Nuovi programmi di co-investimento globale nei semiconduttori

Le applicazioni che una volta erano all'avanguardia, come l'intelligenza artificiale, il calcolo quantistico e ad alte prestazioni, le comunicazioni wireless e 5G e la realtà virtuale e aumentata, stanno rapidamente diventando mainstream, guidando un aumento della domanda per i chip ad alte prestazioni e a basso consumo di cui necessitano. 

La necessità di nuovi approcci per ottenere simultaneamente risparmi energetici e guadagni di prestazione per supportare queste applicazioni in rapida crescita e esigenti ha stimolato un crescente interesse e investimento nel packaging avanzato in tutto il mondo.

Come BCG spiega, il packaging avanzato consente sostanzialmente di accomodare un numero sempre maggiore di transistori riducendo le dimensioni dei contatti elettrici ed è un segmento cruciale dell'industria dei semiconduttori. Il packaging avanzato di multichip è uno dei concetti più significativi nel design e nella produzione di semiconduttori, integrando più componenti in un unico pacchetto. Questo approccio trasformativo si discosta dal tradizionale modello di un singolo chip per pacchetto, affrontando direttamente i vincoli tecnici e commerciali più critici dei semiconduttori, migliorando le prestazioni e il tempo di commercializzazione riducendo al contempo i costi di produzione e il consumo energetico.

Le tecnologie avanzate di packaging, come il packaging 2.5D e 3D, offrono maggiore flessibilità nella progettazione e nella personalizzazione. Questo permette ai produttori di creare soluzioni specializzate su misura per applicazioni specifiche e per le esigenze del mercato. Consente inoltre l'integrazione di diversi tipi di componenti, come logica, memoria, sensori e moduli RF, in un unico pacchetto, abilitando la creazione di sistemi più complessi e capaci.

In breve, il packaging avanzato gioca un ruolo fondamentale nell'affrontare le sfide di prestazione, dimensione, potenza, costo e integrazione che l'industria dei semiconduttori sta incontrando, consentendo un'innovazione continua e un avanzamento tecnologico.

La Ricerca di Programmi di Co-Investimento

Le cifre di partecipazione record all'74° ECT annuale, il forum leader mondiale per i progressi nel packaging di microelettronica e nella scienza e tecnologia dei componenti, testimoniano la rilevanza del packaging avanzato nel mercato odierno.
A livello mondiale, i governi stanno sempre più perseguendo programmi di co-investimento con le industrie del packaging di microelettronica e dei semiconduttori per sviluppare ed espandere l'infrastruttura all'interno delle loro giurisdizioni specifiche.

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Durante la Conferenza IEEE 2024 sui Componenti Elettronici e la Tecnologia (ECTC), rappresentanti dal Canada, dall'Unione Europea, dall'India, dalla Corea e dagli Stati Uniti hanno condiviso gli obiettivi diversificati, i quadri, le sfide e i risultati dei loro sforzi per migliorare la tecnologia di packaging avanzato e l'infrastruttura.

Mentre co-presiedeva la sessione speciale dell'ECTC Esplorare l'Impatto dei Co-Investimenti Industria-Governo per il Settore dell'Elettronica Avanzata in Nord America, Asia ed Europa insieme al co-presidente Erik Jung, Przemyslaw Gromala ha detto, “I governi stanno cercando modi per costruire i propri ecosistemi dei semiconduttori al fine di accedere alle tecnologie all'avanguardia, per assicurare le loro catene di approvvigionamento e per aprire opportunità educative e occupazionali per le loro popolazioni.”

Przemyslaw ha anche evidenziato l'influenza del CHIPS and Science Act del 2022 di Biden, “L'introduzione del CHIPS and Science Act negli Stati Uniti ha ispirato programmi simili altrove. I relatori nella nostra vivace sessione speciale hanno dettagliato i loro programmi e co-investimenti e hanno anche discusso le prospettive di collaborazioni e partnership globali tra i centri nazionali di semiconduttori e di packaging microelettronico e i leader dell'industria. Hanno anche delineato meccanismi per lo scambio di conoscenze, iniziative di ricerca congiunte e risultati reciprocamente vantaggiosi,” ha detto.

L'Ecosistema CHIP in Sviluppo

L'industria globale dei semiconduttori è complessa e in costante evoluzione. L'ECTC ha offerto l'opportunità ai partecipanti interessati dell'industria globale dell'advanced packaging di condividere i loro obiettivi, le diverse strategie e i piani di attuazione.

Ecco cosa avevano da dire alcuni di questi partecipanti:

Canada

Fondata nel 1984 come organizzazione no-profit attraverso uno sforzo collaborativo che coinvolge 69 università e college in tutto il Canada, CMC Microsystems facilita le connessioni tra 10.000 partecipanti accademici e 1.200 aziende che, insieme, collaborano nella progettazione, costruzione e test di prototipi avanzati.

