Năm 1958, Jack S. Kilby, làm việc tại Texas Instruments (TI), đã phát triển thành công mạch tích hợp đầu tiên trên thế giới bằng cách kết nối nhiều bóng bán dẫn, điện trở và tụ điện sử dụng chất nền germanium (Ge). Sau đó, Robert Noyce đã phát minh ra mạch tích hợp dựa trên silicon (Si). Hầu hết các ứng dụng bán dẫn ngày nay đều là mạch tích hợp dựa trên silicon (còn gọi là bán dẫn thế hệ đầu tiên). Chip đã trở thành "dầu mỏ" của ngành công nghiệp hiện đại.

Khi ngành công nghiệp chip mới bắt đầu, tất cả đều hoạt động theo mô hình IDM (Sản xuất thiết bị tích hợp). Cả INTEL và TI đều thiết kế và sản xuất chip, khiến các công ty nhỏ khó tham gia vào ngành công nghiệp chip.

Zhang Zhongmou, người xuất thân từ TI, đã thành lập công ty sản xuất tấm bán dẫn chuyên nghiệp (Foundry) TSMC vào năm 1987, và việc "tách rời" đã tạo ra kỷ nguyên của ngành sản xuất bán dẫn. Quá trình sản xuất chip được chia thành ba giai đoạn: thiết kế, sản xuất tấm bán dẫn, và đóng gói & kiểm tra. Các công ty thiết kế (Fabless Design, mô hình fabless) có thể thuê ngoài việc sản xuất tấm bán dẫn, đóng gói và kiểm tra, và tập trung vào thiết kế, bán hàng và dịch vụ.

Tôi, một người kỳ cựu trong lĩnh vực công nghệ, luôn muốn chia sẻ một câu chuyện trong quá khứ, và hôm nay cuối cùng tôi cũng có cơ hội. Ngay từ năm 1993, thầy Wang Xiangfu đã dẫn lớp chúng tôi đi thực tập tại Vô Tích, hàn thủ công các bảng mạch trên dây chuyền lắp ráp. Mỗi sáng và tối, tôi đều nhìn thấy một khu phức hợp có tường cao và được canh gác nghiêm ngặt với hai chữ lớn trên tấm biển: Huajing. Lúc đó tôi vẫn tự hỏi nơi này dùng để làm gì. Vào thời điểm đó, dây chuyền sản xuất 5 inch 3um của Dự án 908 đang được xây dựng và vận hành hết công suất.

Ngành công nghiệp lắp ráp và kiểm thử bán dẫn gia công (OSAT, Outsourced Semiconductor Assembly and Testing) của Đài Loan đã phát triển nhanh chóng. Cả ASE và Silicon Products đều được thành lập vào năm 1984.

Vô số công ty thiết kế chip không cần nhiều tài sản đã mọc lên, chẳng hạn như Qualcomm và NVIDIA nổi tiếng, và Trung Quốc đại lục cũng đã có những bước tiến lớn trong lĩnh vực thiết kế chip thế hệ mới. Năm 1991, Ni Guangnan của Lenovo đã sản xuất chip, và Xu Wenwei của Huawei cũng sản xuất chip (do Texas Instruments sản xuất). Guowei được thành lập năm 1993 và trở thành Học viện Quân sự Hoàng Phủ của ngành công nghiệp chip Thâm Quyến. Hiện nay có hàng nghìn công ty thiết kế chip ở Trung Quốc đại lục (một số nguồn tin cho rằng lên đến hàng chục nghìn).

Dĩ nhiên, mô hình IDM nặng về tài sản đã luôn tồn tại, và cả hai mô hình đều có những ưu điểm riêng. AMD là một ví dụ thành công trong việc chuyển đổi từ mô hình IDM sang FABLESS, trong khi INTEL luôn tuân thủ mô hình IDM và gần đây đã nâng cấp lên mô hình IDM 2.0, đầu tư mạnh vào công nghệ đóng gói tiên tiến và tái gia nhập thị trường sản xuất chip.

Quá trình thử nghiệm beta kín diễn ra "bí mật" và không được công chúng biết đến. Trên thực tế, việc đóng gói và thử nghiệm có thể độc lập và được thực hiện tại một nhà máy hoặc ở các nhà máy khác nhau. Việc đóng gói và thử nghiệm áp dụng mô hình kinh doanh "gia công bằng vật liệu được cung cấp", và các đơn đặt hàng đến từ các nhà sản xuất thiết kế bán dẫn.

Quy trình đóng gói chip truyền thống là niêm phong chip sau khi cắt tấm wafer vào một không gian kín (vỏ bọc) để bảo vệ nó khỏi ảnh hưởng của môi trường bên ngoài, tạp chất và các lực vật lý. Đồng thời, các chân (hoặc chốt) tương ứng được kéo ra, và cuối cùng được sử dụng như một linh kiện cơ bản.

Công nghệ đóng gói cấp độ wafer (Wafer Level Packaging) là công nghệ đóng gói và kiểm tra toàn bộ wafer, sau đó cắt wafer để thu được một chip hoàn chỉnh. Kích thước của chip đã đóng gói giống với kích thước của chip chưa đóng gói.

Kiểm tra IC sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để phát hiện các mẫu chip không đạt tiêu chuẩn. Quá trình này chủ yếu được chia thành hai giai đoạn: một là kiểm tra wafer trước khi đóng gói; giai đoạn còn lại là kiểm tra sản phẩm IC hoàn chỉnh sau khi đóng gói. Hiện nay, kiểm tra bằng mắt thường cũng được áp dụng trong giai đoạn đóng gói.

Cảm nhận trực quan nhất của tôi tại SEMICON CHINA 2021 (Triển lãm Bán dẫn Quốc tế) là ngành công nghiệp đóng gói và kiểm thử đang bùng nổ ở Trung Quốc đại lục, dẫn đến sự trỗi dậy của các tập đoàn thiết bị và vật liệu. Nhiều loại thiết bị có các mẫu mã sản xuất trong nước, chẳng hạn như thiết bị của Zhongke Feichi, Plessin, Leiming Laser, Silicon Power, Yuexin, Acceleration, Hongtai, Hongbang, Octavia Ideal và nhiều công ty khác. Hiện tại, thị phần của thiết bị trong nước vẫn còn rất nhỏ, và còn rất nhiều tiềm năng phát triển trong tương lai.

