ABF rimane un punto critico di fallimento per la catena di approvvigionamento del packaging dei circuiti integrati

L'industria dei semiconduttori sta affrontando una crescente sfida nella sua catena di approvvigionamento, e oggi non stiamo parlando dei chip stessi. Il film di costruzione Ajinomoto (ABF), un componente critico nel packaging avanzato dei circuiti integrati, è diventato un potenziale collo di bottiglia nella produzione di processori ad alte prestazioni. Mentre la domanda di elettronica all'avanguardia continua a salire, il mercato dei substrati ABF fatica a tenere il passo, creando una situazione precaria per i produttori di chip e i loro clienti.

L'importanza dell'ABF nella produzione di semiconduttori

Essendo il materiale più comune utilizzato nei substrati IC, l'ABF è un anello vitale tra i circuiti integrati e le schede di circuito stampato, fornendo isolamento elettrico, dissipazione del calore e distribuzione del segnale. Introdotto per la prima volta nel 1999 da Ajinomoto, l'ABF è rapidamente diventato il materiale di scelta per il packaging di processori ad alte prestazioni grazie alle sue proprietà uniche. Il film, composto da resina epossidica e riempitivi inorganici, offre un'eccellente stabilità dimensionale e facilita la creazione di circuiti a microscala attraverso tecniche di produzione avanzate.

L'importanza dell'ABF nell'elettronica moderna non può essere sopravvalutata. È il materiale preferito per l'imballaggio di CPU, GPU, SoC e altri componenti avanzati che alimentano i nostri smartphone, computer, data center e, sempre più, i nostri veicoli. La capacità del materiale di supportare larghezze di linea sottili e la sua compatibilità con i processi additivi lo hanno reso indispensabile nella produzione di PCB ad alta densità di interconnessione (HDI) e ultra-HDI.

Domanda crescente e crescita del mercato dell'ABF

Il mercato dell'ABF ha visto una crescita notevole negli ultimi anni. Secondo Thornburg Investment Management, crescerà da 832,5 milioni di dollari nel 2020 a 3,01 miliardi di dollari previsti nel 2028, riflettendo un Tasso di Crescita Annuo Composto (CAGR) di circa il 17,43%. Questa rapida crescita dell'uso dell'ABF è in gran parte guidata dall'industria dei semiconduttori, sebbene i PCB ad ultra-alta densità di interconnessione (UHDI) saranno anche un motore di crescita.

5 fattori che aumentano la domanda di ABF

Diverse forze stanno guidando la crescita nella domanda di ABF:

1. Miniaturizzazione: La spinta incessante verso dispositivi più piccoli e potenti è un motore chiave per la domanda di ABF. Man mano che i componenti si riducono, aumenta la necessità di soluzioni di packaging avanzate in grado di gestire densità più elevate e pitch più fini. Gli smartphone moderni, ad esempio, racchiudono più potenza di calcolo dei primi supercomputer in un dispositivo tascabile. Questo livello di miniaturizzazione è possibile solo con materiali di packaging avanzati come l'ABF, che consentono le complesse interconnessioni richieste in tali design compatti.
2. Tecnologia 5G: Il 5G richiede semiconduttori avanzati capaci di elaborare enormi quantità di dati ad alta velocità. I substrati ABF sono fondamentali nel packaging di questi chip, consentendo la comunicazione ultra-veloce e a bassa latenza che il 5G promette. Le eccellenti proprietà elettriche dell'ABF lo rendono ben adatto per applicazioni 5G, dove l'integrità del segnale è cruciale. Con il continuo dispiegamento di dispositivi e infrastrutture abilitati al 5G, si prevede che la domanda di ABF in queste applicazioni crescerà significativamente.
3. Sostenibilità: L'ABF è considerato un'opzione più ecologica rispetto ai materiali tradizionali grazie alla sua capacità di supportare progetti più efficienti e ridurre l'uso complessivo dei materiali. I substrati ABF contribuiscono anche alla sostenibilità consentendo progetti di chip più efficienti che consumano meno energia. Questo prolunga la durata della batteria dei dispositivi portatili e riduce il consumo energetico complessivo dei data center e di altre installazioni informatiche su larga scala. 
4. Veicoli Elettrici (EV): I moderni EV si affidano a una moltitudine di sensori e processori per gestire tutto, dalla prestazione della batteria alla guida autonoma. I chip ad alte prestazioni richiesti per queste applicazioni spesso dipendono dai substrati ABF per il loro packaging. I sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS) e le tecnologie di guida autonoma richiedono processori sofisticati. La capacità dell'ABF di supportare questi chip complessi ad alta potenza lo rende un abilitatore cruciale per l'avanzamento della tecnologia EV. 
5. Intelligenza Artificiale: L'esplosione dell'IA è un'altra forza potente che guida la crescente domanda di ABF. Gli acceleratori di IA e i processori specializzati per l'apprendimento automatico spingono i limiti del design dei chip, richiedendo soluzioni di packaging avanzate per gestire la dissipazione del calore e l'integrità del segnale. I substrati ABF sono spesso il materiale di scelta per queste applicazioni all'avanguardia, alimentando ulteriormente la domanda per il materiale.

