ABF остается критическим узким местом в цепочке поставок упаковки интегральных схем

Промышленность полупроводников сталкивается с растущей проблемой в своей цепочке поставок, и сегодня речь идет не о самих чипах. Пленка Ajinomoto Build-up Film (ABF), критически важный компонент в передовой упаковке интегральных схем, стала потенциальным узким местом в производстве высокопроизводительных процессоров. По мере того как спрос на передовую электронику продолжает расти, рынок подложек ABF испытывает трудности с поддержанием темпа, создавая опасную ситуацию для производителей чипов и их клиентов.

Важность ABF в производстве полупроводников

Как наиболее распространенный материал, используемый в подложках ИС, ABF является жизненно важным звеном между интегральными схемами и печатными платами, обеспечивая электрическую изоляцию, рассеивание тепла и распределение сигналов. Впервые представленная в 1999 году компанией Ajinomoto, ABF быстро стала материалом выбора для упаковки высокопроизводительных процессоров благодаря своим уникальным свойствам. Пленка, состоящая из эпоксидной смолы и неорганических наполнителей, обладает исключительной размерной стабильностью и способствует созданию микромасштабных схем с помощью передовых производственных технологий.

Важность ABF в современной электронике невозможно переоценить. Это основной материал для упаковки ЦПУ, ГПУ, SoC и других передовых компонентов, которые питают наши смартфоны, компьютеры, центры обработки данных и, все чаще, наши транспортные средства. Способность материала поддерживать тонкие линии ширины и его совместимость с добавочными процессами сделали его незаменимым в производстве печатных плат высокой плотности соединений (HDI) и сверхвысокой плотности соединений (ultra-HDI).

Растущий спрос на ABF и рост рынка

Рынок ABF за последние несколько лет показал замечательный рост. Согласно Thornburg Investment Management, он вырастет с $832.5 миллионов в 2020 году до ожидаемых $3.01 миллиарда в 2028 году, что отражает среднегодовой темп роста (CAGR) примерно 17.43%. Этот быстрый рост использования ABF во многом обусловлен полупроводниковой промышленностью, хотя печатные платы сверхвысокой плотности соединений (UHDI) также будут способствовать росту.

5 факторов увеличения спроса на ABF

Несколько сил способствуют росту спроса на ABF:

1. Миниатюризация: Непрекращающееся стремление к созданию более маленьких и мощных устройств является ключевым фактором спроса на ABF. По мере уменьшения размеров компонентов возрастает потребность в передовых решениях упаковки, способных обрабатывать более высокие плотности и более мелкие шаги. Современные смартфоны, например, обладают большей вычислительной мощностью, чем ранние суперкомпьютеры, и при этом помещаются в карман. Такой уровень миниатюризации возможен только с использованием передовых материалов упаковки, таких как ABF, которые позволяют создавать сложные взаимосвязи, необходимые в таких компактных конструкциях.
2. Технология 5G: Для 5G требуются передовые полупроводники, способные обрабатывать огромные объемы данных на высоких скоростях. Подложки ABF критически важны для упаковки этих чипов, обеспечивая сверхбыструю коммуникацию с низкой задержкой, которую обещает 5G. Отличные электрические свойства ABF делают его идеально подходящим для приложений 5G, где критически важно сохранение целостности сигнала. По мере продолжения развертывания устройств и инфраструктуры, поддерживающих 5G, ожидается значительный рост спроса на ABF в этих приложениях.
3. Устойчивость: ABF считается более экологичным вариантом по сравнению с традиционными материалами благодаря своей способности поддерживать более эффективные конструкции и сокращать общее использование материалов. Подложки ABF также способствуют устойчивости, позволяя создавать более эффективные чипы, которые потребляют меньше энергии. Это увеличивает время работы батареи портативных устройств и снижает общее энергопотребление центров обработки данных и других крупномасштабных вычислительных установок. 
4. Электромобили (EV): Современные электромобили полагаются на множество датчиков и процессоров для управления всем, от производительности батареи до автономного вождения. Высокопроизводительные чипы, необходимые для этих приложений, часто зависят от подложек ABF для их упаковки. Системы помощи водителю при вождении (ADAS) и технологии автономного вождения требуют сложных процессоров. Способность ABF поддерживать эти сложные, высокомощные чипы делает его ключевым элементом для продвижения технологии EV. 
5. Искусственный интеллект: Взрывной рост ИИ является еще одной мощной силой, стимулирующей растущий спрос на ABF. Ускорители ИИ и специализированные процессоры для машинного обучения сдвигают границы дизайна чипов, требуя передовых решений для упаковки для управления рассеиванием тепла и целостностью сигнала. Подложки ABF часто являются материалом выбора для этих передовых приложений, дополнительно стимулируя спрос на материал.

Проблемы, с которыми сталкивается индустрия ABF

С критической ролью ABF в современном производстве чипов и растущим спросом, обусловленным множеством тенденций, производители ABF сталкиваются с несколькими проблемами, которые угрожают их способности удовлетворить весь спрос на ABF, который будет предъявлять индустрия. К этим проблемам относятся:

Колебания цен на сырье: Индустрия ABF зависит от сырьевых материалов, таких как полиимид и медная фольга. Цены на эти материалы могут быть нестабильными, что затрудняет производителям прогнозирование затрат и поддержание уровня прибыли.

Жесткая конкуренция: Глобальный рынок подложек ABF контролируется несколькими крупными игроками из Японии, Тайваня, Китая и Южной Кореи. К крупным производителям относятся Unimicron, Ibieen, Nanya PCB, Shinko Electric Industries, Kinsus, AT&S, Semco и Kyocera, при этом восемь крупнейших игроков занимают более 85% мировой доли рынка. Такое доминирование нескольких крупных игроков затрудняет новым участникам рынка закрепиться на нем.

Строгие регуляторные требования: Производителям необходимо соответствовать строгим регуляторным требованиям, особенно в областях безопасности и воздействия на окружающую среду. Регулирования, такие как RoHS и REACH, ограничивают использование определенных химических веществ и материалов, увеличивая затраты и усложняя соблюдение требований для мелких производителей. Значительные инвестиции в тестирование и сертификацию необходимы для соответствия этим стандартам.

Техническая сложность: Производство ABF является сложным процессом, требующим передового оборудования и высококвалифицированных специалистов. Эта сложность может стать препятствием для мелких производителей, которые не располагают необходимыми ресурсами или экспертизой. Кроме того, разработка новых продуктов ABF с улучшенными свойствами – такими как теплопроводность и гибкость – требует значительных инвестиций в исследования и разработку.

Перспективы на будущее

По мере развития будущего индустрия ABF должна будет навигировать в сложном ландшафте растущего спроса, технических вызовов и рисков цепочки поставок. Расширение производственных мощностей и разработка новых технологий производства будут критически важны для удовлетворения постоянных потребностей индустрии микросхем. Сотрудничество между производителями ABF, производителями микросхем и конечными пользователями будет существенным для согласования производства с будущим спросом.

Подложки ABF остаются жизненно важными для продвижения полупроводниковой технологии. По мере того как мы продвигаем границы вычислительной мощности и миниатюризации устройств, важность этой часто упускаемой из виду пленки только увеличивается. Решение проблем цепочки поставок в производстве ABF будет ключом к включению следующего поколения электронных инноваций.