Alors que la capacité de fabrication de gaufres augmente, où se trouve la nouvelle capacité d'emballage ?

Ajinkya Joshi
|  Créé: Octobre 25, 2024  |  Mise à jour: Octobre 28, 2024
Capacité de fabrication de gaufres Capacité de conditionnement Octopart

L'industrie des semi-conducteurs connaît un changement majeur. Avec la demande croissante pour des électroniques plus rapides et plus efficaces, les entreprises augmentent leur production de plaquettes pour suivre le rythme. Cependant, une grande question émerge : d'où viendra la nouvelle capacité de conditionnement pour soutenir cette croissance ? Les technologies de conditionnement avancées sont essentielles pour relier la production de plaquettes aux produits semi-conducteurs finaux. L'avenir de l'industrie dépend de ces développements. Cet article examine l'état actuel du conditionnement avancé, en se concentrant sur les principaux acteurs comme Intel, TSMC et Samsung, et discute des défis et des opportunités à venir.

L'expansion de la frontière de la fabrication de plaquettes & du conditionnement avancé

L'industrie des semi-conducteurs est sur une trajectoire de croissance rapide, entraînée par la quête incessante de puces plus petites, plus rapides et plus puissantes. La fabrication de plaquettes s'élargit pour suivre le rythme de ces demandes. Les entreprises investissent des milliards dans de nouvelles usines, avançant les processus de fabrication et repoussant les limites de la technologie.

Au cours des dernières années, des acteurs majeurs comme TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) et Samsung ont réalisé d'importants progrès dans l'avancement de leurs capacités de fabrication. TSMC a constamment mené la charge avec ses nœuds de processus de pointe de 5nm et 3nm, tandis que Samsung a été à l'avant-garde avec sa technologie GAA (Gate-All-Around) de 3nm. Ces innovations sont cruciales pour permettre la prochaine génération d'informatique haute performance, d'IA et de dispositifs mobiles.

Cependant, alors que la fabrication de plaquettes évolue rapidement, un aspect critique de la fabrication de semi-conducteurs reste souvent sous les projecteurs : le conditionnement avancé.

Intel, un acteur majeur de l'industrie des semi-conducteurs, investit massivement dans les technologies de conditionnement avancé pour correspondre à sa production de plaquettes en expansion. L'un de ses projets clés est la construction d'une installation de conditionnement de pointe à Penang, en Malaisie.

Robin Martin, vice-président d'Intel, a récemment partagé que cette nouvelle installation deviendra le principal centre d'Intel pour le conditionnement avancé en 3D. L'usine de Penang fait partie du plan plus large d'Intel pour renforcer ses capacités de conditionnement en 2.5D/3D, avec un accent sur la technologie 3D Foveros.

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Intel prévoit d'augmenter significativement sa capacité de production en 3D Foveros, avec pour objectif de la quadrupler d'ici 2025. Cette augmentation de capacité soutiendra la gamme croissante de produits semi-conducteurs avancés d'Intel, répondant à la demande croissante pour le calcul haute performance et les applications d'IA.

Il y a deux ans, Intel a annoncé un investissement de 3,5 milliards de dollars pour étendre sa capacité de packaging avancé au Nouveau-Mexique, un projet qui est toujours en cours. L'installation de Penang viendra compléter cette expansion, ainsi que d'autres sites clés en Oregon, aux États-Unis, et au Nouveau-Mexique.

Comprendre la Fabrication de Gaufrettes et le Packaging Avancé

Qu'est-ce que la Fabrication de Gaufrettes ?

La fabrication de gaufrettes, ou wafer fab, est une étape clé dans la fabrication des semi-conducteurs. Elle commence avec un cristal de silicium pur tranché en fines gaufrettes. Le processus inclut la croissance d'une couche de dioxyde de silicium pour l'isolation, l'application et l'exposition du photoresist pour définir les motifs des circuits, la gravure du silicium, le dopage pour modifier les propriétés électriques, le dépôt de couches minces pour les composants, et l'ajout de couches métalliques pour les connexions. Après la fabrication, les gaufrettes sont testées et préparées pour le packaging.

Wafer Fabrication

Qu'est-ce que le Packaging Avancé ?

