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ウェハーファブの容量が増加する中、新しいパッケージング容量はどこにあるのか?
半導体産業は大きな変化を経験しています。より高速で効率的な電子機器への需要が高まる中、企業は生産を増やして需要に応えようとしています。しかし、この成長を支える新しいパッケージング能力はどこから来るのか、という大きな疑問が浮上しています。先進的なパッケージング技術は、ウェハー生産を最終的な半導体製品に接続するために不可欠です。この開発が産業の未来を左右します。この記事では、インテル、TSMC、サムスンなどの主要プレイヤーに焦点を当て、先進的なパッケージングの現状と、今後の課題と機会について考察します。 ウェハー製造と先進パッケージングの拡大するフロンティア 半導体産業は、より小さく、より速く、より強力なチップを求める絶え間ない追求によって、急速な成長軌道にあります。ウェハー製造は、これらの要求に対応するために拡大しています。企業は新しいファブに数十億ドルを投資し、製造プロセスを進化させ、技術の限界を押し広げています。 近年、 TSMC(台湾セミコンダクターマニュファクチャリングカンパニー)や Samsungなどの大手企業が、製造能力の向上に大きな進歩を遂げています。TSMCは、最先端の5nmおよび3nmプロセスノードで先陣を切り、Samsungは3nm GAA(Gate-All-Around)技術で先頭に立っています。これらの革新は、次世代の高性能コンピューティング、AI、モバイルデバイスを可能にする上で重要です。 しかし、ウェハー製造が急速に拡大している一方で、半導体製造の重要な側面である先進パッケージングはしばしば注目されます。 半導体業界の大手であるIntelは、拡大するウェハー生産に対応するために、先進パッケージング技術への投資を強化しています。その主要プロジェクトの一つが、マレーシアのペナンに最先端のパッケージング施設を建設することです。 Intelの副社長であるRobin Martin氏は最近、この新しい施設がIntelの先進的な3Dパッケージングの主要センターになると共有しました。ペナン工場は、3D Foveros技術に焦点を当てた、Intelの2.5D/3Dパッケージング能力を強化する大規模な計画の一部です。 Intelは、3D Foverosの生産能力を大幅に増加させる計画で、2025年までに4倍にすることを目指しています。この能力の向上は、高性能コンピューティングやAIアプリケーションの需要が高まる中、Intelの進化する半導体製品の範囲をサポートします。 2年前、Intelはニューメキシコ州での先進パッケージング能力の拡張に35億ドルを投資すると発表し、そのプロジェクトは現在も進行中です。ペナンの施設は、この拡張を補完するもので、アメリカのオレゴン州やニューメキシコ州の他の主要サイトとともに機能します。 ウェハー製造と先進パッケージングについて理解する ウェハー製造とは何か? ウェハー製造、またはウェハー・ファブは、半導体を作る上での重要な段階です。純粋なシリコン結晶を薄いウェハーにスライスして始まります。このプロセスには、絶縁のためのシリコン二酸化層の成長、回路パターンを定義するためのフォトレジストの適用と露光、シリコンのエッチング、電気特性を変更するためのドーピング、コンポーネント用の薄膜の堆積、接続用の金属層の追加が含まれます。製造後、ウェハーはテストされ、パッケージングの準備が整います。 先進パッケージングとは何か? アドバンスドパッケージングは、半導体チップが製造された後にそれらを封入し接続するプロセスです。これにより、チップが最終製品で適切に機能することを保証します。2.5Dパッケージングは、高密度リンクを備えたベースレイヤー上に複数のチップを並べて配置し、通信を強化します。3Dパッケージングは、チップを垂直に積み重ね、よりコンパクトで効率的な設計を可能にします。ファンアウトパッケージングは、チップの接続ポイントをその端から延長し、信号管理を簡素化します。チップ・オン・ウェハー・オン・サブストレート(CoWoS)は、チップをウェハー上に取り付け、その後ベースレイヤーに取り付けることで、高速接続を実現します。埋め込みマルチダイインターコネクトブリッジ(EMIB)は、小さなブリッジを使用して単一のパッケージ内のチップを接続し、パフォーマンスを向上させ、遅延を減少させます。システム・イン・パッケージ(SiP)は、複数の機能とチップを1つのパッケージに組み合わせ、複雑なシステムをよりコンパクトで効率的にします。
リショアリングと地域化:サプライチェーンのリスクとリードタイムを軽減する
