Haberler

Cips talebindeki artış, IC paketleme tedarik zincirini etkiliyor ve seçilen üretim kapasitesi, çeşitli ambalaj türleri, anahtar bileşenler ve ekipmanlarda eksikliklere neden oluyor.

Ambalajdaki spot kıtlıklar 2020'nin sonlarında ortaya çıktı ve o zamandan beri diğer sektörlere de sıçradı.Artık tedarik zincirinde çeşitli tıkanma noktaları var.Wirebond ve flip-chip kapasitesi, bir dizi farklı paket türünün yanı sıra 2021 boyunca sıkı kalacaktır.Ek olarak, IC paketlerinde kullanılan kritik bileşenler, yani kurşun çerçeveler ve alt tabakalar, yetersiz tedarik edilmektedir.Tayvan'daki bir ambalaj malzemesi fabrikasında son zamanlarda çıkan yangınlar sorunları daha da kötüleştirdi.Bunun da ötesinde, wirebonders ve diğer ekipmanlar daha uzun teslimat süreleri görüyor.

Genel olarak, ambalajdaki dinamikler, yarı iletken işindeki genel talep resmini yansıtır.2020'nin ortalarından itibaren sunucu ve dizüstü bilgisayar pazarları hız kazandı ve bu pazarlar için farklı yongalar ve paketler için büyük talep yarattı.Buna ek olarak, otomotiv sektöründe ani bir toparlanma pazarı alt üst ederek cips ve dökümhane kapasitesi için yaygın kıtlıklara neden oldu.

Yarı iletken ve ambalaj pazarlarındaki eksiklikler yeni değildir ve IC endüstrisindeki talebe dayalı döngüler sırasında ortaya çıkar.Farklı olan, endüstrinin nihayet ambalajın önemini anlamaya başlamasıdır.Ancak ambalaj tedarik zincirinin bazı bölümlerindeki kırılganlık, özellikle alt tabakalar, pek çok kişiyi hazırlıksız yakaladı.

Tedarik zinciri kısıtlamaları halihazırda bazı sevkiyat gecikmelerine neden oluyor, ancak sorunların devam edip etmeyeceği belli değil.Söylemeye gerek yok, ambalaj tedarik zincirini güçlendirmek için acil bir ihtiyaç var.Birincisi, ambalaj tüm sektörde daha büyük bir rol oynuyor.OEM'ler, iyi elektrik performansına sahip yeni ve daha iyi IC paketleri gerektiren daha küçük ve daha hızlı yongalar istiyor.

Aynı zamanda, gelişmiş paketleme, yeni sistem düzeyinde yonga tasarımları geliştirmek için daha uygun bir seçenek haline geliyor.Yonga ölçeklendirmenin güç ve performans avantajları, her yeni düğümde azalmaktadır ve transistör başına maliyet, finFET'lerin piyasaya sürülmesinden bu yana artmaktadır.Dolayısıyla, ölçeklendirme yeni tasarımlar için bir seçenek olmaya devam ederken, endüstri alternatifler arıyor ve gelişmiş bir pakete birden fazla heterojen çip koymak bir çözüm.

TechSearch International başkanı Jan Vardaman, "İnsanlar ambalajın öneminin farkına vardılar" dedi.“Şirketler ve yarı iletken şirketlerde kurumsal düzeylerdeki tartışmalara yükseltildi.Ancak sektörümüzde, tedarik zincirimiz iyi bir konumda olmadan talebi karşılayamayacağımız bir dönüm noktasındayız. "

Semiconductor Engineering, endüstrinin pazarda bazı içgörüler kazanmasına yardımcı olmak için, kapasite, paketler ve bileşenler dahil olmak üzere ambalajlamanın yanı sıra tedarik zincirindeki mevcut dinamiklere de bir göz attı.

Çip / paketleme patlaması
Yarı iletken endüstrisinde bir roller coaster yolculuğu oldu.2020'nin başlarında, işler parlak görünüyordu, ancak IC pazarı Covid-19 salgını nedeniyle düştü.

2020 boyunca farklı ülkeler, salgını hafifletmek için evde kalma emirleri ve işlerin kapatılması gibi bir dizi önlem uyguladı.Bunu kısa süre sonra ekonomik kargaşa ve iş kayıpları izledi.

