Nieuws

Een schommeling veel gevraagd voor spaanders beïnvloedt IC verpakkend leveringsketen, veroorzakend tekort aan uitgezochte productiecapaciteit, diverse pakkettypes, belangrijke onderdelen, en materiaal.

De vlektekorten in verpakking opgedoken in eind 2020 hebben en sindsdien aan andere sectoren uitgespreid. Er zijn nu een verscheidenheid van vernauwingspunten in de leveringsketen. Wirebond en de tik-spaander capaciteit zal strak door 2021, samen met een aantal verschillende pakkettypes blijven. Bovendien zijn de kritieke die componenten in de pakketten, namelijk leadframes en de substraten van IC worden gebruikt, in korte levering. De recente branden bij een verpakkende substraatfabriek in heeft Taiwan de problemen slechter gemaakt. Bovenop dat, zien wirebonders en ander materiaal uitgebreide leveringslevertijden.

Over het algemeen, wijst de dynamica in verpakking op het totale vraagbeeld in de halfgeleiderzaken. Beginnend in medio-2020, bereikten de server en de notitieboekjemarkten stoom, creërend reusachtige vraag naar verschillende spaanders en pakketten voor die markten. Bovendien heeft een plotselinge reactie in de automobielsector de marktbovenkant - neer gedraaid, veroorzakend wijdverspreide tekorten voor spaanders en gieterijcapaciteit.

De tekorten in de halfgeleider en verpakkingsmarkten zijn niet nieuw en komen tijdens op de vraag gerichte cycli in de IC-industrie voor. Wat verschillend is is de industrie definitief begint het belang te erkennen om te verpakken. Maar de breekbaarheid in sommige delen van de verpakkende leveringsketen, in het bijzonder substraten, heeft vele van-wacht gevangen.

Leveringsketen de beperkingen veroorzaken reeds sommige verzendingsvertragingen, maar het is onduidelijk als de problemen zullen voortduren. Onnodig te zeggen, is er een dringende behoefte om de verpakkende leveringsketen te steunen. Om te beginnen speelt de verpakking een grotere rol over de volledige industrie. OEMs wil kleinere en snellere spaanders, die nieuwe en betere IC-pakketten met goede elektroprestaties vereisen.

Tegelijkertijd, wordt de geavanceerde verpakking een haalbaardere optie om nieuwe systeem-vlakke spaanderontwerpen te ontwikkelen. De macht en prestatiesvoordelen van spaander het schrapen verminderen bij elke nieuwe knoop, en de kosten per transistor zijn op de stijging sinds de introductie van finFETs geweest. Terwijl zo het schrapen blijft een optie voor nieuwe ontwerpen, zoekt de industrie naar alternatieven, en het zetten van veelvoudige heterogeene spaanders in een geavanceerd pakket is één oplossing.

De „mensen hebben het belang gerealiseerd om te verpakken,“ bovengenoemd Jan Vardaman, Internationale voorzitter van TechSearch. „Het heeft aan de besprekingen op de collectieve niveaus bij bedrijven en halfgeleiderbedrijven opgeheven. Maar wij zijn bij een verbinding in onze industrie waar wij eenvoudig kunnen niet de vraag zonder onze leveringsketen ontmoeten die in een goede positie.“ verkeren

Om de de industrieaanwinst te helpen heeft sommige inzicht in de markt, Halfgeleidertechniek een blik bij de huidige dynamica in de verpakking van evenals de leveringsketen, met inbegrip van capaciteit, pakketten, en componenten genomen.

Spaander/verpakkende boom
Het is een achtbaanrit in de halfgeleiderindustrie geweest. Begin 2020, keken de zaken helder, maar de IC-markt daalde amid pandemic uitbarsting covid-19.

Door 2020 verschillende landen ten uitvoer gelegd een aantal maatregelen om de uitbarsting, zoals huiselijke orden en bedrijfssluitingen te verlichten. Economische spoedig gevolgde opschudding en banenverliezen.