Dĩ nhiên, công nghệ đóng gói và kiểm thử cũng được sử dụng trong lĩnh vực chip tổng hợp (các linh kiện rời rạc như điện trở, tụ điện, cuộn cảm, đèn LED, màn hình và polysilicon năng lượng mặt trời), nhưng sẽ không được đề cập trong bài viết này. Xinqi Micropackage tập trung vào PCB và màn hình (FPD) cùng các lĩnh vực khác.

một,đất liềnNgành công nghiệp đóng gói và kiểm nghiệm: bùng nổ20Năm

Hiện nay, top 10 nhà sản xuất bao bì và thiết bị kiểm thử bán dẫn hàng đầu thế giới chủ yếu bao gồm: ASE (không bao gồm Silicon Products và USI), Amkor (Mỹ), Changdian Technology (Trung Quốc đại lục), Silicon Products (Đài Loan), Licheng (Đài Loan), Tongfu Microelectronics (Trung Quốc đại lục), Huatian Technology (Trung Quốc đại lục), United Testing (Singapore), KYEC Radio (Đài Loan) và Xinbang Technology (Đài Loan). Ba ông lớn của Trung Quốc đại lục là Changdian Technology, Tongfu Microelectronics và Huatian Technology cũng nằm trong top 10.

Trong thời kỳ bùng nổ xây dựng ngành công nghiệp bán dẫn hai hoặc ba năm qua, hàng trăm công ty Trung Quốc đại lục đã tham gia vào lĩnh vực đóng gói và kiểm thử. Thị phần của Trung Quốc đại lục trong ngành công nghiệp đóng gói và kiểm thử toàn cầu ngày càng tăng cao và sẽ vượt quá 50%.Ngay cả Foxconn cũng đã tham gia vào lĩnh vực đóng gói. Con số này tương tự như thị phần toàn cầu của Trung Quốc trong năng lực sản xuất bo mạch in (PCB) và linh kiện dán bề mặt (SMT). Có hơn 30,000 dây chuyền sản xuất SMT ở Trung Quốc đại lục, chiếm hơn một nửa tổng số trên thế giới. Từng có câu nói đùa rằng: Nếu Đông Quan tắc đường, giá cả các sản phẩm điện tử trên toàn thế giới sẽ biến động.

Nhìn chung, người ta tin rằng trình độ của các công ty đóng gói và kiểm thử ở Trung Quốc đại lục về cơ bản đã đồng bộ với trình độ tiên tiến quốc tế. Ngành công nghiệp đầu tiên mà ngành bán dẫn Trung Quốc đại lục sẽ dẫn đầu thế giới một cách toàn diện rất có thể là ngành công nghiệp đóng gói và kiểm thử.

Các chip được sử dụng trong ngành công nghiệp sản xuất máy móc hoàn chỉnh dự kiến ​​chủ yếu được đóng gói tại Trung Quốc đại lục; các chip được đóng gói tại Trung Quốc đại lục cũng đang được xuất khẩu với số lượng lớn sang các thị trường sản xuất máy móc hoàn chỉnh (dựa trên công nghệ SMT) đang phát triển như Việt Nam/Ấn Độ.

Nói cách khác, nếu Trung Quốc đại lục không phát triển ngành công nghiệp bao bì, vị thế cốt lõi của nước này trong chuỗi cung ứng điện tử sẽ bị suy yếu sau khi một phần năng lực sản xuất SMT được di dời trong tương lai.

Điều đáng chú ý là chuỗi cung ứng thiết bị và vật liệu đóng gói rất đa dạng trên phạm vi quốc tế, với sự tích lũy sâu rộng ở châu Âu, Hoa Kỳ, Nhật Bản và Đài Loan.

Trung Quốc đại lục đã và đang phát triển mạnh mẽ ngành công nghiệp đóng gói và kiểm thử, điều này không chỉ làm tăng năng lực sản xuất toàn cầu mà còn giảm chi phí sản phẩm điện tử và mang lại lợi ích cho người dân trên toàn thế giới.

Sự phát triển của ngành công nghiệp bao bì Trung Quốc đại lục có những điểm then chốt sau đây.

1. Gia nhập ngành công nghiệp bao bì hiện đại quy mô lớn vào khoảng năm 2000, với khu vực phía nam tỉnh Giang Tô là trung tâm.

Trước năm 2000, ngành công nghiệp đóng gói chủ yếu vẫn ở giai đoạn truyền thống. Sau đó, công nghệ đóng gói tiên tiến phát triển nhanh chóng, và Trung Quốc đại lục đã có cơ hội bắt kịp và vượt qua.

Nguyên tắc chung của sự phát triển công nghiệp là: Thị trường tiêu dùng điện tử khổng lồ và nguồn lao động dồi dào của Trung Quốc thúc đẩy ngành công nghiệp điện tử. Các công ty sản xuất chip có vốn đầu tư nước ngoài chỉ đơn giản là chuyển khâu đóng gói và kiểm tra chip sang Trung Quốc đại lục, sau đó chuyển trực tiếp đến các nhà máy sản xuất máy móc hoàn chỉnh. Ví dụ, nhà máy đóng gói của AMD tại Tô Châu có mối liên hệ chặt chẽ với ngành công nghiệp sản xuất bo mạch chủ máy tính tại Khu công nghiệp Tô Châu.

Nếu không có sự thúc đẩy của toàn bộ ngành công nghiệp chế tạo máy móc, việc sản xuất chip là không thể. Điều này rất quan trọng đối với tôi vì tôi xuất thân từ một gia đình có truyền thống về máy móc.

