По мере роста производственных мощностей по выпуску кремниевых пластин, где находится новая мощность по упаковке?

Полупроводниковая промышленность переживает значительные изменения. С ростом спроса на более быструю и эффективную электронику компании увеличивают производство пластин, чтобы не отставать. Однако возникает важный вопрос: откуда возьмется новая мощность для упаковки, чтобы поддержать этот рост? Продвинутые технологии упаковки крайне необходимы для соединения производства пластин с окончательными полупроводниковыми продуктами. Будущее отрасли зависит от этих разработок. В этой статье рассматривается текущее состояние продвинутой упаковки, сосредотачиваясь на крупных игроках, таких как Intel, TSMC и Samsung, и обсуждаются предстоящие вызовы и возможности.

Расширяющийся фронт производства пластин и продвинутой упаковки

Полупроводниковая промышленность находится на пути быстрого роста, обусловленного неустанной стремлением к созданию меньших, быстрее и мощнее чипов. Производство пластин расширяется, чтобы соответствовать этим требованиям. Компании инвестируют миллиарды в новые заводы, совершенствуют производственные процессы и сдвигают границы технологий.

В последние годы крупные игроки, такие как TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) и Samsung, сделали значительные шаги в развитии своих производственных возможностей. TSMC последовательно лидирует с его передовыми 5-нм и 3-нм технологическими процессами, в то время как Samsung находится на переднем крае с его 3-нм технологией GAA (Gate-All-Around). Эти инновации критически важны для включения следующего поколения высокопроизводительных вычислений, ИИ и мобильных устройств.

Однако, пока производство пластин быстро масштабируется, критически важный аспект производства полупроводников часто остается в центре внимания: передовая упаковка.

Intel, крупный игрок в индустрии полупроводников, активно инвестирует в технологии передовой упаковки, чтобы соответствовать расширению производства пластин. Одним из ключевых проектов является строительство передового завода по упаковке в Пенанге, Малайзия.

Робин Мартин, вице-президент Intel, недавно поделился, что этот новый объект станет основным центром Intel для передовой 3D упаковки. Завод в Пенанге является частью более крупного плана Intel по увеличению его возможностей упаковки 2.5D/3D, с акцентом на технологию 3D Foveros.

Part Insights Experience

Access critical supply chain intelligence as you design.

Learn More

Intel планирует значительно увеличить свои производственные мощности по технологии 3D Foveros, стремясь увеличить их в четыре раза к 2025 году. Это увеличение мощностей поможет поддержать растущий ассортимент продвинутых полупроводниковых продуктов Intel, удовлетворяя возрастающий спрос на высокопроизводительные вычисления и приложения искусственного интеллекта.

Два года назад Intel объявила о вложении 3,5 миллиарда долларов на расширение своих мощностей по передовым упаковочным технологиям в Нью-Мексико, работы по которому все еще продолжаются. Завод в Пенанге будет дополнять это расширение, наряду с другими ключевыми объектами в Орегоне, США, и Нью-Мексико.

Понимание производства кремниевых пластин и передовой упаковки

Что такое производство кремниевых пластин?

Производство кремниевых пластин, или фабрикация пластин, является ключевым этапом в производстве полупроводников. Процесс начинается с чистого кристалла кремния, нарезанного на тонкие пластины. Процесс включает выращивание слоя диоксида кремния для изоляции, нанесение и экспонирование фоторезиста для определения схем паттернов, травление кремния, легирование для изменения электрических свойств, осаждение тонких пленок для компонентов и добавление металлических слоев для соединений. После изготовления пластины тестируются и подготавливаются к упаковке.

Что такое передовая упаковка?

