ABF vẫn là điểm yếu quan trọng trong chuỗi cung ứng đóng gói IC

Ngành công nghiệp bán dẫn đang đối mặt với thách thức ngày càng tăng trong chuỗi cung ứng của mình, và hôm nay chúng ta không nói về chính các con chip. Ajinomoto Build-up Film (ABF), một thành phần quan trọng trong đóng gói IC tiên tiến, đã trở thành một điểm nghẽn tiềm năng trong sản xuất các bộ xử lý hiệu suất cao. Khi nhu cầu về điện tử tiên tiến tiếp tục tăng vọt, thị trường vật liệu nền ABF đang gặp khó khăn trong việc theo kịp, tạo ra một tình huống bấp bênh cho các nhà sản xuất chip và khách hàng của họ.

Tầm quan trọng của ABF trong Sản xuất Bán dẫn

Là vật liệu phổ biến nhất được sử dụng trong nền IC, ABF là một mắt xích quan trọng giữa các mạch tích hợp và bảng mạch in, cung cấp cách điện điện tử, tản nhiệt và phân phối tín hiệu. Lần đầu tiên được giới thiệu vào năm 1999 bởi Ajinomoto, ABF nhanh chóng trở thành vật liệu được ưa chuộng để đóng gói các bộ xử lý hiệu suất cao do các tính chất độc đáo của nó. Lớp phim, được cấu tạo từ nhựa epoxy và các chất độn vô cơ, cung cấp sự ổn định kích thước xuất sắc và tạo điều kiện cho việc tạo ra các mạch quy mô vi mô thông qua các kỹ thuật sản xuất tiên tiến.

Tầm quan trọng của ABF trong điện tử hiện đại không thể được nhấn mạnh quá mức. Đây là vật liệu chủ lực cho việc đóng gói CPU, GPU, SoC và các thành phần tiên tiến khác mà cung cấp sức mạnh cho điện thoại thông minh, máy tính, trung tâm dữ liệu và ngày càng nhiều, phương tiện của chúng ta. Khả năng hỗ trợ độ rộng dây mảnh và tính tương thích với quy trình cộng thêm đã làm cho nó trở nên không thể thiếu trong việc sản xuất các PCB kết nối mật độ cao (HDI) và siêu HDI.

Nhu cầu ABF Tăng và Tăng trưởng Thị trường

Thị trường ABF đã chứng kiến sự tăng trưởng đáng chú ý trong vài năm qua. Theo Thornburg Investment Management, nó sẽ tăng từ 832,5 triệu USD vào năm 2020 lên dự kiến 3,01 tỷ USD vào năm 2028, phản ánh Tỷ lệ Tăng trưởng Hàng năm Hợp chất (CAGR) khoảng 17,43%. Sự tăng trưởng nhanh chóng của việc sử dụng ABF chủ yếu được thúc đẩy bởi ngành công nghiệp bán dẫn, mặc dù PCB kết nối mật độ cực cao (UHDI) cũng sẽ là một động lực tăng trưởng.

5 Yếu tố Thúc đẩy Nhu cầu ABF Tăng

Một số lực lượng đang thúc đẩy sự tăng trưởng trong nhu cầu ABF:

1. Mini hóa: Sự thúc đẩy không ngừng cho các thiết bị nhỏ gọn hơn, mạnh mẽ hơn là một yếu tố chính thúc đẩy nhu cầu về ABF. Khi các thành phần thu nhỏ, nhu cầu về các giải pháp đóng gói tiên tiến có khả năng xử lý mật độ cao hơn và khoảng cách chân linh kiện nhỏ hơn tăng lên. Ví dụ, các điện thoại thông minh hiện đại có khả năng tính toán mạnh mẽ hơn so với các siêu máy tính đời đầu trong một thiết bị có kích thước bỏ túi. Mức độ mini hóa này chỉ có thể thực hiện được với các vật liệu đóng gói tiên tiến như ABF, cho phép các kết nối phức tạp cần thiết trong những thiết kế nhỏ gọn.
2. Công nghệ 5G: 5G yêu cầu các bán dẫn tiên tiến có khả năng xử lý lượng dữ liệu lớn với tốc độ cao. Các lớp nền ABF rất quan trọng trong việc đóng gói các chip này, cho phép giao tiếp cực nhanh, độ trễ thấp mà 5G hứa hẹn. Tính chất điện tuyệt vời của ABF rất phù hợp cho các ứng dụng 5G, nơi tính toàn vẹn tín hiệu là rất quan trọng. Khi các thiết bị và cơ sở hạ tầng hỗ trợ 5G tiếp tục được triển khai, nhu cầu về ABF trong các ứng dụng này dự kiến sẽ tăng đáng kể.
3. Bền vững: ABF được coi là lựa chọn thân thiện với môi trường hơn so với các vật liệu truyền thống nhờ khả năng hỗ trợ các thiết kế hiệu quả hơn và giảm tổng lượng vật liệu sử dụng. Các nền tảng ABF cũng góp phần vào sự bền vững bằng cách cho phép thiết kế chip hiệu quả hơn tiêu thụ ít năng lượng hơn. Điều này kéo dài thời lượng pin của các thiết bị di động và giảm tổng lượng tiêu thụ năng lượng của các trung tâm dữ liệu và các cài đặt tính toán quy mô lớn khác. 
4. Xe Điện (EV): Các xe EV hiện đại dựa vào nhiều cảm biến và bộ xử lý để quản lý mọi thứ từ hiệu suất pin đến lái xe tự động. Các chip hiệu suất cao cần thiết cho các ứng dụng này thường phụ thuộc vào các nền tảng ABF cho việc đóng gói của chúng. Các hệ thống hỗ trợ lái xe nâng cao (ADAS) và công nghệ lái xe tự động yêu cầu các bộ xử lý phức tạp. Khả năng hỗ trợ những chip công suất cao, phức tạp này làm cho ABF trở thành một yếu tố quan trọng thúc đẩy sự tiến bộ của công nghệ EV. 
5. Trí Tuệ Nhân Tạo: Sự bùng nổ của AI là một lực lượng mạnh mẽ khác thúc đẩy nhu cầu ngày càng tăng đối với ABF. Các bộ tăng tốc AI và bộ xử lý máy học chuyên biệt đẩy giới hạn của thiết kế chip, yêu cầu các giải pháp đóng gói tiên tiến để quản lý sự phân tán nhiệt và tính toàn vẹn tín hiệu. Các nền tảng ABF thường là lựa chọn vật liệu cho những ứng dụng tiên tiến này, thúc đẩy nhu cầu đối với vật liệu.