Maar door medio-2020, terug stuiterde de IC-markt, aangezien de huiselijke economie vraag naar computers, tabletten, en TVs dreef. In 2020, beëindigde de IC-industrie op een hoge nota, aangezien de spaanderverkoop 8% meer dan 2019, volgens VLSI-Onderzoek kweekte.

Die impuls heeft in het eerste deel van 2021 overgebracht. In totaal, wordt de halfgeleidermarkt ontworpen om te groeien door 11% in 2021, volgens VLSI-Onderzoek.

„Wij zien de reusachtige die vraag, wegens IoT, randapparaten, en smart devicen door 5G,“ worden toegelaten bovengenoemd Tien Wu, belangrijkste werkende ambtenaar bij ASE, in een recente telefonische vergadering. „Met high-performance computing, de wolk, de e-commerce, evenals de lage latentie van 5G en de hoge datasnelheden, zien wij meer toepassingen voor smart devicen, elektrovoertuigen, en alle IoT-toepassingen.“

Vorig jaar, was de automobielmarkt traag. Onlangs, hebben de automobielbedrijven de vernieuwde vraag gezien, maar zij zien nu een golf van spaandertekorten onder ogen. In sommige gevallen, zijn carmakers gedwongen aan tijdelijk blind uitgezochte installaties.

IC-de verkopers met fabs, evenals de gieterijen, kunnen de vraag in de automobiel en andere markten ontmoeten niet. „Voor het grootste deel van kalender 2020, fabs liepen aan zeer hoge bezettingsgraad — zowel 200mm als 300mm fabs — over enkel over alle technologieën,“ bovengenoemd Walter Ng, ondervoorzitter van bedrijfsontwikkeling bij UMC. Het „automobielsegment wordt in geen geval in elk geval uitgekozen, aangezien alle segmenten en toepassingen om met strakke levering schijnen te lopen. Vele automobielfabrieken hadden installatiesluitingen tijdens de tweede helft van vorig jaar toe te schrijven aan COVID. Wij namen vele automobieldiehalfgeleiderleveranciers of of het tegengehouden opdracht geven tot tijdens deze periodes waar worden verminderd. Als u dit overweegt, gekoppeld aan de magere de inventarispraktijken van de autoindustrie, kunnen deze factoren tot de auto specifieke tekorten bijdragen wij.“ vandaag zien

Er waren sommige waarschuwingsborden. „Wij zagen de eisen van automobielhalfgeleiderleveranciers beginnen rond vroege Q2 ‚20 te schommelen. Het was niet tot rond vroege Q4‘ 20 dat wij de autovraag van de halfgeleiderleverancier zagen beginnen naar typischere de vraagniveaus te terugkeren,“ bovengenoemd Ng. „Als algemene tendens, zien wij een goede hoeveelheid groei in automobielelektronika, die de toonladder van procestechnologieën van 0,35 microns afzonderlijke MOSFET apparaten aan de producten van 28nm/22nm ADAS en alles binnen - tussen, zoals lichaam en chassiscontrole, infotainment en WiFi behandelt. Wij verwachten dat de halfgeleiderinhoud voor automobiel blijft groeiend voor de nabije toekomst.“

Elk van deze markten hebben de vraag naar verpakkingscapaciteit en verpakkende types van brandstof voorzien. Één manier om capaciteit te kwantificeren is door fabrieksbezettingsgraad te bekijken.

ASE, grootste OSAT van de wereld, merkte ongeveer zijn totale verhoging van de fabrieksbezettingsgraad aan 75% aan 80% van het eerste kwartaal van 2020, aan 85% in het tweede kwartaal van vorig jaar. Tegen de derde en de vierde kwartalen, was de de verpakkingsbezettingsgraad van ASE goed over 80%.