Ancak 2020'nin ortalarında, evde kalma ekonomisi bilgisayarlara, tabletlere ve TV'lere olan talebi artırdığından IC pazarı geri döndü.VLSI Research'e göre, 2020'de çip satışları 2019'a göre% 8 arttığı için IC endüstrisi yüksek bir notla sona erdi.

Bu ivme 2021'in ilk kısmına taşındı. VLSI Research'e göre, yarı iletken pazarının toplamda 2021'de% 11 büyüyeceği tahmin ediliyor.

ASE'nin baş işletme sorumlusu Tien Wu, yakın tarihli bir konferans görüşmesinde "IoT, uç cihazlar ve 5G tarafından etkinleştirilen akıllı cihazlar nedeniyle büyük talep görüyoruz" dedi."Yüksek performanslı bilgi işlem, bulut, e-ticaret, 5G düşük gecikme süresi ve yüksek veri hızlarıyla, akıllı cihazlar, elektrikli araçlar ve tüm IoT uygulamaları için daha fazla uygulama görüyoruz."

Geçen yıl otomotiv pazarı durgundu.Son zamanlarda, otomotiv şirketleri yenilenen talep gördü, ancak şimdi bir talaş kıtlığı dalgasıyla karşı karşıya kalıyorlar.Bazı durumlarda, otomobil üreticileri geçici olarak belirli fabrikaları kepenklemek zorunda kaldılar.

Dökümhanelerin yanı sıra fabrikalara sahip IC satıcıları, otomotiv ve diğer pazarlardaki talebi karşılayamamaktadır.UMC'de iş geliştirme başkan yardımcısı Walter Ng, "2020 takviminin çoğunda, fabrikalar hemen hemen tüm teknolojilerde hem 200 mm hem de 300 mm fabrikalar olmak üzere çok yüksek kullanım oranlarında çalışıyordu" dedi.“Otomotiv segmenti hiçbir şekilde seçilmiyor, çünkü tüm segmentler ve uygulamalar kısıtlı tedarikle çalışıyor gibi görünüyor.Geçtiğimiz yılın ikinci yarısında birçok otomotiv fabrikasında COVID nedeniyle tesisler kapatıldı.Birçok otomotiv yarı iletken tedarikçisinin bu dönemlerde siparişleri azalttığını veya durdurduğunu gözlemledik.Otomobil endüstrisinin yalın envanter uygulamaları ile birlikte bunu göz önünde bulundurursanız, bunlar bugün gördüğümüz otomobile özgü kıtlıklara katkıda bulunan faktörler olabilir. "

Bazı uyarı işaretleri vardı.“Otomotiv yarı iletken tedarikçilerinin taleplerinin 20'nin ikinci çeyreği civarında dalgalanmaya başladığını gördük.Ng, "Oto yarı iletken tedarikçisinin talebinin daha tipik talep seviyelerine dönmeye başladığını görmemiz için, Q4'20 başlarına kadar değildi" dedi."Genel bir trend olarak, 0,35 mikron ayrık MOSFET cihazlardan 28nm / 22nm ADAS ürünlerine ve gövde ve şasi kontrolü, bilgi-eğlence gibi aradaki her şeyi kapsayan proses teknolojileri gamını kapsayan otomotiv elektroniğinde önemli miktarda büyüme görüyoruz. Kablosuz internet.Öngörülebilir gelecekte otomotiv için yarı iletken içeriğin büyümeye devam etmesini bekliyoruz. "

Tüm bu pazarlar, paketleme kapasitesi ve paketleme türlerine yönelik talebi artırmıştır.Kapasiteyi ölçmenin bir yolu, fabrika kullanım oranlarına bakmaktır.

Dünyanın en büyük OSAT'ı olan ASE, genel fabrika kullanım oranlarının 2020'nin ilk çeyreğinde% 75'ten% 80'e, geçen yılın ikinci çeyreğinde yaklaşık% 85'e yükseldiğini gördü.Üçüncü ve dördüncü çeyreklerde, ASE'nin ambalaj kullanım oranları% 80'in oldukça üzerindeydi.

