ABF pozostaje kluczowym punktem krytycznym w łańcuchu dostaw opakowań układów scalonych

Przemysł półprzewodnikowy stoi przed rosnącym wyzwaniem w swoim łańcuchu dostaw, a dziś nie mówimy o samych chipach. Ajinomoto Build-up Film (ABF), kluczowy komponent w zaawansowanym pakowaniu układów scalonych, stał się potencjalnym wąskim gardłem w produkcji wysokowydajnych procesorów. W miarę jak popyt na najnowocześniejszą elektronikę nadal rośnie, rynek substratów ABF ma trudności z nadążeniem, tworząc niepewną sytuację dla producentów chipów i ich klientów.

Znaczenie ABF w produkcji półprzewodników

Jako najczęściej używany materiał w substratach IC, ABF jest kluczowym łącznikiem między układami scalonymi a płytkami drukowanymi, zapewniając izolację elektryczną, rozpraszanie ciepła i dystrybucję sygnału. Po raz pierwszy wprowadzony w 1999 roku przez Ajinomoto, ABF szybko stał się materiałem wyboru do pakowania wysokowydajnych procesorów dzięki swoim unikalnym właściwościom. Film, składający się z żywicy epoksydowej i nieorganicznych wypełniaczy, oferuje wyjątkową stabilność wymiarową i ułatwia tworzenie mikroskalowych obwodów za pomocą zaawansowanych technik produkcyjnych.

Znaczenie ABF we współczesnej elektronice jest nie do przecenienia. To materiał pierwszego wyboru do pakowania CPU, GPU, SoC i innych zaawansowanych komponentów, które zasilają nasze smartfony, komputery, centra danych i coraz częściej nasze pojazdy. Zdolność materiału do wspierania cienkich linii oraz jego kompatybilność z procesami addytywnymi uczyniły go niezbędnym w produkcji płyt PCB o wysokiej gęstości połączeń (HDI) oraz ultra-HDI.

Rośnie zapotrzebowanie na ABF i wzrost rynku

Rynek ABF odnotował znaczący wzrost w ciągu ostatnich kilku lat. Według Thornburg Investment Management, wzrośnie on z 832,5 miliona dolarów w 2020 roku do przewidywanych 3,01 miliarda dolarów w 2028 roku, co odzwierciedla skomplikowany roczny wskaźnik wzrostu (CAGR) na poziomie około 17,43%. Ten szybki wzrost użycia ABF jest w dużej mierze napędzany przez przemysł półprzewodnikowy, chociaż płyty PCB o ultra-wysokiej gęstości połączeń (UHDI) będą również napędzać wzrost.

5 czynników zwiększających zapotrzebowanie na ABF

Kilka sił napędza wzrost zapotrzebowania na ABF:

1. Miniaturyzacja: Nieustanny nacisk na tworzenie mniejszych, bardziej zaawansowanych urządzeń jest kluczowym czynnikiem napędzającym zapotrzebowanie na ABF. W miarę jak komponenty się zmniejszają, rośnie potrzeba zaawansowanych rozwiązań pakowania, które mogą obsługiwać wyższe gęstości i drobniejsze rozstawy. Nowoczesne smartfony, na przykład, mają więcej mocy obliczeniowej niż wczesne superkomputery, mieszcząc się przy tym w kieszeni. Taki poziom miniaturyzacji jest możliwy tylko dzięki zaawansowanym materiałom pakującym, takim jak ABF, które umożliwiają skomplikowane połączenia wymagane w tak kompaktowych projektach.
2. Technologia 5G: 5G wymaga zaawansowanych półprzewodników zdolnych do przetwarzania ogromnych ilości danych z wysoką prędkością. Substraty ABF są kluczowe w pakowaniu tych chipów, umożliwiając ultrabłyskawiczną komunikację o niskiej latencji, którą obiecuje 5G. Doskonałe właściwości elektryczne ABF sprawiają, że jest on doskonale przystosowany do aplikacji 5G, gdzie integralność sygnału jest kluczowa. W miarę jak urządzenia i infrastruktura z obsługą 5G nadal są wdrażane, oczekuje się znacznego wzrostu zapotrzebowania na ABF w tych aplikacjach.
3. Zrównoważony rozwój: ABF jest uważany za opcję bardziej przyjazną dla środowiska w porównaniu z tradycyjnymi materiałami, dzięki swojej zdolności do wspierania bardziej efektywnych projektów i redukcji ogólnego zużycia materiałów. Substraty ABF przyczyniają się również do zrównoważonego rozwoju, umożliwiając bardziej efektywne projekty układów scalonych, które zużywają mniej energii. Przedłuża to żywotność baterii przenośnych urządzeń i redukuje ogólne zużycie energii w centrach danych i innych dużych instalacjach obliczeniowych. 
4. Pojazdy elektryczne (EV): Współczesne pojazdy elektryczne polegają na wielu czujnikach i procesorach do zarządzania wszystkim, od wydajności baterii po autonomiczną jazdę. Wysokowydajne układy scalone wymagane do tych zastosowań często zależą od substratów ABF do ich pakowania. Zaawansowane systemy wspomagania kierowcy (ADAS) i technologie autonomicznej jazdy wymagają skomplikowanych procesorów. Zdolność ABF do wspierania tych złożonych, wysokomocowych układów sprawia, że jest kluczowym czynnikiem umożliwiającym postęp technologiczny w technologii EV. 
5. Sztuczna inteligencja: Eksplozja AI jest kolejną potężną siłą napędzającą rosnące zapotrzebowanie na ABF. Akceleratory AI i specjalizowane procesory do uczenia maszynowego przesuwają granice projektowania układów scalonych, wymagając zaawansowanych rozwiązań pakowania do zarządzania rozpraszaniem ciepła i integralnością sygnału. Substraty ABF są często materiałem wyboru dla tych przełomowych zastosowań, co dodatkowo napędza popyt na materiał.