Thách thức Đối mặt với Ngành ABF

Với vai trò quan trọng của ABF trong sản xuất chip hiện đại và nhu cầu ngày càng tăng do nhiều xu hướng, các nhà sản xuất ABF đối mặt với nhiều thách thức đe dọa khả năng sản xuất đủ ABF mà ngành công nghiệp đang yêu cầu. Những thách thức này bao gồm:

Biến động Giá Nguyên Liệu: Ngành công nghiệp ABF phụ thuộc vào nguyên liệu như polyimide và lá đồng. Giá của những nguyên liệu này có thể biến động, khiến cho các nhà sản xuất khó dự đoán chi phí và duy trì lợi nhuận.

Cạnh tranh Khốc liệt: Thị trường substrates ABF toàn cầu được thống trị bởi một số ít các công ty từ Nhật Bản, Đài Loan, Trung Quốc và Hàn Quốc. Các nhà sản xuất lớn bao gồm Unimicron, Ibieen, Nanya PCB, Shinko Electric Industries, Kinsus, AT&S, Semco và Kyocera, với tám công ty hàng đầu chiếm hơn 85% thị phần toàn cầu. Sự thống trị này bởi một số ít các công ty lớn khiến cho các công ty mới khó có thể thâm nhập vào thị trường.

Yêu cầu Quy Định Nghiêm Ngặt: Các nhà sản xuất phải tuân thủ các yêu cầu quy định nghiêm ngặt, đặc biệt là trong lĩnh vực an toàn và tác động môi trường. Các quy định như RoHS và REACH hạn chế việc sử dụng một số hóa chất và vật liệu, làm tăng chi phí và làm phức tạp việc tuân thủ cho các nhà sản xuất nhỏ hơn. Đầu tư đáng kể vào kiểm tra và chứng nhận là cần thiết để đáp ứng các tiêu chuẩn quy định này.

Độ Phức Tạp Kỹ Thuật: Sản xuất ABF là quy trình phức tạp đòi hỏi thiết bị tiên tiến và nhân sự có kỹ năng cao. Độ phức tạp này có thể là rào cản đối với các nhà sản xuất nhỏ hơn, những người thiếu nguồn lực hoặc chuyên môn cần thiết. Ngoài ra, việc phát triển các sản phẩm ABF mới với các tính chất cải thiện - như khả năng dẫn nhiệt và linh hoạt - đòi hỏi phải đầu tư đáng kể vào nghiên cứu và phát triển.

Tương Lai

Khi tương lai mở ra, ngành ABF phải điều hướng qua một bối cảnh phức tạp của nhu cầu tăng trưởng, thách thức kỹ thuật và rủi ro chuỗi cung ứng. Việc mở rộng khả năng sản xuất và phát triển công nghệ sản xuất mới sẽ rất quan trọng để đáp ứng nhu cầu liên tục của ngành công nghiệp chip. Sự hợp tác giữa các nhà sản xuất ABF, nhà sản xuất chip và khách hàng cuối sẽ cần thiết để định hình sản xuất phù hợp với nhu cầu tương lai.

Các lớp nền ABF vẫn cực kỳ quan trọng để thúc đẩy công nghệ bán dẫn. Khi chúng ta đẩy mạnh giới hạn của sức mạnh tính toán và thu nhỏ thiết bị, tầm quan trọng của lớp phim thường bị bỏ qua này chỉ tăng lên. Giải quyết các thách thức chuỗi cung ứng trong sản xuất ABF sẽ là chìa khóa để kích hoạt thế hệ tiếp theo của các đổi mới điện tử.