L'ABF reste un point critique de défaillance pour la chaîne d'approvisionnement en emballage de circuits intégrés

L'industrie des semi-conducteurs est confrontée à un défi croissant dans sa chaîne d'approvisionnement, et aujourd'hui, nous ne parlons pas des puces elles-mêmes. Le film de construction Ajinomoto (ABF), un composant critique dans l'emballage avancé des circuits intégrés, est devenu un goulot d'étranglement potentiel dans la production de processeurs haute performance. Alors que la demande pour l'électronique de pointe continue de monter en flèche, le marché des substrats ABF peine à suivre le rythme, créant une situation précaire pour les fabricants de puces et leurs clients.

L'importance de l'ABF dans la fabrication des semi-conducteurs

En tant que matériau le plus couramment utilisé dans les substrats de CI, l'ABF est un maillon vital entre les circuits intégrés et les cartes de circuits imprimés, fournissant une isolation électrique, une dissipation de la chaleur et une distribution du signal. Introduit pour la première fois en 1999 par Ajinomoto, l'ABF est rapidement devenu le matériel de choix pour l'emballage des processeurs haute performance en raison de ses propriétés uniques. Le film, composé de résine époxy et de charges inorganiques, offre une stabilité dimensionnelle exceptionnelle et facilite la création de circuits à l'échelle microscopique grâce à des techniques de fabrication avancées.

L'importance de l'ABF dans l'électronique moderne ne peut être surestimée. C'est le matériau de choix pour l'emballage des CPU, GPU, SoC et autres composants avancés qui alimentent nos smartphones, ordinateurs, centres de données et de plus en plus, nos véhicules. La capacité du matériau à supporter des largeurs de ligne fines et sa compatibilité avec les processus additifs l'ont rendu indispensable dans la production de PCB à interconnexion haute densité (HDI) et ultra-HDI.

Demande croissante d'ABF et croissance du marché

Le marché de l'ABF a connu une croissance remarquable au cours des dernières années. Selon Thornburg Investment Management, il passera de 832,5 millions de dollars en 2020 à 3,01 milliards de dollars attendus en 2028, reflétant un taux de croissance annuel composé (CAGR) d'environ 17,43%. Cette croissance rapide de l'utilisation de l'ABF est largement entraînée par l'industrie des semi-conducteurs, bien que les PCB à interconnexion ultra-haute densité (UHDI) seront également un moteur de croissance.

5 moteurs de l'augmentation de la demande d'ABF

Plusieurs forces sont à l'origine de la croissance de la demande d'ABF:

1. Miniaturisation : La pression constante pour des appareils plus petits et plus puissants est un moteur clé de la demande en ABF. À mesure que les composants rétrécissent, le besoin de solutions d'emballage avancées capables de gérer des densités plus élevées et des pas plus fins augmente. Les smartphones modernes, par exemple, intègrent plus de puissance de calcul que les premiers superordinateurs dans un appareil de taille de poche. Ce niveau de miniaturisation n'est possible qu'avec des matériaux d'emballage avancés comme l'ABF, qui permettent les interconnexions complexes requises dans de tels designs compacts.
2. Technologie 5G : La 5G nécessite des semi-conducteurs avancés capables de traiter d'énormes quantités de données à des vitesses élevées. Les substrats ABF sont cruciaux dans l'emballage de ces puces, permettant la communication ultra-rapide et à faible latence que promet la 5G. Les excellentes propriétés électriques de l'ABF le rendent bien adapté pour les applications 5G, où l'intégrité du signal est cruciale. À mesure que les dispositifs et infrastructures compatibles 5G continuent d'être déployés, la demande pour l'ABF dans ces applications devrait augmenter de manière significative.
3. Durabilité : L'ABF est considéré comme une option plus respectueuse de l'environnement par rapport aux matériaux traditionnels en raison de sa capacité à soutenir des conceptions plus efficaces et à réduire l'utilisation globale de matériaux. Les substrats ABF contribuent également à la durabilité en permettant des conceptions de puces plus efficaces qui consomment moins d'énergie. Cela prolonge la durée de vie de la batterie des appareils portables et réduit la consommation d'énergie globale des centres de données et autres installations informatiques de grande envergure. 
4. Véhicules Électriques (VE) : Les VE modernes dépendent d'une multitude de capteurs et de processeurs pour gérer tout, de la performance de la batterie à la conduite autonome. Les puces haute performance requises pour ces applications dépendent souvent des substrats ABF pour leur emballage. Les systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS) et les technologies de conduite autonome nécessitent des processeurs sophistiqués. La capacité de l'ABF à soutenir ces puces complexes et à haute puissance en fait un élément crucial de l'avancement de la technologie des VE. 
5. Intelligence Artificielle : L'explosion de l'IA est une autre force puissante qui stimule la demande croissante pour l'ABF. Les accélérateurs d'IA et les processeurs spécialisés en apprentissage machine repoussent les limites de la conception des puces, nécessitant des solutions d'emballage avancées pour gérer la dissipation thermique et l'intégrité du signal. Les substrats ABF sont souvent le matériel de choix pour ces applications de pointe, alimentant davantage la demande pour le matériel.