Sfide che l'industria dell'ABF deve affrontare

Con il ruolo critico dell'ABF nella produzione moderna di chip e la crescente domanda guidata da molteplici tendenze, i produttori di ABF si trovano di fronte a diverse sfide che minacciano la loro capacità di produrre tutto l'ABF che l'industria richiederà. Queste sfide includono:

Fluttuazione dei Prezzi delle Materie Prime: L'industria dell'ABF si affida a materie prime come il poliimide e il foglio di rame. I prezzi di questi materiali possono essere volatili, rendendo difficile per i produttori prevedere i costi e mantenere margini di profitto.

Concorrenza Intensa: Il mercato globale dei substrati ABF è dominato da un pugno di attori provenienti da Giappone, Taiwan, Cina e Corea del Sud. I principali produttori includono Unimicron, Ibieen, Nanya PCB, Shinko Electric Industries, Kinsus, AT&S, Semco e Kyocera, con i primi otto giocatori che rappresentano più dell'85% della quota di mercato globale. Questa dominanza da parte di un ristretto numero di grandi attori rende difficile per i nuovi entranti ottenere una posizione nel mercato.

Requisiti Regolatori Stringenti: I produttori devono rispettare rigorosi requisiti normativi, in particolare nelle aree della sicurezza e dell'impatto ambientale. Regolamenti come RoHS e REACH limitano l'uso di certe sostanze chimiche e materiali, aumentando i costi e complicando la conformità per i produttori più piccoli. È necessario un significativo investimento in test e certificazioni per soddisfare questi standard normativi.

Complessità Tecnica: Produrre ABF è un processo complesso che richiede attrezzature avanzate e personale altamente qualificato. Questa complessità può rappresentare una barriera per i piccoli produttori che non dispongono delle risorse o dell'esperienza necessarie. Inoltre, sviluppare nuovi prodotti ABF con proprietà migliorate – come la conducibilità termica e la flessibilità – richiede un sostanziale investimento in ricerca e sviluppo.

Prospettive Future

Mentre il futuro si svolge, l'industria dell'ABF deve navigare in un paesaggio complesso di crescente domanda, sfide tecniche e rischi della catena di approvvigionamento. Espandere la capacità e sviluppare nuove tecnologie di produzione sarà cruciale per soddisfare le esigenze continue dell'industria dei chip. La collaborazione tra i produttori di ABF, i produttori di chip e i clienti finali sarà essenziale per allineare la produzione con la domanda futura.

I substrati ABF rimangono vitali per il progresso della tecnologia dei semiconduttori. Mentre spingiamo i limiti della potenza di calcolo e della miniaturizzazione dei dispositivi, l'importanza di questo film spesso trascurato cresce solo. Affrontare le sfide della catena di approvvigionamento nella produzione di ABF sarà chiave per abilitare la prossima generazione di innovazioni elettroniche.