Il ruolo di ISU Petasys, un'azienda di produzione multistrato, nel realizzare un'implementazione PCB di successo

John Stephens, Vicepresidente Senior delle Vendite per ISU Petasys (pronunciato "E-soo"), ha costruito il suo primo circuito stampato nel 1974. Come molti altri nel settore, ha ricevuto una formazione pratica nella progettazione di PCB, nella produzione e nell'assemblaggio lavorando nell'industria aerospaziale.

Spiega: “Ho iniziato nell’aerospaziale presso Litton Guidance and Control Systems, dove lavoravo in un laboratorio di sviluppo processi che fondamentalmente era una officina di prototipazione dove sviluppavamo nuove tecnologie e prototipi. Insegnavamo ai nostri fornitori il processo che avevamo sviluppato e, se si trattava di un nuovo processo, costruivamo noi i circuiti. L’aerospaziale mi ha insegnato molto. Il laboratorio era fantastico perché eravamo un piccolo team e gestivamo più processi e funzioni lavorative.”

“Le persone diranno che nessuno costruiva circuiti complessi all'epoca, ma nel 1976 abbiamo costruito una scheda a 16 strati che è stata installata in un F-16.”

Nel corso della sua carriera di 40 anni, John è stato profondamente coinvolto nel processo di produzione dei PCB. Afferma: “Dal laboratorio sono passato alla pianificazione dei materiali dove mi occupavo della programmazione e di molti ordini. Poi, avevo il compito di interfacciarmi con i fabbricanti e i nostri ingegneri. Non lavoravamo con i dati Gerber all'epoca, ma fornivamo ai nostri fabbricanti dei film, ma c’erano molti problemi. Se c’erano errori nel progetto, venivano corretti nei film, ma i file non venivano aggiornati.”

“Alla fine, abbiamo detto ai nostri fornitori che volevamo usare i dati elettronici. Costruivamo le schede su piccoli pannelli quadrati di dodici pollici e poi abbiamo mostrato alla direzione che potevamo mettere quattro di questi su un pannello 18x24 e ridurre i costi.”

Ancora oggi, la dimensione standard del pannello in tutto il settore è 18x24.

John è passato al gruppo di qualità e affidabilità e ha infine gestito l'intero gruppo di ingegneria della qualità dei fornitori, che includeva sia le schede che i componenti.

“Dopo Litton, sono andato a Ambitech, inizialmente come direttore della qualità, poi come direttore del marketing tecnico e dello sviluppo commerciale. Da lì sono andato a Merix e poi nella mia posizione attuale con ISU come Vicepresidente Senior delle Vendite per il Nord America. La mia posizione in realtà supera il Nord America perché ormai tutto è globale. I nostri Ingegneri di Applicazione sul Campo (FAE) rispondono a me e forniamo input al reparto R&D e al personale tecnico dell’azienda. E tutti i nostri FAE hanno esperienza pratica di fabbricazione o esperienza elettrica.”

“Tutto ciò che ho fatto mi ha portato a quello che faccio oggi. Ogni posizione che ho ricoperto mi ha insegnato qualcosa di nuovo. Ho continuato a costruire sulla mia esperienza e competenza.”

ISU Petasys

ISU Petasys è stata fondata nel 1972 e ha sede a Dalsung-goon Daegu, Corea del Sud. John spiega: “Dal 1987 al 1997, abbiamo raddoppiato la dimensione della fabbrica coreana duplicando la prima fabbrica per costruire la seconda. Dal punto di vista di un piano di continuità aziendale, i due edifici sono speculari, quindi se uno degli edifici subisce danni in qualche modo, possiamo continuare le nostre operazioni nell’altro. Nel 2000 abbiamo aperto la nostra fabbrica in California, e nel 2013 abbiamo acquisito Hunan (MFS Technology con sede a Changsha, Cina). Hunan utilizza tecnologie mainstream, ma non al livello di complessità che facciamo in Corea e in California. Nel 2015, abbiamo costruito un terzo edificio in Corea per ospitare tutte le nostre strutture di placcatura all'avanguardia perché non c’era spazio fisico nelle fabbriche 1 o 2.”

