Обзор Национальной программы по передовым технологиям упаковки

Закон о ЧИПах и науке выделяет 50 миллиардов долларов Министерству торговли США, отдавая приоритет Национальной программе по производству передовых упаковок (NAPMP) в рамках исследований и разработок ЧИПов. Эта инициатива направлена на укрепление доминирования США в области передовых упаковок, способствуя развитию отечественного производства и квалифицированного труда, необходимых для упаковки полупроводников.

NAPMP является ключевым элементом миссии ЧИПов для Америки, ускоряя внедрение критически важных технологий полупроводников путем облегчения доступа к отечественным исследованиям, инструментам и объектам. Этот акцент подчеркивает важную роль NAPMP в продвижении лидерства и конкурентоспособности США в инновациях в области полупроводников, что критически важно для поддержания технологического превосходства на глобальном уровне.

В своей основе NAPMP стремится решить критические проблемы, с которыми сталкивается отрасль, от улучшения производительности и надежности упаковок полупроводников до совершенствования производственных процессов и снижения затрат. Программа направлена на стимулирование исследований, разработок и внедрения передовых технологий упаковки, чтобы укрепить способности страны в области производства полупроводников и сохранить ее лидирующие позиции на глобальном рынке.

Важность упаковки

Упаковка играет ключевую роль в обеспечении надежности, производительности и функциональности электронных компонентов в различных приложениях. Разные типы упаковки используются в зависимости от таких факторов, как тип компонента, его предназначение, условия окружающей среды и соображения стоимости.

На базовом уровне упаковка выполняет несколько функций:

Защита. Упаковка обеспечивает физическую защиту деликатных электронных компонентов от воздействия окружающей среды, такой как влажность, пыль и механические повреждения. Эта защита необходима для поддержания надежности и функциональности компонентов.

Электрическая изоляция. Материалы упаковки часто выбираются за их свойства электрической изоляции, чтобы предотвратить короткие замыкания или вмешательство в работу других компонентов.

Тепловое управление. Некоторые конструкции упаковки включают элементы, помогающие рассеивать тепло, выделяемое электронными компонентами во время работы. Эффективное тепловое управление критически важно для предотвращения перегрева, который может снизить производительность или привести к выходу компонента из строя.

Механическая поддержка. Упаковка обеспечивает структурную поддержку электронных компонентов, помогая выдерживать механические напряжения, такие как вибрация и удары.

Взаимосвязь. Упаковка может включать элементы для соединения электронного компонента с другими компонентами или с более крупной системой, такие как штыри, выводы или коннекторы.

Идентификация и маркировка. Упаковка часто включает в себя этикетки, маркировки или коды, которые предоставляют информацию о компоненте, такую как номер детали, производитель и спецификации.

На более продвинутом уровне, передовая упаковка является основным фактором, позволяющим создавать большинство современных цифровых продуктов. Без технологий передовой упаковки, основанных на гетерогенной интеграции, у нас не было бы процессоров с высокой плотностью вычислений, которые позволяют использовать облачные вычисления, мобильные устройства и передовые ASIC и SoC с очень маленькими размерами. Например, Apple и Samsung оба полагаются на компоненты, которые могут быть созданы только с высокой надежностью и выходом при использовании технологий передовой упаковки.

Упаковка будет продолжать оставаться основным драйвером более продвинутых компонентов, поскольку более современные устройства, от процессоров смартфонов до GPU, переходят на дизайн и сборку на основе чиплетов. Технологии передовой упаковки для этих компонентов исторически были доступны только в Азии, но NAPMP стремится изменить эту динамику.

Понимание Национальной программы по производству передовой упаковки

Традиционные методы упаковки устройств уже не соответствуют требованиям возникающих приложений, таких как искусственный интеллект, Интернет вещей (IoT), 5G и другие технологии. Технологии передовой упаковки позволяют интегрировать разнообразные функциональные возможности, повышать производительность и надежность, удовлетворяя строгим требованиям современных приложений.

NAPMP охватывает широкий спектр инициатив и мероприятий, направленных на продвижение передовых технологий упаковки. Некоторые ключевые цели программы включают:

Развитие технологий. Инвестиции в исследования и разработки, включая разработку новых материалов, процессов и дизайнов, стимулирующие прогресс и инновации в отрасли.