Ngành công nghiệp bao bì tiên tiến của Trung Quốc đại lục tập trung ở phía nam tỉnh Giang Tô, nơi có điều kiện thời gian, địa điểm và nguồn nhân lực phù hợp. Nơi đây gần Khu công nghiệp Tô Châu, các công ty ODM/IDH của Thượng Hải (như Huaqin/Wingtech/Longqi, v.v.) và một lượng lớn các công ty thiết kế chip ở Trương Giang.

Ba công ty đóng gói và kiểm thử lớn, Tongfu Micro (liên doanh năm 1997), Changdian (tái cấu trúc năm 2000) và Gansu Huatian (thành lập năm 2003), đều được phát triển dựa trên các nhà máy sản xuất linh kiện điện tử rời rạc thời kỳ đầu.

Công ty Silicon Products thành lập Silicon Products Technology (Suzhou) tại Khu công nghiệp Tô Châu vào cuối năm 2002. ASE đã đầu tư và xây dựng nhà máy tại Khu công nghệ cao Trương Giang, Thượng Hải từ năm 2002. Công ty Jingfang Technology được thành lập tại Tô Châu vào tháng 6 năm 2005, với công nghệ có nguồn gốc từ Israel.

2. Các điện thoại di động GSM tự thiết kế, nhái theo các hãng khác, đã mang lại sự phát triển vượt bậc cho ngành thiết kế chip của Trung Quốc đại lục và thúc đẩy cả ngành công nghiệp đóng gói.

Năm 2000, số lượng người dùng điện thoại di động GSM tại Trung Quốc tăng gấp đôi, lên hơn 100 triệu người, trở thành thị trường điện thoại di động lớn nhất thế giới. Các nhà máy sản xuất điện thoại di động của Nokia tại Đông Quan và của Samsung tại Huệ Châu đều có quy mô lớn, và các thương hiệu điện thoại di động nội địa cũng đang bắt đầu phát triển.

Bắt đầu từ năm 2006, với sự tăng cường vùng phủ sóng GSM toàn cầu (thay đổi quan niệm sai lầm rằng 3G sẽ thay thế GSM), một làn sóng điện thoại di động GSM tự thiết kế, mang thương hiệu riêng đã xuất hiện.

Ngành thiết kế chip nội địa của Trung Quốc đại lục cũng đã trải qua đợt bùng nổ lớn đầu tiên, điều này cũng đã tạo động lực mạnh mẽ cho công nghệ đóng gói tiên tiến.

Du Zheng, CEO của Corestar, người từng làm việc tại Howe, cho biết rằng cảm biến hình ảnh CMOS (CIS) có những yêu cầu khắt khe đối với tấm bán dẫn, bao bì và thử nghiệm, và đòi hỏi toàn bộ quy trình phải đạt chất lượng tốt.

Jingfang đã nhập khẩu công nghệ đóng gói từ Israel, và Howey cũng tham gia đầu tư. Trước đây, 70% năng lực sản xuất bao bì của các nhà máy Jingfang và Huatian Kunshan chỉ được cung cấp bởi hệ thống CIS của Gekko Micro.

Về khía cạnh thử nghiệm, các sản phẩm của CIS cũng đã trải qua một sự chuyển đổi.

Việc kiểm tra chất lượng hình ảnh của các cảm biến hình ảnh đời đầu của Gekewei phải được đánh giá bằng mắt thường. Với sự mở rộng nhanh chóng của thị trường điện thoại di động GSM không thương hiệu, Gekewei, khởi đầu là một công ty sản xuất cảm biến hình ảnh (CIS) cực kỳ tiết kiệm chi phí (chỉ từ 100,000 pixel), đã tiếp tục mở rộng. Họ liên tục chuyển địa điểm đến Trương Giang, chủ yếu để thử nghiệm, và nơi đây luôn tấp nập các cô gái trẻ.

Note: In the early days of the iPhone, the camera function was manually tested. The picture shows the "iPhone Girl" in 2008.

Với sự phát triển của tự động hóa và trí tuệ nhân tạo, Du Zheng giới thiệu rằng hiện nay đã có các thiết bị tự động hóa mạnh mẽ (robot điều khiển) và các phương pháp phát hiện bằng AI. Ông Miao Xiaoyong từ Tongfu Microelectronics, một công ty đóng gói, giới thiệu rằng công ty của ông hợp tác với Xinshida trong quy trình WLCSP (đóng gói chip kích thước cấp wafer). Bằng cách tích hợp đóng gói kích thước chip (CSP) và đóng gói cấp wafer (WLP), chip có đặc điểm "ngắn, nhẹ và mỏng", phù hợp với xu hướng phát triển của thiết bị điện tử tiêu dùng hướng tới sự thông minh và thu nhỏ.

Lao Yao (Wang Yanhui), người sáng lập Jiwei.com, cũng từng thử nghiệm các thiết bị nhỏ vào năm 2007, nhưng sau đó nhận ra mình có năng khiếu hơn trong lĩnh vực truyền thông, tuy nhiên ông luôn quan tâm đến ngành công nghiệp này. Ông nói: Nhiều công ty thiết kế chip sẽ tự mua/lựa chọn thiết bị thử nghiệm và đưa chúng vào dây chuyền sản xuất thử nghiệm.

Thật trùng hợp, Apple cũng làm điều tương tự trên dây chuyền sản xuất của mình.

3, 2014 năm sau, các công ty bao bì toàn cầu đã hợp nhất, và các công ty Trung Quốc đã sử dụng các thương vụ sáp nhập và mua lại để gia nhập thị trường bao bì tiên tiến và giành được các khách hàng lớn.

Changdian Technology acquired Singapore's STATS ChipPAC, Tongfu Microelectronics acquired AMD's Suzhou and Penzhou packaging and testing plants, Huatian Technology acquired FCI and Unisem companies in the United States, and Jingfang Technology acquired Zhi Ruida and Anteryon companies, etc.

Trí tuệ nhân tạo đã phát triển vượt bậc, lợi nhuận của AMD tăng vọt, mẹ của Su (Su Zifeng) cười tươi rạng rỡ, và Tongfu cũng theo kịp sự thăng tiến đó.