Продвинутая упаковка - это процесс оболочки и соединения полупроводниковых чипов после их изготовления. Она обеспечивает корректную работу чипов в их конечных продуктах. Упаковка 2.5D размещает несколько чипов рядом друг с другом на базовом слое с высокоплотными связями, улучшая коммуникацию. Упаковка 3D ставит чипы вертикально, что позволяет создавать более компактные и эффективные конструкции. Упаковка с расширением контактов выносит точки соединения чипа за его края, упрощая управление сигналами. Чип на кристалле на подложке (CoWoS) монтирует чипы на кристалл, а затем на базовый слой, обеспечивая высокоскоростные соединения. Встроенный мост многокристального соединения (EMIB) использует маленький мостик для соединения чипов в одной упаковке, улучшая производительность и сокращая задержки. Система в пакете (SiP) объединяет несколько функций и чипов в одной упаковке, делая сложные системы более компактными и эффективными.

Роль продвинутой упаковки

Передовые технологии упаковки играют важную роль в цепочке поставок полупроводников. Они служат мостом между сырыми кремниевыми пластинами, производимыми во время фабрикации, и окончательными, функциональными полупроводниковыми устройствами, которые попадают в потребительскую электронику. Эти технологии не только повышают производительность и функциональность чипов, но и способствуют их миниатюризации и экономичности. 

Make cents of your BOM

Free supply chain insights delivered to your inbox

Learn More

Несмотря на их важность, передовая упаковка часто не получает такого же уровня внимания, как производство пластин. По мере роста спроса на более современные чипы возрастает и потребность в передовых решениях упаковки, которые могут поддержать этот рост.

Конкурентная среда передовой упаковки

По мере увеличения мощностей производства пластин, конкуренция в области передовой упаковки усиливается. Ключевым игрокам в индустрии полупроводников необходимо разрабатывать и совершенствовать свои технологии упаковки, чтобы получить конкурентное преимущество.

TSMC, лидер в производстве полупроводников, предлагает ряд передовых решений упаковки, включая его технологии InFo (Integrated Fan-Out), CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate) и SoC (System-on-Chips). Эти решения предназначены для удовлетворения различных потребностей, от высокоплотных соединений до улучшенного теплового управления и целостности сигнала.

Samsung, другой крупный игрок, продвигает свои собственные технологии упаковки с такими инновациями, как I-cube и X-Cube. Технология I-cube от Samsung сосредоточена на стекировании памяти и логических чипов для повышения производительности и эффективности, в то время как X-Cube направлена на улучшение плотности соединений и уменьшение форм-фактора.

Global Foundries, видное полупроводниковое производство, продвигает свои решения в области упаковки с технологией Embedded Die Packaging. Этот подход интегрирует меньшие чипы в более крупные подложки для повышения производительности и уменьшения форм-факторов, поддерживая разнообразие приложений от потребительской электроники до высокопроизводительных вычислений.

India Semiconductor Mission - это инициатива, возглавляемая правительством, для развития экосистемы производства полупроводников в Индии. Эта миссия включает инвестиции в передовые технологии упаковки и направлена на привлечение глобальных игроков, а также на укрепление внутренних производственных возможностей. Цель состоит в том, чтобы позиционировать Индию как крупного игрока в глобальной цепочке поставок полупроводников.

Проблемы закупок в передовой упаковке

Даже с прогрессом в технологиях передовой упаковки остаются некоторые проблемы. Одной из основных проблем является масштабирование производства для соответствия растущим требованиям полупроводниковой промышленности. По мере увеличения мощностей производства кристаллов возникает критическая необходимость в прогрессе в области технологий упаковки, чтобы предотвратить узкие места в цепочке поставок.

Дефицит компонентов и сроки поставки: За последние несколько лет полупроводниковая промышленность столкнулась с серьезным дефицитом компонентов, вызванным резким увеличением спроса на микросхемы и ограниченным предложением критически важных компонентов. Покупателям приходится сталкиваться с проблемой обеспечения необходимыми материалами для упаковки Foveros, такими как TSV и микро-выступы, которые пользуются большим спросом и имеют ограниченное предложение. Длительные сроки поставки этих компонентов могут задержать производство и повлиять на потребности клиентов.

