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 CI, 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 CI, 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 pela 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 exagerada. 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 do 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 de Aumento da Demanda por ABF

Várias forças estão impulsionando o crescimento na demanda por ABF:

1. Miniaturização: A busca incessante por dispositivos menores e mais potentes é um dos principais impulsionadores da demanda por ABF. À medida que os componentes diminuem, aumenta a necessidade de soluções de embalagem avançadas que possam lidar com densidades maiores e pitches mais finos. 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 de 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 desafiam 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 globalmente. 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 custos e complicando a conformidade para fabricantes menores. 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 desenrola, 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 permanecem vitais para o avanço da tecnologia de semicondutores. À medida que empurramos os limites do poder de computação e da miniaturização de dispositivos, a importância deste filme, muitas vezes negligenciado, só aumenta. Enfrentar os desafios da cadeia de suprimentos na produção de ABF será chave para habilitar a próxima geração de inovações eletrônicas.