4. Shenzhen Memory thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của bao bì lưu trữ

Hoa Giang Bắc là chợ điện tử chuyên nghiệp lâu đời nhất ở Trung Quốc. Mô-đun bộ nhớ PC cũng là một trong những sản phẩm bán chạy nhất trên thị trường máy móc. Đây cũng là nơi mà Shenzhen Memory bắt đầu hoạt động.

Năm 2014, với sự phát triển của điện thoại thông minh và internet di động (điển hình là WeChat), nhu cầu lưu trữ cũng tăng lên đáng kể, đặc biệt là đối với ảnh, và dung lượng 128G của điện thoại di động của tôi không còn đủ. Năm 2018, ngành công nghiệp bán dẫn toàn cầu đạt 476.7 tỷ USD. Trong đó, bộ nhớ, là loại bán dẫn lớn nhất, chiếm gần 35% thị trường bán dẫn. Năm đó, Trung Quốc đại lục nhập khẩu khoảng 310 tỷ USD mạch tích hợp, trong đó khoảng 100 tỷ USD là dành cho bộ nhớ. Yangtze Memory và Hefei Changxin đều có nhà máy sản xuất wafer riêng tại Trung Quốc đại lục.

Tiềm năng tăng trưởng của thị trường bộ nhớ thương hiệu Trung Quốc đại lục rất tốt. Một khu vực ở Thâm Quyến đã tập trung nhiều công ty sản xuất bộ nhớ xuất sắc như Kintek, Creative, Acer, Longsys, Memory, Baiwei và Jiaho Jinwei (không theo thứ tự cụ thể). Shenzhen Technology (đã mua lại Payton của Kingston) và Konka cũng đã gia nhập thị trường. Các công ty này đã tham gia vào lĩnh vực đóng gói chip và đóng gói mô-đun.

Được thúc đẩy bởi nhu cầu về bộ nhớ tại Thâm Quyến, các công ty như Taiji Semiconductor, Changdian Technology và Tongfu Microelectronics cũng đang nỗ lực phát triển bao bì và thử nghiệm thiết bị lưu trữ.

Đây là một câu chuyện khác về việc ứng dụng thiết bị nội địa. Năm 2013, khách hàng kho bãi của Shenzhen Kaiyi Technology, một công ty cung cấp giải pháp công nghệ sản xuất cho ngành công nghiệp điện tử, đã đưa ra nhu cầu về hệ thống kiểm tra tự động liên kết. Kaiyi đã tiếp cận các nhà cung cấp ở Hàn Quốc và Nhật Bản để phát triển các sản phẩm liên quan, nhưng đều bị từ chối do yêu cầu độ chính xác đo lường cao và độ khó của thuật toán phần mềm. Cuối cùng, họ đã hợp tác với nhà sản xuất địa phương Shenzhen Octavia. Octavia đã chuyển giao kinh nghiệm SMT lâu năm của mình vào quy trình đóng gói để đạt được khả năng kiểm tra trực quan liên tục trực tuyến. Hệ thống bắt đầu hoạt động trực tuyến vào năm 2015 và được ứng dụng vào các sản phẩm kho bãi, đóng gói cảm biến và các sản phẩm khác.

5. AIoT và xe điện thúc đẩy sự bùng nổ mới trong lĩnh vực đóng gói tiên tiến.

Tại triển lãm SEMICON CHINA 2021, có thể thấy rằng công nghệ đóng gói tiên tiến và đóng gói mật độ cao đang phát triển nhanh chóng.

Với sự phát triển của kỷ nguyên AIoT, việc uống trà (tự động thêm nước để đun sôi), hút thuốc (thuốc lá điện tử), mở cửa (khóa thông minh), quét nhà (robot) và học tập tại nhà (máy tính xách tay) đều được trang bị rất nhiều chip.

Tesla xây dựng nhà máy tại Lingang. Trung Quốc đã triển khai cơ sở hạ tầng mới và xây dựng các trạm sạc, ngành công nghiệp xe điện và xe hai bánh điện đã phát triển mạnh mẽ, dẫn đến nhu cầu rất lớn về chip. Chip dành cho ô tô có yêu cầu cao về độ tin cậy và các yêu cầu đặc biệt về đóng gói.

Ngành công nghiệp bao bì đang trải qua giai đoạn tăng trưởng bùng nổ ở Trung Quốc, với rất nhiều công ty đổ xô vào. Ninh Ba đã hành động. Công ty Yongsi Electronics mới thành lập đã trực tiếp định vị mình trong lĩnh vực bao bì tiên tiến và nhanh chóng gia nhập hàng ngũ các ông lớn trong ngành. Có thông tin cho rằng công ty này đã đạt thứ hạng rất cao trong cả nước.

2. Sự phát triển của ngành đóng gói và kiểm thử tại Trung Quốc đại lục: ngành công nghiệp điện tử không thể tránh khỏi ảnh hưởng của Trung Quốc.

Các sản phẩm điện tử, với điện thoại di động là cốt lõi, là mặt hàng xuất khẩu lớn nhất của Trung Quốc, tiếp theo là hàng dệt may. Bạn còn nhớ câu chuyện cười về việc đổi 100 triệu chiếc quần lấy một chiếc máy bay trong những ngày đầu cải cách và mở cửa không?

Nhìn từ góc độ tổng thể, cuộc chiến chống dịch bệnh toàn cầu không thể tách rời khỏi các sản phẩm điện tử; nhìn từ góc độ chi tiết hơn, có rất nhiều người vẫn cầm điện thoại di động khi tắm!

Chuỗi cung ứng các sản phẩm công nghệ thông tin điện tử rất phức tạp. Vô số linh kiện, thiết kế phần mềm và phần cứng phức tạp cùng các yêu cầu về quy trình phản ánh rõ nét lợi thế về kỹ thuật và sản xuất của Trung Quốc. Do đó, đây là ngành công nghiệp khó tách rời khỏi Trung Quốc nhất. Ngay cả khi "phi toàn cầu hóa", cũng không thể "phi Trung Quốc hóa".