Come sottolineato in altri articoli, le aziende di fabbricazione PCB possono essere mega-imprese con centinaia di migliaia di dipendenti che costruiscono i dispositivi di consumo su cui siamo diventati così dipendenti.

John dice: “Abbiamo circa 500 milioni di dollari di fatturato e questo ci colloca intorno alla trentesima posizione nel settore. Ci sono aziende gigantesche che costruiscono prodotti ad alto volume come prodotti automobilistici, substrati per pacchetti, tecnologia per cellulari e tecnologia per dispositivi mobili.”

“Ciò che costruiamo rappresenta i PCB multilayer più complicati fabbricati al mondo oggi. Questi sono i prodotti utilizzati nelle infrastrutture principali per le Telco, i fornitori di servizi e i centri dati dei colossi del cloud. La nostra forza principale è lo spazio di commutazione e instradamento di alta gamma. La Figura 1 è una foto di una delle nostre schede di commutazione del router. Credo che oggi siamo l'unico fornitore che costruisce per tutte e tre le principali aziende di hardware di instradamento Telco. Siamo uno dei più grandi fabbricanti di PCB multilayer di alta gamma al mondo. Prismark (Prismark Partners LLC, una società di consulenza nel settore dell’elettronica con sede a Cold Spring Harbor, New York), ha fatto uno studio qualche anno fa, e credo che all'epoca siamo stati classificati come numero due in termini di fatturato di PCB ultra high-end. Ai fini di questo studio, l'alta gamma è stata categorizzata come qualsiasi cosa oltre le 20 strati. La Figura 2 è una foto di una delle nostre schede a 36 strati per il calcolo ad alte prestazioni.”

“L'80% del nostro business proviene da Nord America ed Europa,” continua. “Dal punto di vista ingegneristico e del cliente, il Nord America e gli OEM nordamericani rappresentano la maggior parte del nostro business. Stiamo facendo anche molti affari con gli ODM (produttori di dispositivi originali) a Taiwan.”

"L'industria degli ODM a Taiwan è molto interessante per quanto riguarda il cloud. Ci sono molti prodotti ODM che sono ancora di tecnologia inferiore, ma il mercato sta davvero evolvendo rapidamente con aziende come Google, Microsoft, Amazon, Facebook e anche IBM. Ora, molte delle aziende cloud stanno costruendo i propri team per progettare gli switch per i loro data center.”

John osserva: “Per i tipi di prodotti precedenti, la collaborazione è diventata molto più difficile perché ci sono molti più attori coinvolti. L'esperienza degli ODM per costruire un server è una cosa quando Intel ti fornisce un progetto di riferimento. È un po’ diverso costruire uno switch da 100 Gb/s o 400 Gb/s con poca o nessuna esperienza in attrezzature ad alta velocità.”

Continua: “Quando guardi al nostro modello di prodotto e servizi, offriamo servizi che vanno dalla prototipazione rapida fino alla produzione ad alto volume.”

“Indipendentemente dall’applicazione di una particolare scheda che costruiamo, l'affidabilità è sempre un fattore cruciale. Non puoi avere una scheda che funziona ogni tanto o anche abbastanza spesso. Deve funzionare la prima volta e ogni volta successiva. Questo è particolarmente vero per i componenti mission-critical, come le schede costruite per l'industria aerospaziale. La Figura 3 è una foto di una delle nostre schede che abbiamo costruito per l’avionica commerciale.”

Team Building

Come sottolineato in vari articoli così come nei nostri due libri e nei corsi da uno a tre giorni, una strategia di sviluppo di prodotto PCB di successo è quella in cui l'approccio collaborativo è un aspetto critico di tale strategia. Dal suo punto di vista, John cita: “I ragazzi del cloud sono andati e hanno costruito grandi team ingegneristici assumendo persone dai classici OEM hardware. Poi, costruiscono il proprio prodotto. Ma è comunque un approccio collaborativo. Il nostro coinvolgimento ora è un po’ più complicato e più importante che mai. Ci sono molti livelli di esperienza tra le persone che progettano prodotti davvero complessi oggi.”