In het eerste deel van 2021, blijft de totale vraag voor verpakkingscapaciteit sterk met strakke die levering in sommige segmenten wordt gezien. „Wij zien vrij veel capaciteit vast over de hele linie,“ bovengenoemd Prasad Dhond, ondervoorzitter van wirebondbga producten in Amkor. De „meeste Beëindigen-markten, behalve automobiel, bleven sterk door 2020. In 2021, blijven wij sterkte in die markten zien, en automobiel, ook heeft teruggekregen. Zo voegt de autoreactie zeker aan de capaciteitsbeperkingen toe.“

Anderen, met inbegrip van kust verpakkende verkopers, zien ook genomen vraag. „Stateside-de verpakkingscapaciteit schijnt vast te houden,“ bovengenoemde Rosie Medina, ondervoorzitter van verkoop en marketing in quik-Pak. „Iedereen doet wat zij de genomen vraag kunnen beheren.“

Wirebond, leadframe tekorten
Een massa verschillende IC-pakkettypes bestaat in de markt, elk gericht voor een verschillende toepassing.

Één manier om de verpakkingsmarkt te segmenteren is door interconnect type, dat wirebond omvat, tik-spaander, wafeltje-niveau verpakking (WLP), en door-siliciumvias (TSVs). Verbindt worden gebruikt onderling om één matrijs met een andere in pakketten te verbinden. TSVs heeft de hoogste die I/O tellingen, door WLP, tik-spaander worden gevolgd, en wirebond.

Sommige 75% aan 80% van de pakketten van vandaag zijn gebaseerd bij draad het plakken, volgens TechSearch. Terug ontwikkeld in de jaren '50, stikt een draad bonder één spaander aan een ander spaander of substraat gebruikend uiterst kleine draden. Draad het plakken is hoofdzakelijk gebruikt voor goedkope erfenispakketten, midrange pakketten, en geheugenmatrijs het stapelen.

De vraag naar wirebondcapaciteit was traag in de eerste helft van 2020, maar het spijkerde in het derde kwartaal van 2020 vast, veroorzakend wirebond capaciteit aan te halen. Tegelijkertijd, zei ASE dat wirebond de capaciteit op zijn minst tot de tweede helft van 2021 strak zou blijven.

Andere tendensen kwamen ook in de wirebondmarkt te voorschijn. Het „aantal gestapelde matrijzen die wij doen is meer dan voordien,“ ASE met u bovengenoemd in een telefonische vergadering in het derde kwartaal van 2020. „Zo in deze bepaalde cyclus, is het niet alleen het volume. Het is ook het aantal matrijzen, het aantal draden, evenals de ingewikkeldheid.“

Tot dusver in 2021, wirebond wordt de capaciteit beperkt wegens een boom in automobiel en andere markten. Het ook wordt moeilijker om genoeg wirebonders te verkrijgen om de vraag te ontmoeten.

De „capaciteit blijft strak,“ ASE met u bovengenoemd in een recente telefonische vergadering. „Uiterste datum, maakte ik een commentaar dat het wirebondtekort op zijn minst aan Q2 van dit jaar zal zijn. Op dit ogenblik, passen wij lichtjes onze mening aan. Wij geloven het wirebondtekort door het gehele jaar van 2021.“ zal zijn

Begin 2020, was het vrij gemakkelijk om wirebonders te verkrijgen. Als vraag in eind 2020 wordt opgenomen, wirebonder breidden de hulpmiddellevertijden zich tot zes tot acht maanden die uit. „Op dit ogenblik, is de levertijden van de machinelevering meer als zes tot negen maanden,“ met bovengenoemd u.

Wirebonders wordt gebruikt om verscheidene pakkettypes, zoals vierling-vlakke geen-lood (QFN), vierling vlak-pak (QFP), en vele anderen te maken.

QFN en QFP behoren in de leadframegroep pakkettypes. Een leadframe, een kritieke component voor deze pakketten, is fundamenteel een metaalkader. In het productieproces, is een matrijs in bijlage aan het kader. De lood worden verbonden met de matrijs gebruikend dunne draden.

Fig. 1: QFN-pakket.

Fig. 2: Het zijaanzicht van QFN.