L'emballage avancé est le processus d'encapsulation et de connexion des puces semi-conductrices après leur fabrication. Il garantit que les puces fonctionnent correctement dans leurs produits finaux. Le Packaging 2.5D place plusieurs puces côte à côte sur une couche de base avec des liaisons de haute densité, améliorant la communication. Le Packaging 3D empile les puces verticalement, permettant des conceptions plus compactes et efficaces. Le Fan-Out Packaging étend les points de connexion de la puce au-delà de ses bords, simplifiant la gestion des signaux. Chip-on-Wafer-on-Substrate (CoWoS) monte les puces sur une galette puis sur une couche de base, permettant des connexions à haute vitesse. Embedded Multi-Die Interconnect Bridge (EMIB) utilise un petit pont pour connecter les puces au sein d'un même emballage, améliorant les performances et réduisant les retards. System-in-Package (SiP) combine plusieurs fonctions et puces en un seul emballage, rendant les systèmes complexes plus compacts et efficaces.

Le Rôle de l'Emballage Avancé

Les technologies d'emballage avancées sont essentielles dans la chaîne d'approvisionnement des semi-conducteurs. Elles servent de pont entre les tranches de silicium brut produites pendant la fabrication et les dispositifs semi-conducteurs finaux et fonctionnels qui se retrouvent dans l'électronique grand public. Ces technologies ne se contentent pas d'améliorer la performance et la fonctionnalité des puces, elles contribuent également à leur miniaturisation et à leur rentabilité. 

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Malgré son importance, l'emballage avancé ne reçoit souvent pas le même niveau d'attention que la fabrication de tranches. À mesure que la demande pour des puces plus avancées augmente, le besoin de solutions d'emballage de pointe capables de soutenir cette croissance s'accroît également.

Le Paysage Concurrentiel de l'Emballage Avancé

À mesure que les capacités de fabrication de tranches augmentent, la concurrence dans l'emballage avancé s'intensifie. Les acteurs clés de l'industrie des semi-conducteurs doivent développer et affiner leurs technologies d'emballage pour obtenir un avantage concurrentiel.

TSMC, un leader dans la fabrication de semi-conducteurs, propose une gamme de solutions d'emballage avancées, y compris ses technologies InFo (Integrated Fan-Out), CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate) et SoC (System-on-Chips). Ces solutions sont conçues pour répondre à différents besoins, allant des interconnexions haute densité à l'amélioration de la gestion thermique et de l'intégrité du signal.

Samsung, un autre acteur majeur, fait avancer ses propres technologies de conditionnement avec des innovations telles que I-cube et X-Cube. La technologie I-cube de Samsung se concentre sur l'empilement de puces mémoire et logiques pour améliorer la performance et l'efficacité, tandis que X-Cube vise à améliorer la densité d'interconnexion et à réduire le facteur de forme.

Global Foundries, une fonderie de semi-conducteurs de premier plan, fait progresser ses solutions de conditionnement avec sa technologie de conditionnement de puces intégrées. Cette approche intègre des puces plus petites dans des substrats plus grands pour améliorer la performance et réduire les facteurs de forme, soutenant une variété d'applications allant de l'électronique grand public au calcul haute performance.

India Semiconductor Mission est une initiative gouvernementale visant à développer un écosystème de fabrication de semi-conducteurs en Inde. Cette mission comprend des investissements dans des technologies de conditionnement avancées et vise à attirer des acteurs mondiaux tout en renforçant les capacités de production domestiques. L'objectif est de positionner l'Inde comme un acteur majeur dans la chaîne d'approvisionnement mondiale des semi-conducteurs.

Advanced Packaging Semiconductor

Les défis d'approvisionnement dans le conditionnement avancé

Même avec des progrès dans les technologies de conditionnement avancées, certains défis demeurent. Un problème majeur est l'augmentation de la production pour répondre à la demande croissante de l'industrie des semi-conducteurs. À mesure que les capacités de fabrication de plaquettes augmentent, il y a un besoin critique d'avancées dans les technologies de conditionnement pour éviter les goulets d'étranglement dans la chaîne d'approvisionnement.

Pénuries de composants et délais de livraison : L'industrie des semi-conducteurs est confrontée à d'importantes pénuries de composants ces dernières années, en raison de l'augmentation rapide de la demande en puces et de l'offre limitée de composants critiques. Les acheteurs sont confrontés au défi de sécuriser les matériaux nécessaires pour le conditionnement Foveros, tels que les TSVs et les micro-bosses, qui sont très demandés et en pénurie. Les longs délais de livraison pour ces composants peuvent retarder la production et affecter les demandes des clients.