“Crea molte opportunità se riesci a mostrare valore,” aggiunge. “Il nostro approccio è fornire risorse ingegneristiche disponibili che aggiungano davvero quel valore. È una cosa per un fabbricante dire, ‘ehi, costruirò uno stackup, o consiglierò un materiale’. Non aggiunge davvero molto valore. Grazie al lavoro che abbiamo fatto negli anni con gli OEM nordamericani, abbiamo la capacità di dire, ‘questo è quello che possiamo fare.’ Guardiamo a cosa ha bisogno l'ingegnere, dove dobbiamo spingere, e dove dobbiamo avvertire le persone che stanno spingendo troppo. Questa non è una competenza facile da sviluppare.”

John continua: “Ci sono molti fabbricanti, noi inclusi in una certa misura, che non hanno le risorse interne e l'esperienza per fare quanto detto sopra. Continuiamo a formare i nostri team in Corea e Cina per essere in grado di fare uno stackup, fare un DFM o dare a qualcuno un libro che aggiunga quel valore. Educhiamo i progettisti dando loro compromessi, mostrando i pro e i contro, definendo cosa è realizzabile e cosa no. Il nostro team negli Stati Uniti guida la nostra roadmap tecnologica ascoltando i nostri clienti e dicendo ‘questo è quello su cui dobbiamo lavorare.’ Il nostro team in Corea è abbastanza capace di sviluppare i processi PCB e lavorare su quel lato dell'equazione. La complessità sta nell’avere quella vicinanza al cliente dove puoi vedere il bisogno. Non puoi sempre prevederlo, ma devi essere davanti ad esso. Non puoi svilupparlo quando qualcuno ti consegna un set di dati Gerber. I nostri clienti preferiscono che non facciamo R&D sui loro prodotti.”

Progettazione e il processo di fabbricazione del prodotto

Uno dei mantra che ripetiamo continuamente a Speeding Edge è che maggiore è il numero di aspetti a valle che puoi considerare nel processo di progettazione, meglio è. Questo comporta l'impegno, in modo tempestivo, con la tua casa di fabbricazione e assemblaggio mirata.

Come lo vede John, “Il principale errore che i sviluppatori di prodotti commettono è aspettare troppo a lungo prima di coinvolgerci. Idealmente, un cliente ci contatta quando ha l'idea che deve costruire un PCB. Non è mai troppo presto per venire a parlarci. Se non hanno uno schema che va bene. Se gli chiedo se sanno quanto sarà grande la scatola e mi dicono di sì, allora potrebbe essere troppo tardi, perché potremmo aver perso l'opportunità di aggiungere valore. Probabilmente hanno già deciso la dimensione del PCB. Questo è il principale fattore di costo nello sviluppo del PCB—il materiale grezzo. Quando guardi in un armadio costoso pieno di elettronica, gli ASIC sono l'elemento numero uno nel bill of materials e nei costi, e il PCB o l'ottica sono il secondo.”

Continua, “Tutti si rivolgono a noi per risparmiare sui costi. Dal nostro punto di vista, il principale costo sulla nostra fattura è il laminato. Maggiore è il numero di strati e le prestazioni del circuito, maggiore sarà la percentuale del costo che il materiale grezzo rappresenta. Come detto prima, il pannello standard che usiamo è 18”x24”. Sono 3 piedi quadrati. Puoi progettare una scheda circuitata di 12”x12” che è 1 piede quadrato, ma puoi mettere solo una di queste schede su quei 3 piedi quadrati. Consideriamo questa una cattiva utilizzazione del materiale. Dico sempre ai sviluppatori di prodotto, ‘pagherai il 100% delle schede che produco, che te le spedisco o no.’ “Se il mio rendimento è del 50%, indovina un po’? Stai pagando molto più di quanto dovresti pagare.”

Negli anni, ISU ha creato numerosi pannelli di dimensioni personalizzate per ospitare prodotti. Ma non tutto può essere realizzato su misura a causa delle dimensioni del foglio master dei produttori di laminato. John afferma, “Possiamo tagliare un foglio master come vuole un cliente, ma se c'è una parte che finisce per terra, è sprecata e deve comunque essere pagata.”

Coinvolgere un fabbricante fin dall'inizio del processo di progettazione non significa che una volta stabilita quella comunicazione, siano necessarie conversazioni continue. John spiega, “Il problema che le persone hanno è che pensano che dobbiamo o vogliamo coinvolgerci molto. Noi dobbiamo solo avere una conversazione quando hanno l'idea del prodotto. Poi potrebbero non parlarmi per tre mesi. Poi mi richiamano quando hanno completato la cattura dello schema.”