Quy trình sản xuất sản phẩm điện tử được chia大致 thành ba phần: sản xuất tấm bán dẫn (wafer), đóng gói (packaging) và sản xuất máy móc hoàn chỉnh (SMT là phần cốt lõi). Tấm bán dẫn được kết nối với khâu kiểm tra đóng gói, và máy móc hoàn chỉnh được kết nối với phần cuối cùng.

Mặc dù ngành công nghiệp sản xuất tấm bán dẫn không có nhiều người lao động, nhưng các yếu tố kỹ thuật lại nằm trong tầm kiểm soát chặt chẽ của phương Tây, và khoảng cách là rất rõ ràng. Vẫn còn một chặng đường khó khăn phía trước để giải quyết hoàn toàn vấn đề "bế tắc". Điều đáng chú ý là Hoa Kỳ đang tăng cường lĩnh vực sản xuất tấm bán dẫn. TSMC/Samsung/INTEL/GlobalFoundries sẽ tích cực phát triển sản xuất tấm bán dẫn với các quy trình tiên tiến nhất tại Hoa Kỳ.

Ấn Độ bán từ một trăm đến hai trăm triệu điện thoại di động mỗi năm, và tất nhiên nước này phải phát triển ngành công nghiệp sản xuất của mình. Ngành sản xuất máy móc hoàn chỉnh của Trung Quốc đại lục chắc chắn sẽ chuyển một phần ra nước ngoài (ví dụ, Apple, Mi OV, v.v. đã có năng lực sản xuất tại Ấn Độ).

Do đó, xét từ góc độ chiến lược, cần phải tăng cường lĩnh vực đóng gói và kiểm thử chip ở khâu đầu nguồn. Chỉ bằng cách này, Trung Quốc mới có thể duy trì vị thế quan trọng trong chuỗi cung ứng và đảm bảo vị trí cốt lõi của "Sản xuất tại Trung Quốc" được giữ vững.

Giáo sư Cai Zhikuang từ Viện Nghiên cứu Bao bì Nam Thông thuộc Đại học Bưu chính Viễn thông Nam Kinh đã xúc động nói rằng cảm nhận lớn nhất về bao bì gần đây là "mùi hương của nó khiến ta thay đổi suy nghĩ". Ví dụ, trong dây chuyền sản xuất bao bì BGA, nếu không đủ năng lực sản xuất chất nền BGA, họ sẽ không dám nhận đơn đặt hàng một cách vội vàng. Quốc gia cần tăng cường đầu tư và chuyển từ giai đoạn "thay đổi suy nghĩ sau khi nghe những điều cơ bản" sang giai đoạn "vui vẻ sau khi nghe những điều cơ bản", để mọi người đều có chất nền và mọi hộ gia đình đều có khả năng sản xuất.

Lần này, vừa bước vào hội trường triển lãm SEMICON, tôi đã tình cờ gặp gian hàng của Shennan Circuit và Tianxin Interconnect. Một bên chuyên sản xuất chất nền đóng gói, bên kia chuyên về các giải pháp đóng gói tiên tiến.                                  

Bài viết trên Jiwei.com đã chỉ ra những lý do đằng sau tình trạng này: Nguyên nhân gây ra sự thiếu hụt nghiêm trọng vật liệu đóng gói: nguyên liệu và thiết bị đầu vào đã trở thành nút thắt cổ chai cản trở việc mở rộng sản xuất.

Khung chì cũng là một vật liệu đóng gói quan trọng, và năng lực sản xuất hiện đang thiếu hụt.

Việc các công ty thiết kế trực tuyến "đang cầu xin tăng cường năng lực sản xuất" không phải là không có cơ sở.

3. Công nghệ đóng gói tiên tiến: kết hợp với wafer và SMT

1Bao bì tiên tiến cũng là công nghệ cao.

Trong giai đoạn đầu phát triển của ngành công nghiệp bán dẫn, đóng gói bán dẫn luôn được coi là một ngành có rào cản kỹ thuật tương đối thấp và chi phí nhân công tương đối cao. Đóng gói là ngành khó kiếm lời nhất trong chuỗi ngành công nghiệp mạch tích hợp. Nó cần liên tục tăng đầu tư để thu được lợi nhuận nhỏ trên mỗi đô la.

Khi mức độ tích hợp của chip tăng lên, các yêu cầu kỹ thuật đối với bao bì bán dẫn cũng ngày càng cao, khiến công nghệ bao bì bán dẫn không còn đơn giản nữa. Nhiều loại bao bì tiên tiến và quy trình mới đã xuất hiện, khiến tôi vô cùng kinh ngạc.

Khi độ phức tạp của bao bì tiếp tục tăng lên, công nghệ bao bì tiên tiến đã trở thành một nguồn quan trọng giúp tăng năng suất sản xuất. Trong tương lai, tỷ lệ ba phần của chip dự kiến ​​sẽ là: 3 (thiết kế): 4 (wafer): 3 (bao bì).

Công nghệ đóng gói truyền thống chỉ chấp nhận một cách thụ động các thiết kế của các công ty thiết kế chip. Xu hướng hiện nay là các nhà sản xuất thiết kế chip ngày càng cần phải hợp tác thiết kế với các nhà sản xuất bao bì. Trong kỷ nguyên hậu Moore, công nghệ sản xuất phần cuối của chip sẽ thúc đẩy sự phát triển của chip hướng tới hiệu năng cao và mật độ cao.

Tại Hội nghị Thượng đỉnh Bán dẫn Jiwei năm 2019, ông Dad Jiang (Jiang Shangyi) cho rằng môi trường ngành công nghiệp bán dẫn đã trải qua những thay đổi to lớn. Điều này chủ yếu được thể hiện ở các khía cạnh sau: Thứ nhất, sự tiến bộ của Định luật Moore đã gần đạt đến giới hạn vật lý, và các quy trình sản xuất silicon tiên tiến nhất (như 7nm, 5nm) chỉ có thể được sử dụng cho một số lượng rất nhỏ các sản phẩm có nhu cầu cực kỳ cao (như chip chính của điện thoại di động); thứ hai, sự tiến bộ của công nghệ đóng gói và bo mạch tương đối lạc hậu, dần trở thành nút thắt cổ chai đối với hiệu năng hệ thống; thứ ba, kỷ nguyên đa dạng hóa chip (công ty thiết kế) đang đến, và thị trường sẽ không còn nằm trong tay một vài nhà sản xuất. Tùy thuộc vào các hệ thống khác nhau và nhu cầu đặc biệt của từng đơn vị, việc lựa chọn các đơn vị phù hợp và tái tích hợp chúng thông qua công nghệ đóng gói và bo mạch tiên tiến sẽ là một trong những xu hướng phát triển trong kỷ nguyên hậu Moore.