Par exemple, la source de TSVs, qui sont utilisés pour créer des connexions électriques verticales entre les dies empilés dans le conditionnement Foveros d'Intel, est un processus complexe. L'offre mondiale de capacité de fabrication pour produire des TSVs est limitée, et seuls quelques fournisseurs sont capables de les produire selon les normes de qualité requises. En conséquence, les équipes d'approvisionnement doivent développer des relations à long terme avec les fournisseurs, négocier des contrats favorables et s'assurer qu'ils ont accès à des quantités suffisantes de ces composants critiques.

Contrôle de qualité et conformité : Les technologies de conditionnement avancées nécessitent l'utilisation de matériaux et de composants hautement spécialisés, qui doivent répondre à des normes de qualité strictes. Les équipes d'approvisionnement doivent s'assurer que les fournisseurs adhèrent à ces normes et se conforment aux exigences en matière de durabilité, de réglementations environnementales et d'approvisionnement éthique. Tout manquement aux normes de qualité peut entraîner des retards de production coûteux et du retravail.

Collaboration avec les fournisseurs et atténuation des risques : Étant donné la complexité de l'emballage avancé, les professionnels de l'approvisionnement doivent travailler étroitement avec les fournisseurs pour gérer les risques et assurer un approvisionnement régulier en matériaux. Par exemple, les acheteurs peuvent collaborer avec les fournisseurs pour développer des stratégies conjointes d'atténuation des risques, telles que le double approvisionnement, le tampon de stock et la diversification des fournisseurs. Ces stratégies aident à réduire l'impact des perturbations de la chaîne d'approvisionnement et à garantir qu'une entreprise puisse atteindre ses objectifs de production.

Rôle de l'acheteur dans l'assurance de la continuité de la chaîne d'approvisionnement

Considérons un acheteur travaillant au sein de l'équipe d'approvisionnement d'Intel, responsable de la recherche de matériaux pour la nouvelle installation de Penang. Cet acheteur doit naviguer dans les complexités de l'acquisition de TSV et de micro-bosses auprès de fournisseurs mondiaux, chacun opérant dans des contraintes régionales et des dynamiques de marché différentes. L'acheteur pourrait rencontrer un fournisseur au Japon qui produit des TSV mais qui fait face à des restrictions ou des retards d'exportation en raison de tensions commerciales. Pour atténuer cela, l'acheteur devrait s'engager avec des fournisseurs alternatifs, peut-être en Corée du Sud ou en Europe, tout en négociant des contrats à long terme pour assurer une tarification et une disponibilité constantes.

De plus, l'acheteur doit gérer la logistique, particulièrement dans une région comme l'Asie du Sud-Est, où des catastrophes naturelles telles que les typhons peuvent perturber les routes de transport. Ils devraient également maintenir un équilibre délicat en conservant des niveaux de stock sans surstocker et augmenter les coûts de détention.

Conclusion

L'industrie des semi-conducteurs connaît une période de transformation rapide, avec des capacités de fabrication de plaquettes qui s'étendent pour répondre aux demandes d'appareils électroniques de plus en plus avancés. Cependant, à mesure que la capacité de fab des plaquettes augmente, l'importance des technologies d'emballage avancées devient plus prononcée. L'emballage avancé sert de lien crucial entre la fabrication de plaquettes et le produit semi-conducteur final, et son rôle dans l'industrie ne peut être surestimé.

Des entreprises leaders telles qu'Intel, TSMC et Samsung réalisent d'importants investissements dans l'emballage avancé pour soutenir cette croissance.

Si des défis demeurent, les opportunités dans l'emballage avancé sont substantielles. L'investissement continu de l'industrie dans la recherche et le développement, couplé aux innovations dans les matériaux et les processus de fabrication, jouera un rôle crucial dans le façonnement de l'avenir de la technologie des semi-conducteurs.

En regardant vers l'avenir, il est clair que le succès de l'industrie des semi-conducteurs dépendra non seulement des avancées dans la fabrication de plaquettes, mais aussi de la capacité à évoluer et innover dans l'emballage avancé. L'intégration de ces technologies stimulera le développement de dispositifs semi-conducteurs plus puissants, efficaces et polyvalents, façonnant finalement l'avenir de l'électronique et de la technologie.

A propos de l'auteur

A propos de l'auteur

ISM Certified Supply Chain Professional with over 10 years of expertise in strategically procuring electronic components for prominent global electronics manufacturing brands. Bachelor’s degree in Electronics Engineering, currently based in England and managing end to end sourcing activities & playing a pivotal role in optimizing supply chain operations for a leading global manufacturing facility, ensuring seamless procurement and fostering strategic supplier relationships globally for semiconductors and electronic components.

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