“È a questo punto che parliamo di come verranno utilizzati i connettori, del tipo di BGA selezionato, degli stack di pad che saranno necessari e del budget complessivo delle perdite. Abbiamo sviluppato delle liste di controllo che le persone usano per identificare i momenti in cui dobbiamo metterci in contatto. Chiedo loro di farci sapere quando sono a diversi stadi del progetto.”

“Questo è come costruiamo una relazione con il progettista. E il nostro FAE diventa la persona a cui rivolgersi per le risposte. I clienti usano l'FAE come risorsa per porre domande su diversi tipi di questioni relative alla scheda. Diventiamo integrati nel processo di sviluppo del prodotto come fonte di conoscenza, ma non siamo invadenti.”

“In sostanza, i clienti non possono mai coinvolgerci troppo presto. Questo si inserisce nel nostro modello di business che va dal prototipo alla produzione fino al supporto alla fine della vita per l'intero ciclo di vita del prodotto. Quando guardiamo un prototipo, se forniamo una guida alla progettazione o eseguiamo DFM, è perché dobbiamo viverci con esso per sempre. Non tutti supportano questo modello.”
In questo contesto si inserisce anche la necessità di fare compromessi sui costi. Raramente viene costruito un PCB che abbia tutte le "cose desiderate". È un equilibrio tra il costo del progetto, i requisiti di time-to-market per il prodotto, e il costo complessivo dello sviluppo del prodotto.

John spiega, “Quando sei nella fase di sviluppo di un prodotto, puoi indicare cose che possono essere cambiate per aiutare il processo, ma ci sono sicuramente limiti in termini di flessibilità di un ciclo di sviluppo prodotto dato. Uno dei problemi con il problema del coinvolgimento tardivo è che il programma è sempre il re e non può essere influenzato. Possono esserci molte cose che influenzano il programma e possono essere compresse, ma la porta di uscita finale non si sposta mai. Se dovessimo dire che dobbiamo rifare il layout di un PCB, la risposta del cliente è quasi sempre ‘no, non dobbiamo.’”

Arriva un momento nel processo in cui la necessità principale è semplicemente andare avanti. John osserva, “Facciamo questo tipo di compromessi tutto il tempo. La mia risposta è ‘Capisco. Dobbiamo farlo, ma dobbiamo cercare di cambiarlo prima che il design di produzione venga rilasciato. Due iterazioni da ora dobbiamo assicurarci di documentare le cose che dobbiamo correggere per migliorare la producibilità, i rendimenti e la qualità, ma l'impedenza non può aumentare.’ Qualunque cosa debba essere affrontata deve essere messa sul tavolo prima che sia troppo tardi. Abbiamo completato la qualifica del sistema, e posso dirti che a quel punto, nulla cambierà su quel prodotto, tranne quando andrà a fine vita e non dovrà più essere prodotto.”

“Qui è dove sorgono alcuni problemi nelle tecnologie più basse e anche a volte in quelle più alte. I clienti fanno le cose in un certo modo da molto tempo. E le loro restrizioni sono le loro restrizioni, e dobbiamo solo trovare una soluzione. Ma questo tipo di approccio è costoso.”

“Penso che questo sia davvero una parte di ciò [coinvolgimento precoce] che recentemente è diventato un po’ più difficile. Con il cloud e gli ODM che si stanno addentrando in tecnologie che non avevano mai visto prima, sta diventando di nuovo un problema maggiore. Il coinvolgimento precoce è fondamentale. Se un cliente rende difficile la costruzione, dobbiamo addebitare di più per costruirlo,” dice, “non tutte le schede a 28 strati sono uguali.”

“Ecco perché spetta a noi assicurarci di poter fare un buon accordo commerciale. Di poter avere una buona partnership e che funzioni. Se dovessi chiedere un parere ai nostri principali clienti, ti direbbero che la nostra capacità di lavorare con il team di progettazione insieme alla qualità del prodotto che esce alla fine, è il nostro valore numero uno per loro. Non saremo sempre il costo più basso, ma siamo competitivi.”