2021'in ilk yarısında, bazı segmentlerde görülen kısıtlı arz ile paketleme kapasitesi için genel talep güçlü olmaya devam ediyor.Amkor'da wirebond BGA ürünleri başkan yardımcısı Prasad Dhond, "Yönetim kurulu genelinde kapasite sıkıntısı görüyoruz" dedi.“Otomotiv hariç çoğu son pazar, 2020 boyunca güçlü kaldı. 2021'de bu pazarlarda güç görmeye devam ediyoruz ve otomotiv de toparlandı.Dolayısıyla, otomatik geri tepme kesinlikle kapasite kısıtlamalarına katkıda bulunuyor. "

Kıyıdaki ambalaj satıcıları da dahil olmak üzere diğerleri de artan talep görüyor.Quik-Pak'ın satış ve pazarlamadan sorumlu başkan yardımcısı Rosie Medina, "Eyalet tarafı paketleme kapasitesi sabit duruyor gibi görünüyor" dedi."Herkes artan talebi yönetmek için elinden geleni yapıyor."

Wirebond, leadframe eksiklikleri
Piyasada, her biri farklı bir uygulamayı hedefleyen çok sayıda farklı IC paket türü bulunmaktadır.

Ambalaj pazarını bölümlere ayırmanın bir yolu, tel bağ, flip-chip, wafer düzeyinde paketleme (WLP) ve silikon geçişler (TSV'ler) içeren ara bağlantı tipidir.Ara bağlantılar, paketlerdeki bir kalıbı diğerine bağlamak için kullanılır.TSV'ler en yüksek I / O sayılarına sahiptir, ardından WLP, flip-chip ve wirebond gelir.

TechSearch'e göre bugünün paketlerinin yaklaşık% 75 ila% 80'i tel bağlamaya dayanıyor.1950'lerde geliştirilen bir tel bağlayıcı, küçük teller kullanarak bir yongayı başka bir çipe veya alt tabakaya diker.Tel bağlama esas olarak düşük maliyetli eski paketler, orta düzey paketler ve bellek kalıbı istifleme için kullanılmıştır.

Wirebond kapasitesi talebi 2020'nin ilk yarısında durgun seyretti, ancak 2020'nin üçüncü çeyreğinde artış göstererek tel bağ kapasitesinin daralmasına neden oldu.O sırada ASE, wirebond kapasitesinin en azından 2021'in ikinci yarısına kadar sıkı kalacağını söyledi.

Wirebond piyasasında başka eğilimler de ortaya çıktı.ASE'den Wu, 2020'nin üçüncü çeyreğinde yaptığı bir konferans görüşmesinde, "Yaptığımız üst üste yığılmış ölü sayısı öncekinden daha fazla," dedi. "Yani bu özel döngüde, sadece hacim değil.Bu aynı zamanda kalıpların sayısı, tellerin sayısı ve karmaşıklıktır. "

Şimdiye kadar 2021'de, wirebond kapasitesi otomotiv ve diğer pazarlardaki patlama nedeniyle kısıtlandı.Ayrıca talebi karşılamaya yetecek kadar wirebond sağlamak da giderek zorlaşıyor.

ASE'den Wu, yakın tarihli bir konferans görüşmesinde, "Kapasite kısıtlı kalıyor" dedi.“Geçen sefer, wirebond sıkıntısının en azından bu yılın 2. çeyreğine kadar çıkacağı yorumunda bulundum.Şu anda görüşümüzü biraz değiştiriyoruz.Wirebond sıkıntısının tüm 2021 yılı boyunca devam edeceğine inanıyoruz. "

2020'nin başlarında, wirebonder satın almak nispeten kolaydı.2020'nin sonlarında talep artarken, wirebonder araç teslim süreleri altı ila sekiz aya kadar uzadı.Wu, "Şu anda, makine teslimat süreleri daha çok altı ila dokuz ay gibi." Dedi.

Kablo birleştiriciler, dörtlü uçsuz (QFN), dörtlü düz paket (QFP) ve diğerleri gibi birkaç paket türü yapmak için kullanılır.

QFN ve QFP, paket türlerinin ana çerçeve grubuna aittir.Bu paketler için kritik bir bileşen olan kılavuz çerçeve, temelde metal bir çerçevedir.Üretim sürecinde çerçeveye bir kalıp takılır.Uçlar, ince teller kullanılarak kalıba bağlanır.

Şekil 1: QFN paketi.

