, Çin'de güçlü OSAT yatırımları görüyoruz."

Gelişmiş ambalaj malzemelerinin kapasitesinin yetersiz olması:

Gelişmiş ambalajlama alt katmanları, çoğunlukla Asya'da ve çoğunlukla Çin'de üretilen baskılı devre kartı teknolojisine dayanmaktadır. Bu, Amerika Birleşik Devletleri'nde gelişmiş ambalajlama yatırımı yapmak isteyen şirketler için zorluk teşkil ediyor.

Savunma ihtiyaçları tek başına gelişmiş paketleme teknolojisini ABD'de tutmak için yeterli değil:

Az sayıda ABD şirketi savunma ihtiyaçlarına yönelik gelişmiş paketleme çözümleri sağlıyor ve bu şirketlerin yalnızca küçük bir pazar payı var. Gelişmiş paketleme yetenekleri ABD dışında büyüdükçe, yakında bunların sayısı savunma ihtiyaçlarını aşacak ve pazar güçleri yurtdışındaki en ileri yetenekleri çekecek. Sonuçta nicelik, yeniliği ve operasyonel öğrenmeyi yönlendirir; Ticari hacim olmadan ABD kalite, maliyet ve işçilik açısından teknolojiye ayak uyduramayacaktır.

(3) Özet

Özetle ABD, arka uç ATP kapasitesi için Asya'da yoğunlaşan yabancı kaynaklara güveniyor ve bu da tedarik zincirinin bu kısmında tedarik zincirinin aksaması riskini yaratıyor. Endüstri, en gelişmiş veya en küçük düğümlerdeki giderek daha küçük özellik boyutlarının karmaşıklığını, daha düşük getirileri ve azalan marjinal getirileri telafi etmek için yeni yollar ararken kapsülleme daha da gelişmiş hale geliyor. ABD ve ortakları gelişmiş paketleme yeteneklerine sahipken, Çin'in gelişmiş paketlemeye yönelik yoğun yatırımı gelecekte pazarı alt üst etme potansiyeli taşıyor. Ayrıca ABD, ileri paketleme teknolojilerini geliştirecek bir ekosistemden yoksundur.

Yasal Uyarı: Bu makale "Bay Wang'ın Restoran Konuşması"ndan yeniden basılmıştır, bu makale yalnızca yazarın kişisel görüşlerini temsil eder, Sakwei'nin ve sektörün görüşlerini temsil etmez, yalnızca yeniden basmak ve paylaşmak, fikri mülkiyet haklarının korunmasını desteklemek, yeniden basmak içindir. lütfen orijinal kaynağı ve yazarı belirtin, ihlal varsa lütfen silmek için bizimle iletişime geçin.