Ông Zheng Li, Giám đốc điều hành của Changdian Technology, cho biết: "Trong thời đại ngày nay, việc đóng gói bán dẫn không chỉ là quá trình niêm phong chip vào vỏ, mà còn đòi hỏi hàng tá quy trình cho chip bên trong, dây dẫn chip, giao diện kết nối, và thậm chí cả việc sắp xếp lại tấm wafer. Sau đó, một số chip cần được bố trí và kết nối với các chip khác trong cùng một gói, và đôi khi cần phải kết nối chúng với mật độ cao để các mô-đun chức năng khác nhau của chúng có thể hoạt động một cách hữu cơ. Do đó, trong kỷ nguyên hậu định luật Moore, việc đóng gói không còn chỉ dựa trên chiều rộng đường dẫn, khoảng cách đường dẫn và kích thước tích hợp, mà còn hướng đến việc cải thiện hiệu suất của hệ thống và nâng cao khả năng tích hợp của toàn bộ hệ thống vi mô."

2,Sự kết hợp giữa đóng gói và sản xuất wafer giai đoạn đầu.

Có một tin gây sốc: các nhà máy sản xuất wafer như TSMC và SMIC cũng đã tham gia vào ngành công nghiệp đóng gói cấp wafer. Ban đầu tôi nghĩ đây là một mối đe dọa đối với ngành công nghiệp đóng gói, nhưng CEO của Changdian, Zheng Li, lại cho rằng đây thực chất là một điều tốt. Một hướng phát triển cho công nghệ đóng gói tiên tiến là đóng gói cấp wafer (WLP). Nếu đóng gói cấp wafer tiếp tục phát triển theo nhiều hướng khác nhau, chẳng hạn như 2D, 2.5D và 3D, thì chắc chắn sẽ cần sự hợp tác với các nhà máy sản xuất wafer. Điều này là do nhà máy sản xuất wafer có khả năng thực hiện quy trình sản xuất TSV (Through Silicon Via) trên wafer. Khi nói đến các bo mạch chuyển silicon, nhà máy sản xuất wafer cũng có thể sản xuất Silicon Interposer (bộ chuyển đổi silicon), là một wafer có hệ thống dây dẫn mật độ cao. Nhà máy đóng gói và kiểm tra phải thực hiện quy trình RDL (phân phối lại wafer), sau đó tích hợp lại hệ thống dây dẫn ở mật độ cao ở cấp độ đóng gói và kiểm tra.

Các chuyên gia trong ngành nhận xét rằng có sự chênh lệch khoảng 10% về tỷ lệ sản lượng trong khâu đóng gói và kiểm thử cao cấp giữa Changdian và ASE, và việc cải thiện điều này sẽ cần thời gian. Tuy nhiên, có thể thấy rằng tốc độ phát triển của khâu đóng gói và kiểm thử ở Trung Quốc đại lục nhanh hơn so với sản xuất wafer ở giai đoạn trước. Việc coi thử nghiệm beta kín là khâu hậu kỳ không còn là chuyện của quá khứ. Ngày nay, có rất nhiều điểm giao thoa giữa thử nghiệm beta kín và khâu tiền kỳ. Thách thức ở khắp mọi nơi và đòi hỏi sự kiên trì và nhẫn nại!

3sự kết hợp giữa bao bì tiên tiến và linh kiện gắn bề mặt SMT.

Ngoài sự tích hợp với quy trình sản xuất tấm bán dẫn như đã mô tả ở trên, khâu đóng gói và kiểm tra cũng được tích hợp chặt chẽ với quy trình sản xuất máy móc hoàn chỉnh (SMT là cốt lõi).

Khoảng năm 2015, tôi lần đầu tiên được xem bản demo của một gói đa chip, tích hợp các thành phần cần thiết vào một mô-đun, giảm thiểu các vấn đề về đóng gói và đấu dây, tiết kiệm không gian, cải thiện hiệu suất và giảm chi phí của toàn bộ máy.

Công nghệ System-in-Package (SiP) và Surface Mount (SMT) không thể tách rời. Các nhà sản xuất thiết bị lớn như ASM-PT, K&S, v.v. ban đầu đều sản xuất máy lắp ráp SMT. SiP có thể giảm thiểu các vấn đề như khả năng tương thích quy trình, trộn tín hiệu, nhiễu và nhiễu điện từ gặp phải trong quá trình tích hợp hệ thống chip.

Các mô-đun giao diện RF phía trước của điện thoại di động (PAMiD, v.v.) chủ yếu sử dụng quy trình SiP hoặc các quy trình tương tự. Ông Jia Bin của Kaiyuan Communications cho biết, sự phổ biến của 5G đã đưa ngày càng nhiều linh kiện tần số vô tuyến vào điện thoại di động. Nếu chúng được đóng gói riêng lẻ và sau đó đặt trên bo mạch PCB để kết nối, điện thoại di động có thể không vừa vặn với chúng, vì vậy tốt nhất là nên tích hợp chúng. Các quy trình cơ bản của chip tần số vô tuyến như SAW, BAW, PA, LNA và RF Switch là khác nhau. Các giải pháp SoC không thể được sử dụng. Thay vào đó, nhiều chip có thể được đóng gói thành các mô-đun bằng cách sử dụng đóng gói cấp hệ thống và các quy trình khác. Các tên tuổi lớn quốc tế như Skyworks, Qorvo, Avago (mua lại Broadcom), Qualcomm, v.v. đều làm điều này. Tôi đã tìm kiếm trực tuyến và thấy rằng có rất nhiều quy trình tần số vô tuyến, chẳng hạn như GaAs, CMOS silicon khối, silicon nền cách điện SOI, MEMS dựa trên silicon, SiGe silicon germanium, v.v.