Şekil 2: QFN'nin yandan görünümü.

Quik-Pak'tan Medina, "Tipik olarak, QFN'ler wirebond'dur, ancak onları flip chip için de tasarlayabilirsiniz," dedi.Çevirmeli çipli QFN'ler, kablolu QFN'lere göre daha küçük boyutlarda / ayak izlerinde gelebilse de, kalıbın çarpılması gerektiğinden yapımı biraz daha pahalıdır.Birçok müşteri, küçük boyutları ve uygun maliyetli olmaları nedeniyle QFN'leri seçecektir.Geleneksel overmolded QFN formatları, birçok uygulama için ekonomik bir seçenektir.Açık kalıplı Plastik Paketlerimiz (OmPP'ler) gibi standart bir JEDEC boyutu uygulanamadığında özel boyutlar da ekonomik olarak kabul edilebilir.Bunlar, çeşitli JEDEC biçimlerinde ve özel yapılandırmalarda sunulur. "

Leadframe paketleri analog, RF ve diğer pazarlardaki yongalar için kullanılır.Medina, "QFN paketleri için her zamankinden daha güçlü bir talep görüyoruz" dedi."Tıbbi, ticari ve mil / aero gibi birçok son pazarda kullanılıyorlar.Elde taşınır cihazlar, giyilebilir cihazlar ve birçok bileşene sahip anakartlar başlıca uygulamalardır. "

Bununla birlikte, patlama döngüleri sırasında zorluk, üçüncü taraf tedarikçilerden yeterli bir kurşun çerçeve tedariki sağlamaktır.Leadframe işi, bir konsolidasyon dalgası geçirmiş, düşük marjlı bir segmenttir.Bazı tedarikçiler işten çıktı.

Bugün, daha fazla leadframe ihtiyacı yaratan QFN paketlerine yönelik talep güçlü.Bazı paketleme evleri yeterince kılavuz çerçeveyi koruyabilirken, diğerleri bir eksiklik görüyor.

Amkor'dan Dhond, "Leadframe arzı sıkışık" dedi.“Tedarikçi kapasitesi talebe yetişemiyor.Değerli metal fiyat artışları da kurşun çerçeve fiyatlarını etkiliyor. "

Gelişmiş paketleme, alt tabaka sorunları
Talep aynı zamanda birçok gelişmiş paket türü için, özellikle flip-chip ball grid dizisi (BGA) ve flip-chip chip-scale paketleri (CSP'ler) için de güçlüdür.Hacimler ayrıca 2.5D / 3D, yayma ve paket içinde sistem (SiP) için de artıyor.

Flip-chip, BGA'ları ve diğer paketleri geliştirmek için kullanılan bir işlemdir.Flip-chip işleminde, bir çipin üzerinde bakır çıkıntılar veya sütunlar oluşur.Cihaz ters çevrilir ve ayrı bir kalıba veya tahtaya monte edilir.Çıkıntılar, elektrik bağlantıları oluşturan bakır pedlerin üzerine iner.

Şekil 3: Bir flip-chip montajının yandan görünüşü

Yole Développement'e göre otomotiv, bilgi işlem, dizüstü bilgisayarlar ve diğer ürünler tarafından yönlendirilen flip-chip BGA ambalaj pazarının 2020'de 10 milyar dolardan 2025'e kadar 12 milyar dolara çıkması bekleniyor.

Amkor'da kıdemli başkan yardımcısı Roger St. Amand, "Flip-chip ürünleri için genel kapasite 2021'de yüksek kullanımda çalışmaya devam edecek ve ekipman tedarik süreleri tipik olarak deneyimlediğimizin 2 katından daha fazla olacak" dedi.“Mevcut tahminlere dayanarak, iletişim, bilgi işlem ve otomotiv pazarı segmentlerindeki yüksek talep nedeniyle bu eğilimin 2021'e ve 2022'ye kadar devam etmesini bekliyoruz.Genel olarak, bu eğilimi tüm flip-chip paket teknolojilerinde görüyoruz. "

Bu arada, fan-out ve fan-in paketleri, WLP adlı bir teknolojiye dayanmaktadır.Bir yayılma örneğinde, bir bellek kalıbı, bir paketteki bir mantık yongasına istiflenir.Bazen CSP olarak adlandırılan fan girişi, güç yönetimi IC'leri ve RF yongaları için kullanılır.Yole'ye göre toplamda WLP pazarının 2019'da 3,3 milyar dolardan 2025'e kadar 5,5 milyar dolara çıkması bekleniyor.