Sfide, Tendenze e Nuove Innovazioni

Sfide

Simile a quanto osservato da Tarun Amla di ITEQ riguardo alle sfide con il progetto degli stack di schede dal lato dei laminati, ISU affronta problematiche simili dal lato della fabbricazione.

John spiega, “I sviluppatori di prodotto affermano di aver progettato un prodotto secondo uno standard IPC. Forse l’hanno fatto, ma è anche possibile che non l’abbiano fatto. Ci capitano anche casi in cui dicono ‘oh, abbiamo cercato di farlo [in quel modo] ma abbiamo incontrato questo problema, quindi lo abbiamo fatto in questo modo.’”

Continua, “Stiamo affrontando lo stesso problema che affrontavamo 40 anni fa. Le persone guardano le cose su un computer e sembrano perfette. Ma quelle cose si muovono nel mondo reale. Non sono fisse. Stiamo ancora costruendo schede con tessuti che si muovono. Abbiamo solo aggiunto più strati e più complessità. Gli stack sono migliorati, ma le persone sono ancora confrontate con sfide contrastanti. Ad esempio, i produttori di componenti realizzeranno un progetto di riferimento che tutti dovrebbero seguire. A volte, quei progetti di riferimento fanno funzionare meglio i chip, ma non rendono più facili la progettazione o la fabbricazione delle schede. Questo è un interesse concorrente.”

“Costruiamo anche schede di test per i produttori di semiconduttori. La Figura 4 è l'immagine di una di queste schede. Questo aiuta da entrambi i lati dell'equazione. Noi impariamo dai fornitori di semiconduttori e loro imparano da noi.”

Lo stesso vale per quelle aziende che progettano connettori. “Costruiamo schede di test per un'azienda di connettori,” osserva John. “Poi i nostri clienti vanno a usare gli stessi connettori, e il produttore di connettori dirà ‘beh, voi avete costruito le schede di test, quindi non ci dovrebbero essere problemi.’ Cerchiamo di spiegare a questi clienti e all'azienda di connettori che la scheda di test è spessa 80 mils, ma la scheda su cui la utilizzeranno è il doppio di quella spessore. Ci sono molti fattori, come le anomalie di placcatura, che le persone non riconoscono.”

Come è stato citato in numerosi articoli, la complessità e la funzionalità dei prodotti elettronici odierni, in particolare quelli nella fascia alta delle prestazioni, aggiungono continuamente alle sfide che incontriamo in molti prodotti progettati e costruiti al giorno d'oggi.

Come osserva John, “Ciò che potevi fare con una scheda a 12 strati da 062, non lo puoi fare con una scheda a 36 strati da 160 mils di spessore. Ciò che accadeva nelle generazioni precedenti di prodotto succede ancora, ma non tutto. Qui entra in gioco l'esperienza. Ad esempio, gli stack sono ancora un problema. I sviluppatori di prodotto vogliono sapere quanto piccolo possiamo fare un foro, o quanto alto possiamo placcare un rapporto di aspetto. Diranno che vogliono un foro da 8 mils. Quando chiediamo se si tratta del foro perforato o della dimensione finale del foro, non sanno cosa intendiamo con il diametro del foro interno rispetto al diametro del foro esterno. Nei prodotti ad alta velocità, questo insieme alle capacità e agli spazi diventa super critico.”

Continua, “Stiamo anche ricevendo schede con budget di registrazione estremamente stretti. Lo stack è una delle cose fondamentali che ci aiuta a ottenere una registrazione migliore. In effetti, guida la registrazione.”

“Inoltre, le persone vogliono sapere quali sono le nostre capacità e vogliono vedere la nostra roadmap tecnologica. Spiego, ‘Preferisco non mostrarvi questo perché c'è la possibilità che lo utilizziate in modo improprio.’ Abbiamo le nostre capacità avanzate, e se scelgono ogni elemento dalla colonna che dice ‘avanzato’, probabilmente non riusciremo a costruirlo. Farlo sarebbe come stare su una gamba e poi fare una capriola. Posso fare una capriola, ma non posso fare tutte le combinazioni con la capriola.”