Обучение рабочей силы. Предоставление программ обучения и образования для подготовки квалифицированных специалистов, способных поддерживать внедрение решений передовой упаковки.

Сотрудничество в индустрии. Содействие сотрудничеству между промышленными партнерами, академическими учреждениями и государственными агентствами для ускорения передачи технологий и коммерциализации технологий передовой упаковки.  

Устойчивость цепочки поставок. Укрепление устойчивости цепочки поставок полупроводников за счет диверсификации источников поставок, сокращения зависимости от иностранных поставщиков и снижения рисков цепочки поставок.

Конкурентоспособность. NAPMP повышает конкурентоспособность американской полупроводниковой промышленности. Способствуя инновациям, снижению затрат и повышению производительности продукции, программа позволяет американским компаниям сохранять лидирующие позиции и использовать возможности на новых рынках.

Последствия для цепочки поставок

Со стратегической точки зрения, NAPMP повышает устойчивость и конкурентоспособность американской полупроводниковой промышленности, сокращая зависимость от иностранных поставщиков и защищая от перебоев в цепочке поставок. Способствуя сотрудничеству и инновациям, программа укрепляет позиции страны как мирового лидера в производстве полупроводников, стимулируя экономический рост и технологическое развитие.

Для участников цепочки поставок NAPMP предлагает множество преимуществ и возможностей. Инвестируя в технологии передовой упаковки, производители могут улучшить производительность продукции, снизить затраты и повысить надежность своих предложений. Кроме того, акцент программы на развитии рабочей силы обеспечивает постоянный поток квалифицированных специалистов, готовых справляться со сложностями современных технологий упаковки.

Вопросы для рассмотрения

Несмотря на очевидные преимущества NAPMP, есть некоторые вопросы, которые стоит рассмотреть в долгосрочной перспективе. 

Долгосрочные обязательства. Одной из потенциальных слабостей Национальной программы по передовым технологиям упаковки является необходимость в поддержании долгосрочных обязательств и финансирования. Достижение значимого прогресса в технологии упаковки требует непрерывных инвестиций и поддержки на протяжении длительного времени. Неспособность поддерживать уровень финансирования или политическую поддержку может подорвать эффективность программы и замедлить прогресс.

Проблемы передачи технологий. Несмотря на усилия по облегчению передачи технологий и коммерциализации, процесс все еще может быть сложным и затратным по времени. Преодоление разрыва между исследованиями и коммерциализацией требует эффективного сотрудничества между академическими кругами, промышленностью и правительством.

Глобальная конкуренция. Полупроводниковая промышленность высококонкурентна, с крупными игроками в Азии и Европе, которые инвестируют значительные средства в технологии упаковки и производственные возможности. Хотя Национальная программа по передовым технологиям упаковки стремится усилить конкурентоспособность американской промышленности, ей приходится сталкиваться с интенсивной глобальной конкуренцией и быстро меняющимися рыночными условиями.

Регуляторные и политические ограничения. Регуляторные и политические ограничения могут представлять собой проблемы для внедрения передовых технологий упаковки. Вопросы, такие как права интеллектуальной собственности, контроль за экспортом и экологические регулирования, могут влиять на разработку и внедрение инновационных решений в области упаковки, требуя тщательного соблюдения и соответствия.

Барьеры на пути внедрения. Несмотря на потенциальные преимущества передовых технологий упаковки, могут существовать барьеры для их внедрения, особенно среди малых компаний с ограниченными ресурсами и экспертизой. Преодоление этих барьеров требует целенаправленной поддержки, усилий по информированию и стимулов для поощрения более широкого внедрения передовых решений в области упаковки.

Национальная программа по передовым технологиям упаковки может максимизировать свое влияние и способствовать продолжающемуся росту и инновациям в полупроводниковой промышленности. Хотя программа обладает значительным потенциалом для продвижения технологий упаковки и укрепления конкурентоспособности американской полупроводниковой промышленности, она также сталкивается с вызовами и ограничениями.