Mô-đun camera và mô-đun nhận dạng vân tay sử dụng công nghệ COB (Chip on Board). Chip không được đóng gói mà được cắt trực tiếp thành các tấm wafer trần (Dies), hoãn lại các quy trình liên kết và đóng gói khác đến giai đoạn mô-đun.

Loại chip "phân bò" thông thường cũng sử dụng quy trình COB. Chip trần được cố định trên bo mạch PCB bằng thiết bị liên kết, sau đó keo epoxy được nhỏ lên. Tiếp theo, các linh kiện khác được gắn vào bằng quy trình SMT, và một bo mạch hoàn chỉnh ra đời. Đây chính là cách mà bo mạch điều khiển điện thoại nhận dạng người gọi hoạt động. Các vòng dây vàng là nhiều dây vàng liên kết bao quanh chip.

Lưu ý: Bảng điều khiển điện thoại CID (ảnh do tác giả Dai Hui chụp tại Tianxunlong)

4. Bao bì tiên tiến: tranh chấp bằng sáng chế

Không thể tránh khỏi việc các cuộc chiến tranh giành bằng sáng chế cũng sẽ diễn ra trong lĩnh vực bao bì. Ông Mark, người đứng đầu bộ phận tư vấn sở hữu trí tuệ của Jiweiwang, đã kể một trường hợp điển hình về cuộc chiến giữa các công ty Trung Quốc và nước ngoài về bằng sáng chế bao bì, xuất phát từ ngành công nghiệp micro MEMS.

Công ty Knowles của Mỹ, công ty đầu tiên ứng dụng công nghệ MEMS vào sản xuất micro để thay thế các điện cực truyền thống, đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế về bao bì cơ bản vào năm 2000. Dựa trên bằng sáng chế này, Knowles đã khởi kiện vi phạm bằng sáng chế chống lại các công ty Akustica của Mỹ, Memstech của Singapore, ADI của Mỹ, Wolfson của Anh, Baoxing của Hàn Quốc, Amkor của Mỹ và Goertek của Trung Quốc đại lục vào năm 2006, thậm chí còn tiến hành điều tra theo Điều 337.

Nhà sản xuất micro MEMS AAC của Trung Quốc đại lục đã ký thỏa thuận cấp phép bằng sáng chế với Knowles từ sớm để tránh kiện tụng bằng sáng chế. Tuy nhiên, phí cấp phép bằng sáng chế cao cũng đã trở thành thực tế mà các công ty đại lục phải đối mặt. Ngược lại, chuỗi công nghiệp ở Đài Loan, Trung Quốc, lại chú trọng hơn đến việc né tránh bằng sáng chế của Knowles tại Mỹ. Dẫn đầu bởi Viện Nghiên cứu Công nghiệp Đài Loan, cùng với các nhà sản xuất thiết bị điện âm lớn như Meilu, ít nhất bảy bằng sáng chế đã được sử dụng để né tránh bằng sáng chế về bao bì của Knowles. Tuy nhiên, chính vì sự quá chú trọng vào việc né tránh các bằng sáng chế cơ bản của Knowles mà lợi thế sản xuất chất bán dẫn vốn có của Đài Loan, Trung Quốc đã không được phát huy trong lĩnh vực micro MEMS, bỏ lỡ các cơ hội thị trường và cuối cùng trở thành những đối thủ cạnh tranh như AAC và Goertek của Trung Quốc đại lục.

số năm,niêm phongGóiTrang thiết bị:"Sự trỗi dậy của tập đoàn"

Tôi đã chứng kiến ​​sự phát triển mạnh mẽ của các tập đoàn trong ngành điện thoại và thiết bị chuyển mạch điều khiển bằng chương trình, ngành viễn thông di động và điện thoại di động, đồng thời góp phần vào sự hình thành các tập đoàn trong ngành công nghiệp chip ở Trung Quốc đại lục. Thuật ngữ "sự phát triển của tập đoàn" thích hợp nhất khi được sử dụng để chỉ ngành công nghiệp thiết bị đóng gói và kiểm thử.

Tại SEMICONChina 2021, tôi đã chứng kiến ​​sự nội địa hóa của nhiều loại thiết bị đóng gói và kiểm tra. Ngành đóng gói bao gồm các lĩnh vực thiết bị chính như mài, cắt (DICING), hàn tinh thể (DIE BOND), hàn dây (WIRE BOND) và các lĩnh vực khác.

Việc phát triển thiết bị trong nước sẽ rất hữu ích trong việc phá bỏ thế độc quyền, giảm chi phí, nâng cao hiệu suất và tăng hiệu quả.

Tại Hội nghị Bao bì năm 2020 được tổ chức tại Tianshui, Hua Tianxiao Shengli cho biết các công ty bao bì và thử nghiệm nên tuân thủ quan điểm hợp tác hơn cạnh tranh, tích cực thúc đẩy xây dựng trang thiết bị và vật liệu trong nước, và từng bước hoàn thiện nền tảng thử nghiệm.

Việc sử dụng thiết bị trong nước để phá vỡ thế độc quyền của thiết bị phương Tây có thể giúp giảm chi phí hiệu quả, điều này thể hiện rõ nhất trong khâu đóng gói.

Công ty Xinqi Micro Devices, vừa mới niêm yết trên Sàn giao dịch chứng khoán Khoa học và Công nghệ Đổi mới, đã lấp đầy khoảng trống trong lĩnh vực thiết bị in thạch bản không cần mặt nạ trong nước. Thiết bị in thạch bản trực tiếp của công ty phục vụ lĩnh vực mạch in (PCB) và bán dẫn đa năng (màn hình phẳng FPD), và đang lên kế hoạch sản xuất thiết bị in thạch bản trực tiếp cho bao bì cấp wafer (WLP). Sau khi niêm yết, giá cổ phiếu tăng vọt, và toàn bộ ngành bán dẫn cũng chứng kiến ​​sự tăng trưởng (hy vọng không chỉ là sự phục hồi tạm thời).