Défis auxquels l'industrie de l'ABF est confrontée

Avec le rôle crucial de l'ABF dans la production moderne de puces et la demande croissante entraînée par plusieurs tendances, les fabricants d'ABF sont confrontés à plusieurs défis qui menacent leur capacité à produire tout l'ABF que l'industrie demandera. Ces défis comprennent :

Fluctuation des prix des matières premières : L'industrie de l'ABF dépend de matières premières telles que le polyimide et le feuillard de cuivre. Les prix de ces matériaux peuvent être volatils, rendant difficile pour les fabricants de prévoir les coûts et de maintenir les marges bénéficiaires.

Concurrence intense : Le marché mondial des substrats ABF est dominé par un petit nombre d'acteurs du Japon, de Taïwan, de Chine et de Corée du Sud. Parmi les principaux fabricants figurent Unimicron, Ibieen, Nanya PCB, Shinko Electric Industries, Kinsus, AT&S, Semco et Kyocera, avec les huit premiers joueurs représentant plus de 85 % de part de marché à l'échelle mondiale. Cette domination par un petit nombre de grands acteurs rend difficile pour les nouveaux entrants de se faire une place sur le marché.

Exigences réglementaires strictes : Les fabricants doivent se conformer à des exigences réglementaires strictes, en particulier dans les domaines de la sécurité et de l'impact environnemental. Des réglementations comme RoHS et REACH limitent l'utilisation de certaines substances chimiques et matériaux, augmentant les coûts et compliquant la conformité pour les petits fabricants. Un investissement significatif dans les tests et la certification est nécessaire pour répondre à ces normes réglementaires.

Complexité Technique : La production d'ABF est un processus complexe nécessitant des équipements avancés et du personnel hautement qualifié. Cette complexité peut constituer une barrière pour les petits fabricants qui manquent des ressources ou de l'expertise nécessaires. De plus, développer de nouveaux produits ABF avec des propriétés améliorées – telles que la conductivité thermique et la flexibilité – requiert un investissement substantiel en recherche et développement.

Perspectives d'Avenir

À mesure que l'avenir se déroule, l'industrie de l'ABF doit naviguer dans un paysage complexe de demande croissante, de défis techniques et de risques liés à la chaîne d'approvisionnement. Augmenter la capacité et développer de nouvelles technologies de production sera crucial pour répondre aux besoins continus de l'industrie des puces. La collaboration entre les producteurs d'ABF, les fabricants de puces et les clients finaux sera essentielle pour aligner la production sur la demande future.

Les substrats ABF restent vitaux pour faire avancer la technologie des semi-conducteurs. Alors que nous repoussons les limites de la puissance de calcul et de la miniaturisation des dispositifs, l'importance de ce film souvent négligé ne fait que croître. Relever les défis de la chaîne d'approvisionnement dans la production d'ABF sera clé pour permettre la prochaine génération d'innovations électroniques.