Wyzwania stojące przed branżą ABF

Z kluczową rolą ABF w nowoczesnej produkcji chipów i rosnącym popytem napędzanym przez wiele trendów, producenci ABF stają przed kilkoma wyzwaniami, które zagrażają ich zdolności do wyprodukowania całego ABF, którego będzie wymagał przemysł. Do tych wyzwań należą:

Zmienne ceny surowców: Przemysł ABF opiera się na surowcach takich jak polimid i folia miedziana. Ceny tych materiałów mogą być zmienne, co utrudnia producentom przewidywanie kosztów i utrzymanie marż zysku.

Intensywna konkurencja: Globalny rynek substratów ABF jest zdominowany przez kilku graczy z Japonii, Tajwanu, Chin i Korei Południowej. Do głównych producentów należą Unimicron, Ibieen, Nanya PCB, Shinko Electric Industries, Kinsus, AT&S, Semco i Kyocera, przy czym ośmiu czołowych graczy odpowiada za ponad 85% udziału w rynku globalnym. Dominacja kilku dużych graczy sprawia, że dla nowych uczestników rynku trudno jest zdobyć pozycję.

Ścisłe wymogi regulacyjne: Producenci muszą przestrzegać ścisłych wymogów regulacyjnych, szczególnie w obszarach bezpieczeństwa i wpływu na środowisko. Regulacje takie jak RoHS i REACH ograniczają użycie niektórych chemikaliów i materiałów, zwiększając koszty i komplikując przestrzeganie przepisów dla mniejszych producentów. Znaczne inwestycje w testowanie i certyfikację są niezbędne, aby spełnić te normy regulacyjne.

Złożoność Techniczna: Produkcja ABF to skomplikowany proces wymagający zaawansowanego sprzętu i wysoce wykwalifikowanego personelu. Ta złożoność może stanowić barierę dla mniejszych producentów, którzy nie dysponują niezbędnymi zasobami lub wiedzą specjalistyczną. Ponadto, rozwijanie nowych produktów ABF o ulepszonych właściwościach – takich jak przewodność cieplna i elastyczność – wymaga znaczących inwestycji w badania i rozwój.

Przyszłe Perspektywy

W miarę jak przyszłość się rozwinie, branża ABF będzie musiała nawigować przez skomplikowany krajobraz rosnącego popytu, wyzwań technicznych i ryzyka w łańcuchu dostaw. Rozbudowa zdolności produkcyjnych i rozwijanie nowych technologii produkcji będą kluczowe dla zaspokojenia bieżących potrzeb przemysłu chipów. Współpraca między producentami ABF, producentami chipów i klientami końcowymi będzie niezbędna dla dostosowania produkcji do przyszłego popytu.

Substraty ABF pozostają kluczowe dla rozwoju technologii półprzewodnikowych. Popychając granice mocy obliczeniowej i miniaturyzacji urządzeń, znaczenie tego często pomijanego filmu tylko rośnie. Adresowanie wyzwań łańcucha dostaw w produkcji ABF będzie kluczowe dla umożliwienia następnej generacji innowacji elektronicznych.