Durante l'ECTC, David Lynch, Vice Presidente della Tecnologia di CMC, ha presentato FABrIC, un progetto ambizioso che supera i 200 milioni di dollari in cinque anni. Questa iniziativa, guidata da CMC e altre 14 organizzazioni fondatrici, mira ad accelerare lo sviluppo di processi di fabbricazione di microchip canadesi, prodotti e servizi basati sull'Internet delle Cose (IoT) e tecnologie quantistiche.

FABrIC sfrutterà i vantaggi esistenti del Canada nei semiconduttori composti, nei sistemi micromeccanici (MEMS), nella fotonica e nei superconduttori come punto di partenza per la crescita, collaborando con esperti in questi campi per commercializzare prodotti e condividere risorse di Proprietà Intellettuale (IP) per favorire un ecosistema nazionale dei semiconduttori, includendo strategie di packaging pertinenti.

Europa

L'European Chips Act, entrato in vigore nel luglio 2023 e finanziato dall'Unione Europea, dagli stati membri e dal settore privato, ha promosso sostanziali investimenti in fabbriche all'avanguardia in Europa, sebbene non abbia specificamente dato priorità al packaging. 

All'ECTC 2024, Elisabeth Steimetz, Direttore dell'Ufficio dell'Associazione Europea per l'Integrazione di Sistemi Intelligenti (EPoSS), ha fornito una panoramica delle iniziative in corso e potenziali in Europa. Tra queste vi è l'avanzamento dell'iniziativa Pack4EU mirata a stabilire una rete europea trasversale per il packaging avanzato e a creare una roadmap per potenziare le capacità di packaging in tutta Europa.

EPoSS, un'organizzazione internazionale senza scopo di lucro regolata dal diritto tedesco, guida lo sviluppo e l'integrazione di tecnologie e soluzioni per sistemi intelligenti e sostenibili per una società sostenibile. Include aziende industriali leader e istituti di ricerca di oltre 20 Stati Membri europei, collaborando per formulare una visione e un'agenda di ricerca strategica per coordinare i loro sforzi in queste aree.

India

Rao Tummala, Consulente per il Governo dell'India, ha evidenziato il panorama dell'industria dei semiconduttori in India e il suo significativo potenziale di sviluppo. Ha sottolineato la grande e crescente economia dell'India, numerose opportunità di partnership tra accademia, industria e governo, una forza lavoro tecnica qualificata ed educata, e il potenziale per collaborazioni globali con esperti accademici dall'India e dall'estero. 

Tummala ha inoltre discusso la Missione Semiconduttori dell'India (ISM), un'iniziativa guidata dal governo per rafforzare l'ecosistema dei semiconduttori dell'India, affermando che l'India ha un focus strategico sulla R&D per sviluppare semiconduttori integrati e packaging di sistemi per servire mercati grandi e in rapida crescita.

Corea

L'Atto sui Chips della Corea, entrato in vigore nel marzo 2023, offre sostanziali agevolazioni fiscali e deduzioni per gli investimenti nell'industria dei semiconduttori del paese. Kwang-Seong Choi, dell'Istituto di Ricerca in Elettronica e Telecomunicazioni della Corea, ha delineato un'iniziativa di packaging focalizzata su segmenti tecnologici in cui le aziende sudcoreane eccellono, inclusa l'ottimizzazione della memoria ad alta larghezza di banda (HBM) basata su package 2.5D, il bonding da 10-40 µm e il bonding ibrido.

Stati Uniti

Negli Stati Uniti, il CHIPS for America Act approvato nel 2022 ha autorizzato 39 miliardi di dollari per attrarre significativi investimenti in strutture, attrezzature e capacità produttiva per tecnologie avanzate come la logica e la memoria di ultima generazione, così come l'avanzato packaging. Ha inoltre stanziato 11 miliardi di dollari per programmi di R&D volti a migliorare l'assemblaggio, il packaging e le capacità di test dei semiconduttori.

Uno di questi programmi è il Programma Nazionale di Produzione Avanzata di Packaging, che mira a sviluppare innovazioni per raggiungere la leadership tecnologica degli Stati Uniti nel packaging avanzato per l'industria dei semiconduttori. All'ECTC 2024, Eric Lin, Direttore R&D del Programma di Ricerca e Sviluppo CHIPS for America, ha discusso questi programmi nel contesto del panorama internazionale per il packaging avanzato. Ha delineato gli obiettivi di R&D degli Stati Uniti e ha evidenziato l'ampio coinvolgimento con partner internazionali in Asia, Europa e Americhe per avanzare gli obiettivi strategici.

A margine, il principale produttore mondiale di chip di memoria ad alta larghezza di banda (HBM), SK Hynix, prevede di costruire il primo impianto avanzato di packaging in America in Indiana per 3,9 miliardi di dollari.

"Siamo entusiasti di diventare i primi nel settore a costruire un impianto all'avanguardia per il packaging avanzato di prodotti AI negli Stati Uniti, che aiuterà a rafforzare la resilienza della catena di approvvigionamento e a sviluppare un ecosistema di semiconduttori locale," ha dichiarato Kwak Noh-Jung, Amministratore Delegato di SK Hynix.