„Typisch, is QFNs wirebonded, hoewel u hen voor tikspaander kunt ook ontwerpen,“ bovengenoemde Medina van quik-Pak. „Terwijl de tikspaander QFNs in kleinere grootte/voetafdrukken kan komen dan wirebonded QFNs, zij een beetje duurder zijn te bouwen omdat de matrijs moet worden gestoten. Vele klanten zullen QFNs voor hun kleine grootte en hun kosteneffectiviteit kiezen. Traditioneel overmolded QFN-formaten zijn een economische optie voor vele toepassingen. De douanegrootte kan ook wanneer een standaardjedec-grootte niet van toepassing is, zoals onze open-Gevormde Plastic Pakketten (OmPPs) als economisch worden beschouwd. Deze komen in een verscheidenheid van JEDEC-formaten en douaneconfiguraties.“

De Leadframepakketten worden gebruikt voor spaanders in analogon, rf, en andere markten. „Wij zien sterk-dan-ooit vraag naar QFN-pakketten,“ bovengenoemde Medina. „Zij worden gebruikt in vele eindmarkten, zoals medisch, commercieel, en mil/aero. Handhelds, wearables, en de raad met vele componenten zijn eerste toepassingen.“

Tijdens de boomcycli, niettemin, de uitdaging is een adequate voorziening van leadframes uit derdeleveranciers te verkrijgen. De leadframezaken zijn een segment met beperkte marge dat een golf van consolidatie heeft ondergaan. Sommige leveranciers zijn de zaken weggegaan.

Vandaag, is de vraag robuust voor QFN-pakketten, wat tot de behoefte aan meer leadframes leidt. Terwijl sommige verpakkende huizen genoeg kunnen beveiligen leadframes, zien anderen een tekort.

De „Leadframe-levering is strak,“ bovengenoemde Dhond van Amkor. „De leverancierscapaciteit kan niet omhoog met de vraag houden. De verhogingen van de edel metaalprijs beïnvloeden leadframe ook prijzen.“

Geavanceerde verpakking, substraatnarigheden
De vraag is ook robuust voor vele geavanceerde pakkettypes, vooral van het tik-spaander de serie balnet (BGA) en tik-spaander spaander-schaal pakketten (CSPs). De volumes stijgen ook voor 2.5D/3D, fan-out, en systeem-in-pakket (Slokje).

De tik-spaander is een proces wordt gebruikt om BGAs en andere pakketten te ontwikkelen dat. In het tik-spaander proces, worden de de koperbuilen of pijlers gevormd bovenop een spaander. Het apparaat wordt weggeknipt en op een afzonderlijke matrijs of een raad weggeknipt. De builen landen op koperstootkussens, vormt elektroverbindingen.

Fig. 3: Zij-Weergeven een tik-spaander steun

Gedreven door automobiel, gegevensverwerking, notitieboekjes, en andere producten, zou de tik-spaander BGA verpakkingsmarkt van $10 miljard in 2020 tot $12 miljard tegen 2025, volgens Yole Développement moeten groeien.

De „algemene capaciteit voor tik-spaander producten zal bij hoog gebruik blijven lopen in 2021, met materiaallevertijden die aan groter ontslaan dan 2X wat wij typisch,“ bovengenoemd Roger St ervaren. Amand, hogere ondervoorzitter in Amkor. „Gebaseerd op beschikbare voorspellingen, verwachten dat wij deze tendens verdergaat door 2021, en in 2022, gedreven door de hogere vraag in de mededelingen, de gegevensverwerking, en de automobielmarktsegmenten. In het algemeen, zien wij deze tendens over alle tik-spaander pakkettechnologieën.“

Ondertussen, fan-out en fan-in zijn de pakketten gebaseerd op een technologie genoemd WLP. In één voorbeeld van fan-out, wordt een geheugenmatrijs gestapeld op een logicaspaander in een pakket. Fan-in, soms genoemd CSPs, wordt gebruikt voor energiebeheer ICs en rf-spaanders. In totaal, wordt de WLP-markt ontworpen om van $3,3 miljard in 2019 tot $5,5 miljard tegen 2025, volgens Yole te groeien.

2.5D/3D de pakketten worden gebruikt in high-end servers en andere producten. In 2.5D, worden de matrijzen gestapeld of zij aan zij bovenop een interposer geplaatst, die TSVs opneemt.