2.5D / 3D paketleri, üst düzey sunucularda ve diğer ürünlerde kullanılır.2.5D'de, kalıplar TSV'leri içeren bir araya yerleştiricinin üzerine istiflenir veya yan yana yerleştirilir.

Bu arada, SiP, işlevsel bir elektronik alt sistemden oluşan özel bir pakettir.ASE'den Wu, "Optik, ses ve silikon fotoniğin yanı sıra birçok akıllı telefon uç cihazını kapsayan çok çeşitli yeni SiP projeleri görüyoruz" dedi.

Bu gelişmiş ambalaj türlerinin çoğu, az miktarda tedarik edilen bir laminat substratı kullanır.Diğer paketler alt tabaka gerektirmez.Bu, uygulamaya bağlıdır.

Alt tabaka, bir pakette taban görevi görür ve yongayı bir sistemdeki karta bağlar.Bir substrat, her biri metal izler ve yollar içeren çok sayıda katmandan oluşur.Bu yönlendirme katmanları, çipten panele elektrik bağlantılarını sağlar.

Laminat substratlar ya çift taraflı ya da çok katmanlı ürünlerdir.Bazı paketler iki çift taraflı katmana sahipken, daha karmaşık ürünler 18 ila 20 katmana sahiptir.Laminat substratlar, Ajinomoto (ABF) oluşturma malzemeleri ve BT reçinesi gibi çeşitli malzeme setlerine dayanmaktadır.

Genel olarak, tedarik zincirinde, ambalaj evleri Ibiden, Kinsus, Shinko, Unimicron ve diğerleri gibi çeşitli üçüncü taraf tedarikçilerden alt tabakalar satın alır.

Geçtiğimiz yıl laminat alt tabakalara olan talebin artması ve bu ürünlerin arzının azalmasına neden olan sorunlar ortaya çıkmaya başladı.Sorunlar geçen yılın sonlarında Tayvanlı Unimicron'a ait bir üretim tesisinde yangın çıkmasıyla arttı.Unimicron, üretimi diğer tesislere aktardı, ancak bazı müşteriler hala talebi karşılamak için yeterli malzeme elde edemedi.

Geçtiğimiz haftalarda aynı Unimicron fabrikasında işçiler fabrikayı temizlerken başka bir yangın çıktı.Ancak o sırada tesis üretimde değildi.

Devam eden talep, tedarik zincirindeki çeşitli engellerle birleştiğinde, alt tabaka durumunu 2021'de çok daha kötü hale getiriyor. Bazı durumlarda, alt tabakaların fiyatları uzun teslim süreleri ile artıyor.

Amkor'dan St. Amand, "Ekipman için yaşadıklarımıza benzer şekilde, flip-chip substrat tedarik sürelerinde önemli artışlar görüyoruz" dedi."Bazı durumlarda, alt tabaka tedarik süreleri, endüstride tipik olarak görülen sürenin 4 katından daha fazla artıyor.Bu eğilim, esas olarak, bilgi işlem sektörü için büyük gövde ve yüksek katman sayılı tekil ABF substratlarına yönelik sürekli yüksek talep tarafından yönlendirilmektedir.Ek olarak, otomotiv endüstrisinde güçlü bir iyileşme görüyoruz, bu da bazı durumlarda daha yüksek son bilgi işlem alt tabakalarına yönelik yukarıda belirtilen taleple doğrudan rekabet ediyor.Ayrıca iletişim, tüketici ve otomotiv segmentlerinde daha küçük gövdeli ürünler için kullanılan şerit bazlı PPG substratlarına yönelik talebin arttığını görüyoruz. "

Bu arada, endüstri sorunu çözmek için çözümler üzerinde çalışıyor, ancak bu yaklaşımlar yetersiz kalabilir.TechSearch'ten Vardaman, "IC paket substratları için iş modelinin temelde bozuk olduğunu iddia ediyorum" dedi.“Arzı garanti altına almak için bu iş ilişkilerine bir tür yeni yaklaşıma ihtiyacımız var.Bu zayıf malzeme tedarikçilerini fiyatlandırma konusunda neredeyse ölümüne yendik.Marjlarını koruyamadılar.Sağlıklı bir durum değil. "

Burada hızlı bir düzeltme yok.Alt tabaka tedarikçileri, marjlarını artırmak için ürün fiyatlarını yükseltebilirler, ancak bu kapasite sorunlarını çözmez.