今日の相互接続された世界では、多くの企業が製品の製造地を再考しています。過去数十年にわたり、低い労働コストを持つ国への生産のオフショアリングが一般的でした。しかし、製造業務を本国に近づける、いわゆる リショアリングや生産の地域化という動きが高まっています。このシフトは、サプライチェーンのリスクを減らし、リードタイムを短縮し、ビジネスをより回復力があり効率的にすることを目指しています。 リショアリングは、製造および生産を会社の本国に戻すことを意味します。例えば、以前は中国で製品を製造していたアメリカに拠点を置く会社が、生産を米国に戻す場合があります。 地域化は、遠く離れた国や地域ではなく、近隣の国や地域に製造を移転することを指します。例えば、ヨーロッパの会社がアジアから東ヨーロッパに生産を移す場合があります。これは時に「ニアショアリング」や「フレンドショアリング」と呼ばれることがあります。 企業がリショアリングと地域化を行う理由 グローバルな電子ブランドのために働くバイヤーとして、遠隔地での製造に伴う課題を直接経験してきました。ここでは、リショアリングと地域化がなぜこれほど重要になったのか、その主な理由をいくつか紹介します: リードタイム:バイヤーとして直面した最も重要な問題の一つが、遠隔地の国々から部品を調達する際の長いリードタイムです。配送遅延、税関での保留、その他の物流上の課題がリードタイムを延長させ、迅速に顧客の要求を満たすことを困難にします。リショアリングや地域化生産により、企業はこれらのリードタイムを大幅に短縮し、製品がより速く市場に出ることを保証できます。 品質管理:オフショア生産を扱う際に遭遇した別の課題は、高品質基準の維持です。コミュニケーションの障壁、文化的な違い、物理的な距離、異なるタイムゾーンが製造プロセスの監視を難しくします。生産を国内に近づけることで、企業は品質管理を改善し、最終製品が望ましい基準を満たすことを保証できます。 コストの考慮:オフショア生産は労働コストが低いという利点があるかもしれませんが、私が気づいたことは、送料、関税、国際規制への準拠などの他の費用がこれらの節約を相殺する可能性があるということです。さらに、低コスト労働力への依存は、自動化や技術の進歩によってますます問題視されており、リショアリングをより実行可能でコスト効果の高いオプションにしています。 規制の遵守:各国の規制や基準をナビゲートすることは、私が管理しなければならなかった複雑なタスクです。地元での製造は、地方の法律を遵守することを簡素化し、法的な問題のリスクを減らします。 市場の反応性:私の役割で、消費者の需要と市場のトレンドの変化に迅速に対応することがいかに重要かを見てきました。最終市場に近い場所で商品を生産することで、より大きな機動性とより速い反応時間を実現でき、これが大きな競争上の優位性となることがあります。 サプライチェーンのリスク:2021年のスエズ運河の封鎖は、グローバルサプライチェーンの脆弱性を露呈しました。エバーギブンのコンテナ船によるこの重要な航路の障害は、大量の船のバックログを引き起こし、世界中の商品の配送遅延を引き起こしました。この事件は、特定の輸送ルートに大きく依存するリスクと、単一の失敗点の可能性を浮き彫りにしました。輸送ルートとモードを多様化することで、企業はこれらのリスクをより良く管理し、運用の継続性を確保できます。 戦略的取り組み:「メイク・イン・インディア」のような取り組みは、生産の地域化に向けた世界的なシフトをさらに強調しています。バイヤーとして、これらのプログラムが企業に地元の製造への投資を促し、国内経済を支援するだけでなく、グローバルな供給チェーンへの依存を減らすことを奨励しているのを見てきました。 たとえば、「メイク・イン・インディア」イニシアチブは、企業がインドに生産施設を設立するよう促し、地域の製造業のハブとしての地位を確立しています。このシフトは、供給チェーンを地域化しようとする企業にとって、より速い納期、地元での雇用創出、地域内での市場アクセスの向上という、主要な利点を支援します。 リショアリングと地域化のメリット 私の経験から、リショアリングと生産の地域化のメリットは明らかです: 強化された柔軟性:企業は市場の変化や顧客の要求により迅速に対応できます。供給チェーンが短いと、ターンアラウンドタイムが速くなり、市場の変動に適応する能力が向上します。 改善された持続可能性:供給チェーンが短いことで、長距離輸送に関連する環境への影響が減少します。また、企業は供給業者をより密接に監視することで、より持続可能で倫理的な実践を確保することもできます。 ジョブ創出: リショアリングは母国での雇用を創出し、地元経済を後押しします。これにより消費者支出が増加し、より強固な国内市場が形成される可能性があります。
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ブロックチェーン:偽造部品に対する新しい保安官