“Si possono ottenere elementi di progettazione contrastanti, in cui le persone pensano di aver già usato un elemento, quindi dovrebbero essere in grado di usarlo sempre. Non capiscono necessariamente l'interazione o la complessità di quegli elementi. Con l’evoluzione della complessità, le persone fanno fatica quando cercano di incorporare più caratteristiche di fabbricazione. In quella situazione, ci piace poter discutere su cosa è possibile e cosa dobbiamo fare con un progetto per permettere al cliente di incorporare la funzione di cui ha bisogno per minimizzare il rischio.”

Tendenze

Come abbiamo notato in precedenti articoli pubblicati, oggi le progettazioni complesse, ad alta velocità, ad alta frequenza e a bassa perdita sono le principali tendenze dell'industria che influenzano il processo di progettazione.

John spiega, “La sfida più grande è la perdita di trasmissione associata alle frequenze più alte con cui stiamo lavorando ora. E dobbiamo affrontare tutto ciò che influisce sulla perdita di trasmissione, compresi i materiali ad alte prestazioni e il vetro utilizzato all’interno di questi materiali. In alcuni casi, le persone stanno abbandonando il vetro e stanno passando a un altro mezzo che sembra promettente. Inoltre, dobbiamo guardare alla ruvidità del rame. Non si tratta solo di ciò che il produttore di laminati può mettere sulla scheda, ma di ciò che facciamo noi, il fabbricante, con quel rame. L'ossido non funziona ad alte frequenze perché rende troppo ruvido. Anche l'ossido di ISU, che è davvero liscio, non è abbastanza liscio, quindi dobbiamo guardare ad altre chimiche che non incidano sulla superficie. Nel corso degli anni, abbiamo reso il rame più ruvido per fare in modo che le cose restassero unite quando venivano messe nei forni di rifusione. Hai questo grosso pezzo di rame liscio, e per legare il materiale del laminato a esso, devi rugosirlo.”

“A causa della perdita di ritorno sui segnali e sul piano, il rame non può essere più ruvido. Ora stiamo usando chimiche molto simili a quelle che un produttore di laminati usa per rivestire il vetro, o viene utilizzato per trattare la lamina in modo che la resina aderisca ad essa. Lo stesso accade con il rame. Devi applicare un trattamento sopra di esso per renderlo compatibile. Questo è molto diverso da ciò che abbiamo fatto in passato ed è una tendenza attuale.”
John continua, “Le schede stanno diventando più spesse, i fori stano diventando più lunghi, e non funzionano perché ci sono impegni orribili per l’occhio, quindi devono essere rivestiti da dietro. Su un prodotto che abbiamo realizzato un anno fa, potevi avere un pezzo di 12 mils. Sul prodotto che stiamo realizzando per i prodotti di prossima generazione a 56 Gb/s e 112 Gb/s, 6 mils è il massimo per un pezzo. Essere in grado di forare con un livello di precisione così alto su una scheda veramente spessa, in modo costante con la tecnologia convenzionale, è impossibile.”

A causa di quanto sopra, ISU ha dovuto sviluppare un nuovo processo per poter forare fino a un pezzo da 6 mils e farlo ripetutamente. John spiega, “È un pezzo da 4 +/- 2 mils, è profondo ed è straordinario ciò che gli ingegneri di processo sono riusciti a ottenere. Questo, insieme a un alto rapporto di aspetto, [è] la tendenza in corso. 20:1 con un trapano da 0,2 mm è ormai una prassi nelle architetture di networking di fascia alta di oggi.”

ISU ha anche lavorato con i produttori di attrezzature per trapani per migliorare i propri processi di fabbricazione. John dice, “I produttori avevano delle idee molto buone e delle tecniche ottime, ma il software era limitato, quindi ci è voluto un po’ di tempo. I nostri ingegneri hanno dovuto intervenire. Abbiamo dovuto migliorare il nostro controllo della planarità, ma allo stesso tempo dovevamo sviluppare una capacità di rilevamento degli strati interni. Ora ci sono attrezzature che possono farlo, ma abbiamo ancora del lavoro da fare da parte nostra.”

ISU lavora anche con i fornitori di laminati e con i propri clienti per sviluppare nuovi materiali e testarli tramite SI e affidabilità meccanico-termica. “Lavoriamo con i produttori di sostanze chimiche sul rame liscio,” osserva John. “Idealmente quella chimica dovrebbe essere compatibile con tutti i sistemi di resina, ma questo non è possibile. Nessuno produce una soluzione universale non corrosiva che sia compatibile con i materiali di laminato di ogni produttore.”