Bir başka olası çözüm, malzeme satıcılarının talebi karşılamak için daha fazla üretim kapasitesi oluşturmasıdır.Ancak büyük ölçekli bir gelişmiş alt tabaka üretim hattının maliyeti yaklaşık 300 milyon dolardır.

Vardaman, "İhtiyaç duyulan yatırım seviyesi, kapasitenin iki veya üç yıl içinde kullanılacağını düşünmüyorlarsa, bu alt tabaka şirketlerinin yapmakta rahat edecekleri bir şey değil" dedi.“Yatırımlarından bir getiri elde etmeleri gerekiyor ve talepte bir düşüş olacağını düşünürlerse bunu yapmak çok zor olacak.Ve çok fazla kapasiteye yatırım yaptıklarında fiyatlar düştüğünde ne olur?Dönüşlerini yapamazlar ve marjları zarar görür.Yani bu gerçekten zor bir durum.Bu nedenle sektörümüzde gerçekten kötü bir durumda olduğumuzu söyleyebilirim. "

Daha ucuz bir seçenek, mevcut bir alt tabaka hattındaki verimi artırmak ve daha fazla kullanılabilir ürün sağlamaktır.Ancak satıcıların yeni ve pahalı metroloji ekipmanına daha fazla yatırım yapması gerekecektir.

Paketleme evleri de farklı çözümler arıyor.En bariz olanı, alt tabakaları farklı satıcılardan temin etmektir.Ancak Vardaman'a göre, yeni bir alt tabaka tedarikçisine hak kazanmak 25 hafta veya 250.000 $ sürüyor.

Alternatif olarak, paketleme evleri daha fazla substratsız IC paketleri geliştirebilir ve satabilir.Ancak birçok sistem, bazı durumlarda daha sağlam ve güvenilir olan alt tabakalı paketler gerektirir.

Durum umutsuz değil.Paketleme evlerinin tedarikçileriyle daha yakın çalışması gerekiyor.Amkor'dan Dhond, "Malzeme siparişi vermek için daha uzun vadeli tahminler almak için müşterilerimizle birlikte çalışıyoruz" dedi."Uygun olduğu durumlarda tedariki sağlamak için ikinci kaynakları değerlendiriyoruz."

Bu da bazı yeni fırsatlar yaratır.Quik-Pak geçen yıl bir alt tabaka tasarımı, imalatı ve montaj hizmetini açıkladı.Şirket, bu hizmet ile çeşitli paket alt tabaka türlerini desteklemektedir.Quik-Pak'tan Medina, "Müşterilerimizin paketleme gereksinimlerini karşılamak için substrat bazlı montajlar için anahtar teslimi çözümler ürettiğimiz substrat geliştirme hizmetlerimiz için kesinlikle artan bir talep görüyoruz" dedi."Müşteri taleplerini bir araya getirme ve doğru fabrika iş ortaklarını seçmek için fiyat ve teslim süresinden yararlanma becerimiz, malzeme tedarikini makul teslimat programları dahilinde tutmak için çok önemlidir.Eyalet tarafı satıcıları teslim süresini% 50'den fazla kısaltabilir. "

Sonuç
Açıkça görülüyor ki, ambalaj talebi hızla arttı, ancak sektörün tedarik zincirini güçlendirmesi gerekiyor.Aksi takdirde, ambalaj satıcıları fırsatları kaybetmese de daha fazla gecikmeyle karşılaşacaktır.

Olumsuz yanı, tüm bunların daha fazla yatırım gerektirmesi ve belirli segmentlerde satıcı tabanının konsolidasyonunun belirli bir ölçeğe ulaşmak için gerekli olabilmesidir.Ama aynı zamanda, bunun işe yaraması için gerekli olacak yeni ve daha yenilikçi yaklaşımlara da kapı açar. (Mark LaPedus)