誰もが経験したくない最悪のシナリオです:最新製品の部品バッチに偽造品が含まれていることが発覚し、システム障害、安全上の危険、そしてPRの悪夢といった目まぐるしい一連の潜在的な結果に直面することに気づきます。 残念ながら、このシナリオは多くの人にとって悪夢ではなく現実です。業界団体の推定によると、 偽造電子部品は、米国の半導体企業に年間75億ドル以上の損失をもたらしている可能性があります。米軍でさえこの問題から免れておらず、ペンタゴンは予備部品の15%が偽造の可能性があると推定しています。 偽造品のジレンマ この問題は新しいものではなく、 悪化の一途をたどっています。最近の調査 によると、業界の専門家の85%以上が、偽造部品を自社にとって主要な問題または重大な問題と考えています。COVID-19パンデミックは火に油を注ぐ形となり、部品不足により多くの人々が信頼性の低い、非公認の部品リセラーやブローカーに頼るようになりました。 これらの偽造部品は、単なる安価な模倣品以上のものであることがよくあります。それらは、再マーキングされたリサイクルコンポーネントや、本物のように見えるように設計された完全に偽の部品であることが多いです。シンプルな受動部品から複雑な集積回路に至るまで様々で、検出は非常に困難です。 台湾セミコンダクターのフィールドアプリケーションエンジニアリングディレクターであるKevin Parmenterによると、「偽造業者とブローカーは常により洗練されています。部品は求めている情報がマークされているが間遍な部品であることもあります。また、ダイがない、間遍なダイがある、あるいは正しいサプライヤーからの「不良品」である可能性もあります。」 実際の影響 偽造部品を使用することの結果は深刻です。商業セクターでは、偽造部品は製品の故障、安全上の問題、そして重大な財務的損失につながる可能性があります。偽造コンポーネントが医療機器の機能不全や自動車の安全システムの故障を引き起こした場合の影響を想像してみてください。人命と法的な影響のコストは計り知れません。 2012年には、 アメリカ合衆国上院軍事委員会の調査が、空軍の最大の貨物機、特殊作戦用ヘリコプター向けの組み立て品、および海軍の監視機に、中国からの偽造電子部品が見つかったことを明らかにしました。これらの事件が壊滅的な失敗につながることはありませんでしたが、重要なシステムへの潜在的なリスクを浮き彫りにしました。 では、誠実な電子技術の専門家はどうすればよいのでしょうか? ここで登場するのがブロックチェーン技術です。これは、供給チェーンの荒野を一掃すると約束する新しい保安官です。 ブロックチェーン101:ビットコインだけではない ブロックチェーンについては、暗号通貨と関連して聞いたことがあるかもしれませんが、それ以上のものです。その核心において、ブロックチェーンは分散型の分散台帳技術であり、複数のコンピューター間で取引を記録します。これを、消去や変更ができないデジタルの台帳と考えてください – データに対する永久マーカーのようなものです。
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7つの主要なコンポーネントディストリビューターが電子イノベーションを推進
想像してみてください:ある設計エンジニアが、画期的な医療機器のプロトタイプを完成させるために夜遅くまで働いています。ふとした閃きで、設計の課題を解決するために特定のマイクロコントローラーが急速に必要になることに気づきます。彼女はどうするでしょうか?誰に頼るでしょうか?もちろん、電子部品のディストリビューターです。 今日では数千もの部品ディストリビューターが存在し、多くの地域専門のサプライヤーも含まれています。この記事では、世界をリードする7つの主要なディストリビューターを見ていきます。これらの企業は、技術産業を支える基本的な構成要素の大部分を供給しています。 一線を画す7つの主要ディストリビューター 群衆から際立つためには、充実した倉庫だけでは不十分です。トップディストリビューターは、技術的な能力、物流の専門知識、顧客中心のサービスを組み合わせた、多面的なパートナーであり、欠かせない味方へと進化しています。彼らは、スピード、信頼性、適応性をもって、非常にダイナミックなグローバル市場のニーズに合わせて運営を微調整しています。それでは、そのうちの7つを詳しく見ていきましょう: Arrow Electronics: コロラド州センテニアルに本社を置くArrowは、世界で最も大きなディストリビューターの一つであり、90カ国にまたがるグローバルネットワークを誇っています。同社の秘密兵器は何か?Arrowの インテリジェントサプライチェーンサービスは、AIと分析を活用して、製造業者の生産ラインがスムーズに稼働し続けるよう支援します。 Avnet: アリゾナ州フェニックスに拠点を置くAvnetは、古き良き経験と新しい考え方を組み合わせています。彼らの設計およびサプライチェーンサービスは、エンドツーエンドのサポートを求める企業に魅力的です。