Le tendenze dello spessore delle schede e delle dimensioni dei pacchetti guidano la maggior parte dello sviluppo che ISU fa al giorno d'oggi. “Cerchiamo sempre di migliorare le nostre capacità di processo con l’evoluzione della tecnologia PCB,” aggiunge. “Ci sono cose che sono più innovative e dobbiamo essere in grado di vedere queste cose arrivare. Alcune di queste cose ci hanno preso quattro anni per svilupparle. Se qualcuno mi avesse detto prima che avevo bisogno di un pezzo da 6 mils, gli avrei detto che erano pazzi.”

Nuove Innovazioni

Nei prossimi due-cinque anni, si verificheranno numerose evoluzioni. John afferma, “Nei PCB multilayer, stiamo trattando ora con linee di trasmissione, ma la densità sarà la nostra prossima grande sfida, in particolare la densità dei BGA. Pensate a tutti i piccoli componenti che vanno nei prodotti a strati—come i telefoni cellulari.”

Nel settore dei prodotti di networking di fascia alta, i componenti continuano a diventare più grandi. “Nei chip di commutazione che vengono costruiti, ogni componente è più grande di dimensioni,” osserva John. “Penso che stiamo raggiungendo un punto in cui vedremo un cambiamento di densità nel formato grande verso un passo molto più stretto, il che aumenterà la densità degli I/O. Il modo in cui costruiamo una PCB oggi non funzionerà. Non so se tra due o cinque anni, ma è in quella finestra temporale. Vedremo un cambiamento su alcuni prodotti di fascia alta che richiederanno davvero alcuni nuovi processi di fabbricazione—tecniche e approcci che non utilizziamo oggi. Sono usati in qualche modo su alcuni prodotti come i telefoni cellulari. Ma le cose che fai su un telefono cellulare, non puoi farle su una scheda di networking. Dovremo sviluppare una combinazione di tecnologie utilizzate in una varietà di settori e capire come realizzare una scheda a 40 strati. Ecco perché penso che la densità guiderà il prossimo set di requisiti.”

L'Impatto di COVID-19

Come per molte altre realtà di produzione, l'effetto completo e a lungo termine di COVID-19 sull'industria delle PCB deve ancora essere valutato.

John spiega, “Penso che l'industria e le persone che ne fanno parte abbiano fatto un lavoro davvero notevole nel supportarsi a vicenda. Poiché ISU ha sede in Corea del Sud, abbiamo vissuto un potenziale impatto. Ci sono stati visitatori da Wuhan che sono venuti a Daegu per un evento, e le persone si sono infettate, e si è diffuso molto rapidamente all'interno di quel gruppo. La nostra fabbrica si trova appena fuori Daegu. Ma la Corea ha adottato un approccio davvero proattivo in termini di test. Sono riusciti a testare e categorizzare le persone molto velocemente. Inizialmente eravamo preoccupati che quando l'epidemia è scoppiata in Corea, avremmo dovuto chiudere per un po'. Ma abbiamo implementato i protocolli simili a quelli raccomandati dal CDC e anche qualcosa in più, e siamo stati di successo.”

“Per noi, l'impatto è stato maggiore per ciò che dobbiamo fare per mantenere le nostre operazioni. Ma non abbiamo impattato i nostri clienti. La nostra catena di approvvigionamento ha visto interruzioni, quindi la nostra produttività è stata ridotta per un po' mentre dovevamo pulire tutto ogni giorno e imparare a vivere in un mondo COVID-19. L'impatto maggiore è stato sulla logistica. La gente non sale più sugli aerei per volare in giro per il mondo. Questi stessi aerei avrebbero trasportato tutte le cose di cui abbiamo bisogno per costruire i prodotti. Essendo in Corea, la maggior parte delle nostre forniture viene trasportata via aerea. Di conseguenza, abbiamo dovuto passare alle spedizioni via mare, il che ha allungato i nostri tempi di consegna. Ogni paese da cui otteniamo i prodotti ha attraversato una fase di chiusura o carenza a quella successiva.”