Например, поиск TSV, которые используются для создания вертикальных электрических соединений между уложенными кристаллами в упаковке Foveros от Intel, является сложным процессом. Глобальное предложение производственных мощностей для изготовления TSV ограничено, и только несколько поставщиков способны производить их в соответствии с требуемыми стандартами качества. В результате, командам по закупкам необходимо развивать долгосрочные отношения с поставщиками, договариваться о выгодных контрактах и обеспечивать доступ к достаточному количеству этих критически важных компонентов.

Контроль качества и соответствие: Продвинутые технологии упаковки требуют использования высокоспециализированных материалов и компонентов, которые должны соответствовать строгим стандартам качества. Команды по закупкам должны обеспечивать соблюдение поставщиками этих стандартов и требований в области устойчивого развития, экологических регуляций и этического снабжения. Любое несоответствие стандартам качества может привести к дорогостоящим задержкам в производстве и необходимости переделки.

Сотрудничество с поставщиками и снижение рисков: Учитывая сложность современных упаковочных технологий, профессионалам в области закупок необходимо тесно сотрудничать с поставщиками для управления рисками и обеспечения стабильного поступления материалов. Например, закупщики могут сотрудничать с поставщиками для разработки совместных стратегий снижения рисков, таких как двойное снабжение, буферизация запасов и диверсификация поставщиков. Эти стратегии помогают снизить воздействие нарушений в цепочке поставок и гарантировать, что компания сможет достигать своих производственных целей.

Роль закупщика в обеспечении непрерывности цепочки поставок

Рассмотрим закупщика, работающего в команде по закупкам Intel, который отвечает за поиск материалов для нового объекта в Пенанге. Этому закупщику придется разбираться в сложностях обеспечения поставок TSV и микро-выступов от мировых поставщиков, каждый из которых работает в рамках различных региональных ограничений и рыночной динамики. Закупщик может столкнуться с поставщиком в Японии, который производит TSV, но сталкивается с ограничениями на экспорт или задержками из-за торговых напряженностей. Чтобы смягчить это, закупщику потребуется привлечь альтернативных поставщиков, возможно, из Южной Кореи или Европы, в то время как он будет вести переговоры о долгосрочных контрактах для обеспечения стабильности цен и доступности.

Кроме того, закупщику необходимо управлять логистикой, особенно в регионе, как Юго-Восточная Азия, где природные катастрофы, такие как тайфуны, могут нарушать транспортные маршруты. Ему также нужно будет поддерживать деликатный баланс уровней запасов, не допуская переизбытка и увеличения затрат на хранение.

Заключение

Полупроводниковая промышленность переживает период быстрых трансформаций, при этом мощности по производству кремниевых пластин расширяются для удовлетворения потребностей все более совершенных электронных устройств. Однако по мере роста мощностей производства пластин становится все более заметной важность передовых технологий упаковки. Передовая упаковка служит ключевым звеном между производством пластин и окончательным полупроводниковым продуктом, и ее роль в индустрии нельзя недооценивать.

Ведущие компании, такие как Intel, TSMC и Samsung, совершают значительные инвестиции в передовую упаковку для поддержки этого роста.

Несмотря на оставшиеся вызовы, возможности в области передовой упаковки значительны. Продолжающиеся инвестиции индустрии в исследования и разработки, наряду с инновациями в материалах и производственных процессах, сыграют ключевую роль в формировании будущего полупроводниковой технологии.

Взгляд в будущее показывает, что успех полупроводниковой промышленности будет зависеть не только от прогресса в производстве пластин, но и от способности масштабироваться и инновировать в области передовой упаковки. Интеграция этих технологий будет стимулировать разработку более мощных, эффективных и универсальных полупроводниковых устройств, в конечном итоге формируя будущее электроники и технологий.