Note: Author Dai Hui and Qu Lujie, chief scientist of Xinqi Micro Devices, at the booth

Về máy hàn chip, Dongguan Plessin từng lấp đầy khoảng trống trong thị trường máy hàn chip tuyến tính cấp IC (DIE BOND) nội địa.

Wang Lin từ Beyond Moore Fund đã đóng góp một nghiên cứu điển hình: Leiming Laser ra mắt thiết bị tạo rãnh laser + cắt ẩn laser với hiệu suất tương đương với các công ty phương Tây, phá vỡ thế độc quyền trên thị trường.

6. Thiết bị thử nghiệm: “Sự trỗi dậy của các nhóm”

Thiết bị kiểm tra chủ yếu bao gồm máy phân loại Handler để kiểm tra ở cấp độ chip, trạm kiểm tra Probe để kiểm tra ở cấp độ wafer và máy kiểm tra tự động ATE.

Có rất nhiều cơ hội để nội địa hóa thiết bị thử nghiệm. Các quy trình mới đòi hỏi sự tùy chỉnh, và thiết bị trong nước có thể được sử dụng trong một bước duy nhất để đạt được hiệu quả cao hơn và hiệu suất tốt hơn.

Công ty TNHH Điện Silicon Thâm Quyến là nhà sản xuất các trạm dò và máy phân loại.

Ghi chú: Tác giả Dai Hui và Giáo sư Hu Hong của Viện Công nghệ Cáp Nhĩ Tân tại gian hàng silicon.

Ông Zhang Yue, Giám đốc điều hành của Yuexin Technology, đã giới thiệu với tôi sản phẩm chủ lực là thiết bị kiểm tra bộ nhớ, một sản phẩm đã được nghiên cứu và phát triển với hiệu suất cao, tính nhất quán và ổn định vượt trội.

Công ty Accelerate Technology ra mắt máy kiểm thử tự động ATE hiệu suất cao, tích hợp trí tuệ nhân tạo.

Lưu ý: Tác giả Dai Hui và CEO Wu Gang của Acceleration Technology tại gian hàng.

Công ty Shaoxing Hongbang trưng bày nhiều loại máy kiểm tra và phân loại thiết bị điện. Tôi đã "xắn tay áo" và thử chúng.

Lưu ý: Máy kiểm tra linh kiện rời rạc do Shaoxing Hongbang trưng bày.

Công ty TNHH Bán dẫn Nam Kinh Hongtai đã trưng bày một loạt sản phẩm kiểm tra tự động ATE dành cho chất bán dẫn. Năm 2019, công ty này đã mua lại toàn bộ cổ phần của Azurtest Co., Ltd. (Azurtest) của Nhật Bản, một công ty nổi tiếng về công nghệ kiểm tra tương tự.

Lưu ý: Công ty Hongtai Semiconductor trưng bày máy kiểm tra tín hiệu hỗn hợp MS8000.

Các công ty dịch vụ liên quan cũng đang phát triển. Công ty Shanghai Jifeng Electronics cung cấp các dịch vụ như phân tích vật liệu, phân tích lỗi và chứng nhận độ tin cậy.

bảy,Vật liệu đóng gói:sự phát triển ổn định

Trong lĩnh vực vật liệu, Trung Quốc đại lục cũng đang bắt kịp, chẳng hạn như chất nền và khung chì, gần đây đã "thảo luận về việc thay đổi màu sắc cơ bản".

Ngành công nghiệp điện tử sử dụng một lượng lớn vàng, kim loại quý, chủ yếu trong việc hàn dây các gói linh kiện. Ngành này tiếp tục thúc đẩy việc sử dụng đồng (hoặc thậm chí nhôm) để thay thế vàng trong ngày càng nhiều trường hợp, và các công ty ở Trung Quốc đại lục cũng đã thực hiện nhiều nghiên cứu về vấn đề này.

Ngành công nghiệp sản xuất chip của Thâm Quyến phát triển chậm hơn so với một số thành phố khác trong nước, vì vậy thành phố này đang lên kế hoạch vượt lên ở một số lĩnh vực. Bắt đầu từ năm 2020, Thâm Quyến sẽ thúc đẩy sự phát triển của công nghệ thông tin và truyền thông thế hệ mới. Ông Bi Yalei, tổng thư ký Hiệp hội Robot Thâm Quyến, cho biết vào ngày 30 tháng 12 năm 2020, Viện Hàn lâm Khoa học Cao cấp thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã thành lập Viện Đổi mới Quốc tế Thâm Quyến về Vật liệu Điện tử Cao cấp (sau đây gọi là "Viện Vật liệu Điện tử") tại Bao'an, tập trung vào các vật liệu đóng gói điện tử cao cấp và nhằm mục đích thúc đẩy việc nội địa hóa các vật liệu điện tử cao cấp để "đột phá".

8. Anh hùng "cốt lõi" đích thực: Đừng quên "cốt lõi" ban đầu và tích lũy hàng ngàn dặm silicon.

Ông Ding Wenwu, người đứng đầu Quỹ Mạch Tích hợp Quốc gia, đã đăng tải một bài hát có tựa đề "Những anh hùng 'Chip' đích thực", thể hiện những tâm huyết cốt lõi của nhiều người làm trong ngành chip: cùng nhau sử dụng "lõi" của chúng ta để hiện thực hóa "giấc mơ lõi" của Trung Quốc; hãy để "lõi" của chúng ta như những vì sao và biển cả, kết nối và tương tác thế giới.

Lưu ý: Bài viết này được sao chép từ "Dai Hui Steve", đơn vị ủng hộ việc bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ. Vui lòng ghi rõ nguồn và tác giả khi đăng lại. Nếu phát hiện vi phạm bản quyền, vui lòng liên hệ với chúng tôi để gỡ bỏ.