Amazon Web Services (AWS)とのパートナーシップが、Avnetの IoTConnectプラットフォームの背後にあり、OEMのIoT実装を加速するための、事前設定され管理されたAWS IoTおよびクラウドサービスを含んでいます。 Digi-Key Electronics: ミネソタ州シーフリバーフォールズに拠点を置くDigi-Keyは、部品が急速に必要な人々にとって人気の選択肢です。その膨大な在庫( Octopartにリストされた1100万以上の部品)と迅速な配送は、数え切れないほどのプロジェクトを遅延から救ってきました。Digi-Keyは、顧客満足へのコミットメントを認められ、Littelfuseから2023年のグローバルハイサービスディストリビューター・オブ・ザ・イヤー賞を受賞しました。 Future
ストライキ、ハリケーン、台風がサプライチェーンを停止させた時の対処法
私たちの相互接続された世界では、サプライチェーンは世界貿易の重要な動脈として機能しています。しかし、ハリケーンや台風のような自然災害や、ストライキのような人為的要因によって、大きな脆弱性を持っていることも事実です。これらのイベントは生産を停止させ、出荷を遅らせ、大きな財務損失を引き起こす可能性があります。強靭なサプライチェーンを構築することは、戦略的な利点だけでなく、必要不可欠です。この記事では、サプライチェーンのレジリエンスの重要な要素を探り、その重要性を示す実用的な例とデータを提供します。 混乱の種類とその影響 混乱の種類 影響(規模/コスト) 頻度 自然災害 ハリケーン、地震、洪水のような自然災害は、インフラに広範な損害を与え、生産を停止させることがあります。例えば、2011年の日本の地震と津波は、推定 $2100億ドルの損害 1を引き起こしました。 サプライチェーンの56%が毎年自然災害による混乱を経験しています 2. パンデミック COVID-19パンデミックは、広範囲にわたるサプライチェーンの混乱を引き起こし、5年間で推定 $28兆ドルの世界経済への影響がありました 3. 2%の年もあります。パンデミックの頻度は予測しにくいですが、COVID-19 4で見られたように、その影響は深刻です。 サイバー攻撃 サイバー攻撃はITシステムを混乱させることでサプライチェーンを麻痺させることがあります。2017年のNotPetyaサイバー攻撃は、全世界で $10億の損害を引き起こしました
GaNおよびSiC半導体の成長見通し
半導体業界は、窒化ガリウム(GaN)と炭化ケイ素(SiC)で大いに盛り上がっています。GaNとSiCが、長年のシリコンの独占を覆す準備ができているとのことです。電気自動車、再生可能エネルギー、消費者向け電子機器を含む主要産業に既に影響を与えている、効率と性能の大幅な向上について話しているので、注目されています。 これがなぜ大きな話題なのか?よりコンパクトで、強力で、エネルギー効率の高いデバイスに向かって競争が激化する中、古いシリコンの働き手ではもはや役不足です。GaNとSiCは?それらは、電力システムを超充電し、効率を向上させ、10年前には夢にも思わなかった革新を解き放つ可能性を持つ新しい才能です。これらを反映して、GaNとSiCの市場は急速に成長しています。 市場規模と成長予測 数字を見てみましょう。 Fact.MRによると、GaNおよびSiC半導体市場は、2024年の推定$1.4 billionから2034年には$11 billionに拡大すると予測されており、複合年間成長率(CAGR)は 22.9%になるとされています。 Future Market Insights(FMI)はさらに楽観的な見通しを提供しており、2024年から2034年にかけてのCAGRが 27.1%で成長し、市場規模が$23.7 billionに達すると推定しています(図1参照)。 ワイドバンドギャップ材料とは何か? ワイドバンドギャップ(WBG)材料(主にGaNおよびSiC)は、半導体技術の最前線にあります。これらの材料は、さまざまなディスクリートコンポーネント、パワーモジュール、および 集積回路を作成するために使用されます。"ワイドバンドギャップ"という用語は、これらの材料の価電子帯と伝導帯の間の大きなエネルギーギャップを指し、通常はシリコンの1.1 eVよりも高い3 eV以上です。 ワイドバンドギャップ材料の利点 WBG材料の大きな利点の一つは、ブレークダウンが発生する前にはるかに強い電場に耐える能力です。GaNとSiCは、シリコンよりも約10倍高いブレークダウン電場を誇ります。この特性と広いバンドギャップを組み合わせることで、これらの材料から作られたデバイスは、従来のシリコンベースの半導体よりも高い電圧、温度、周波数で動作することができます。
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