“I nostri clienti vogliono che spediamo via aerea. Ma non possiamo farlo perché non ci sono aerei disponibili e il tempo di attesa è aumentato a tre giorni. Con questo tipo di ritardo, potremmo anche mettere il prodotto su una nave. Inoltre, le tariffe di spedizione aerea sono aumentate di 3 o 4 volte.”

L'aspetto dell'accaparramento gioca anche un ruolo nell'ambiente attuale dello sviluppo del prodotto. “Alcuni grandi OEM sono andati a comprare capacità e hanno accelerato la consegna delle forniture per cercare di mitigare l'impatto,” cita John. “Questo crea un effetto a catena. Mi preoccupa la reazione a COVID-19 perché hanno accumulato cose e creato irregolarità nella catena di approvvigionamento.”

“Abbiamo accelerato molta produzione a causa di COVID per colmare il vuoto lasciato da alcuni fornitori cinesi. Allo stesso tempo, i nostri clienti stanno cercando di anticipare il problema perché hanno visto l'impatto di COVID mentre si spostava inizialmente dalla Cina all'Italia e ora in Malesia, Thailandia e altri paesi. Due mesi dopo l'esplosione di COVID in Cina, la Malesia è stata colpita e, per un po', non riuscivamo ad ottenere la lamina di rame che veniva dalla Malesia. Il governo ha chiuso tutto.”

“Stiamo avendo difficoltà a ottenere diversi prodotti da diverse parti del mondo. Questi sono i tipi di problemi derivanti da COVID che vanno oltre le operazioni dirette in fabbrica. Siamo fortunati perché siamo classificati come un'impresa infrastrutturale essenziale. Nella nostra fabbrica in California, abbiamo implementato la stessa cosa che è stata implementata in Corea del Sud—scannerizzando termicamente le persone per misurarne la temperatura; facendo indossare a tutti maschere e guanti, o lavandosi le mani e mantenendo il distanziamento sociale all'interno del posto di lavoro. Le persone con lavoro d'ufficio lavorano da casa. Il nostro punto principale è stato mantenere i nostri sforzi di supporto ai clienti. Abbiamo riunioni di stato costanti per informare i nostri clienti su ciò che sta accadendo.”

“La cosa chiave è che nessuno sta togliendo il piede dall'acceleratore. Pensate all'impatto delle infrastrutture sulla rete di comunicazione con tutti che lavorano da remoto. Non siamo attrezzati per avere tutti che lavorano da casa. Pensate a tutte le riunioni che si svolgono su Internet. Cisco ha riferito che Webex non è mai stato così utilizzato.”

E, come hanno notato tutte le agenzie di stampa, l'impatto di COVID va oltre il posto di lavoro. John afferma, “Ci sono quasi 50 milioni di studenti che non vanno a scuola. È stato stimato che un terzo degli studenti non ha letteralmente le risorse per l'apprendimento a casa. Non può essere offerto a 2/3 delle persone e discriminare l'altro terzo.”

A causa di quanto detto, ci sono alcuni aspetti dell'industria che stanno vedendo un alto livello di crescita. “Google Classroom è un prodotto davvero grande, così come la necessità di Chromebook,” spiega John. “E, tutti i nostri grandi clienti di networking stanno andando avanti, così come le aziende cloud. Stanno andando a un ritmo/passo più veloce, perché una nuova realtà sta venendo creata a causa di COVID. E, con alcune persone già meno entusiaste dell'istruzione pubblica, potremmo finire con più apprendimento a distanza e bambini che vengono educati a casa. I prodotti associati a questo diventeranno più complessi, e diventeremo più dipendenti da essi. Il paradigma sta cambiando, e sarà interessante vedere cosa accadrà dopo.”

Riepilogo

L'interfaccia tra il processo di progettazione e quello di fabbricazione è multistrato, e tocca una serie di tecniche di sviluppo del prodotto dal pre-schematico fino alla consegna finale del prodotto. Sfruttare questa interfaccia in tutte le fasi del processo di sviluppo del prodotto garantisce che un prodotto funzioni sia come prototipo che come prodotto finito fino alla fine della sua vita. Con la complessità dei progetti di oggi, e le richieste poste sulla PCB, è imperativo che la relazione tra progettazione e fabbricazione venga implementata fin dall'inizio.

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