ABF continua sendo um ponto crítico de falha para a cadeia de suprimentos de embalagens de IC

A indústria de semicondutores está enfrentando um desafio crescente em sua cadeia de suprimentos, e hoje não estamos falando dos chips em si. O Filme de Construção Ajinomoto (ABF), um componente crítico na embalagem avançada de IC, tornou-se um possível gargalo na produção de processadores de alto desempenho. À medida que a demanda por eletrônicos de ponta continua a aumentar, o mercado de substratos ABF está lutando para acompanhar o ritmo, criando uma situação precária para os fabricantes de chips e seus clientes.

A Importância do ABF na Fabricação de Semicondutores

Como o material mais comum usado em substratos de IC, o ABF é um elo vital entre circuitos integrados e placas de circuito impresso, fornecendo isolamento elétrico, dissipação de calor e distribuição de sinal. Introduzido pela primeira vez em 1999 por Ajinomoto, o ABF rapidamente se tornou o material de escolha para embalar processadores de alto desempenho devido às suas propriedades únicas. O filme, composto por resina epóxi e cargas inorgânicas, oferece estabilidade dimensional excepcional e facilita a criação de circuitos em microescala através de técnicas de fabricação avançadas.

A importância do ABF na eletrônica moderna não pode ser superestimada. É o material preferido para embalar CPUs, GPUs, SoCs e outros componentes avançados que alimentam nossos smartphones, computadores, centros de dados e, cada vez mais, nossos veículos. A capacidade do material de suportar larguras de linha finas e sua compatibilidade com processos aditivos o tornaram indispensável na produção de PCBs de interconexão de alta densidade (HDI) e ultra-HDI.

Crescente Demanda e Crescimento do Mercado de ABF

O mercado de ABF tem visto um crescimento notável nos últimos anos. De acordo com a Thornburg Investment Management, ele crescerá de $832,5 milhões em 2020 para esperados $3,01 bilhões em 2028, refletindo uma Taxa de Crescimento Anual Composta (CAGR) de aproximadamente 17,43%. Esse rápido crescimento no uso de ABF é em grande parte impulsionado pela indústria de semicondutores, embora PCBs de interconexão ultra-alta densidade (UHDI) também serão um motor de crescimento.

5 Fatores Impulsionadores do Aumento da Demanda por ABF

Várias forças estão impulsionando o crescimento na demanda por ABF:

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1. Miniaturização: A busca incansável por dispositivos menores e mais potentes é um dos principais impulsionadores da demanda por ABF. À medida que os componentes diminuem, a necessidade de soluções de embalagem avançadas que possam lidar com densidades maiores e pitches mais finos aumenta. Os smartphones modernos, por exemplo, possuem mais poder de computação do que os primeiros supercomputadores em um dispositivo que cabe no bolso. Esse nível de miniaturização só é possível com materiais de embalagem avançados como o ABF, que permitem as interconexões intrincadas requeridas em designs tão compactos. 
2. Tecnologia 5G: O 5G requer semicondutores avançados capazes de processar enormes quantidades de dados em altas velocidades. Os substratos ABF são críticos na embalagem desses chips, possibilitando a comunicação ultra-rápida e de baixa latência que o 5G promete. As excelentes propriedades elétricas do ABF o tornam bem adequado para aplicações 5G, onde a integridade do sinal é crucial. À medida que dispositivos e infraestruturas habilitados para 5G continuam a ser lançados, espera-se que a demanda por ABF nessas aplicações cresça significativamente.
3. Sustentabilidade: O ABF é considerado uma opção mais amigável ao meio ambiente em comparação com materiais tradicionais devido à sua capacidade de suportar designs mais eficientes e reduzir o uso geral de materiais. Os substratos ABF também contribuem para a sustentabilidade ao possibilitar designs de chips mais eficientes que consomem menos energia. Isso prolonga a vida útil da bateria de dispositivos portáteis e reduz o consumo geral de energia de centros de dados e outras instalações de computação em grande escala.
4. Veículos Elétricos (VEs): Os VEs modernos dependem de uma multiplicidade de sensores e processadores para gerenciar tudo, desde o desempenho da bateria até a condução autônoma. Os chips de alto desempenho necessários para essas aplicações frequentemente dependem de substratos ABF para sua embalagem. Sistemas avançados de assistência ao motorista (ADAS) e tecnologias de condução autônoma requerem processadores sofisticados. A capacidade do ABF de suportar esses chips complexos e de alta potência o torna um facilitador crucial do avanço da tecnologia VE. 
5. Inteligência Artificial: A explosão da IA é outra força poderosa impulsionando a crescente demanda por ABF. Aceleradores de IA e processadores especializados em aprendizado de máquina estão expandindo os limites do design de chips, exigindo soluções avançadas de embalagem para gerenciar a dissipação de calor e a integridade do sinal. Os substratos ABF são frequentemente o material de escolha para essas aplicações de ponta, alimentando ainda mais a demanda pelo material.

Desafios Enfrentados pela Indústria ABF

Com o papel crítico da ABF na produção moderna de chips e a crescente demanda impulsionada por múltiplas tendências, os fabricantes de ABF enfrentam vários desafios que ameaçam sua capacidade de produzir toda a ABF que a indústria estará demandando. Esses desafios incluem:

Flutuação dos Preços de Matérias-Primas: A indústria de ABF depende de matérias-primas como poliimida e folha de cobre. Os preços desses materiais podem ser voláteis, tornando difícil para os fabricantes prever custos e manter margens de lucro.

Concorrência Intensa: O mercado global de substratos ABF é dominado por um punhado de players do Japão, Taiwan, China e Coreia do Sul. Os principais fabricantes incluem Unimicron, Ibieen, Nanya PCB, Shinko Electric Industries, Kinsus, AT&S, Semco e Kyocera, com os oito principais players representando mais de 85% da participação de mercado global. Essa dominação por um pequeno grupo de grandes players torna desafiador para novos entrantes ganhar um ponto de apoio no mercado.

Requisitos Regulatórios Rigorosos: Os fabricantes devem cumprir requisitos regulatórios estritos, particularmente nas áreas de segurança e impacto ambiental. Regulamentações como RoHS e REACH restringem o uso de certos químicos e materiais, aumentando os custos e complicando a conformidade para fabricantes menores. Um investimento significativo em testes e certificação é necessário para atender a esses padrões regulatórios.

Complexidade Técnica: Produzir ABF é um processo complexo que requer equipamentos avançados e pessoal altamente qualificado. Essa complexidade pode ser uma barreira para fabricantes menores que não possuem os recursos ou a expertise necessária. Além disso, desenvolver novos produtos ABF com propriedades melhoradas – como condutividade térmica e flexibilidade – requer um investimento substancial em pesquisa e desenvolvimento.

Perspectiva Futura

À medida que o futuro se desdobra, a indústria de ABF deve navegar por uma paisagem complexa de demanda crescente, desafios técnicos e riscos na cadeia de suprimentos. Expandir a capacidade e desenvolver novas tecnologias de produção será crucial para atender às necessidades contínuas da indústria de chips. A colaboração entre os produtores de ABF, fabricantes de chips e clientes finais será essencial para alinhar a produção com a demanda futura.

Os substratos ABF continuam essenciais para o avanço da tecnologia de semicondutores. À medida que expandimos os limites do poder de computação e da miniaturização de dispositivos, a importância dessa película frequentemente negligenciada só aumenta. Enfrentar os desafios da cadeia de suprimentos na produção de ABF será chave para possibilitar a próxima geração de inovações eletrônicas.