Ondertussen, is een Slokje een douanepakket, dat uit een functioneel elektronisch subsysteem bestaat. „Wij zien een grote verscheidenheid van nieuwe Slokjeprojecten die optische, audio, en siliciumphotonics, evenals heel wat apparaten van de smartphonerand behandelt,“ ASE met bovengenoemd u.

Veel van deze geavanceerde pakkettypes gebruiken een gelamineerd substraat, die in korte levering zijn. Andere pakketten vereisen geen substraat. Dit hangt van de toepassing af.

Een substraat dient als basis in een pakket, en het sluit de spaander aan de raad in een systeem aan. Een substraat bestaat uit veelvoudige lagen, elk waarvan metaalsporen en vias opneemt. Deze die lagen verpletteren verstrekken de elektroverbindingen van de spaander aan de raad.

De gelamineerde substraten zijn of tweezijdige of multi-layer producten. Sommige pakketten hebben twee tweezijdige lagen, terwijl de complexere producten 18 tot 20 lagen hebben. De gelamineerde substraten zijn gebaseerd op diverse materiële reeksen, de opeenhopingsmaterialen en BT-Hars zoals van Ajinomoto (ABF).

Over het algemeen, in de leveringsketen, kopen de verpakkende huizen substraten van diverse derdeleveranciers, zoals Ibiden, Kinsus, Shinko, Unimicron, en anderen.

De problemen begonnen vorig jaar aan oppervlakte toen de vraag voor gelamineerde substraten schommelde, veroorzakend strakke levering voor deze producten. De kwesties stegen eind vorig jaar, toen een brand bij een productieinstallatie door Unimicron die van Taiwan wordt bezeten uitbrak. Unimicron bracht de productie naar andere faciliteiten over, maar sommige klanten konden nog niet genoeg substraten verkrijgen om de vraag te ontmoeten.

Een andere brand brak in de afgelopen weken in dezelfde Unimicron-installatie uit, toen de arbeiders de fabriek schoonmaakten. Tegelijkertijd, niettemin, was de installatie niet in productie.

De aan de gang zijnde die vraag, aan diverse winkelhaken in de leveringsketen wordt gekoppeld, maakt de substraatsituatie veel in 2021 slechter. In sommige gevallen, stijgen de prijzen voor substraten met uitgebreide levertijden.

„Gelijkaardig aan wat wij voor materiaal ervaren, zien wij aanzienlijke verhogingen van tik-spaander substraatlevertijden,“ St. Amand van Amkor zei. „In sommige gevallen, stijgen de substraatlevertijden tot groter dan 4X wat typisch in de industrie wordt gezien. Deze tendens wordt gedreven hoofdzakelijk door de aanhoudende hogere vraag naar groot lichaam en de hoog-laagtelling singulated ABF-substraten voor de gegevensverwerkingssector. Bovendien, zien wij een sterke terugwinning van de automobielindustrie, die in sommige gevallen direct met de voornoemde vraag naar hogere eind gegevensverwerkingssubstraten concurreert. Wij zien ook genomen vraag voor op strook-gebaseerde die PPG-substraten voor klein-lichaamsproducten worden gebruikt in de mededelingen, de consument, en de automobielsegmenten.“

Ondertussen, werkt de industrie aan oplossingen om het probleem op te lossen, maar deze benaderingen kunnen te kort schieten. „ik zou debatteren dat het bedrijfsmodel voor IC-pakketsubstraten fundamenteel gebroken is,“ bovengenoemde Vardaman van TechSearch. „Wij moeten één of ander soort nieuwe benadering van deze zakelijke relaties aan waarborglevering hebben. Wij hebben deze slechte substraatleveranciers aan dood praktisch slaan bij de tarifering. Zij hebben niet hun marges kunnen handhaven. Het is geen gezonde situatie.“

Er is hier geen snelle moeilijke situatie. De substraatleveranciers konden hun productprijzen eenvoudig opheffen om hun marges op te voeren, maar dit lost niet de capaciteitsproblemen op.

Een andere mogelijke oplossing is voor substraatverkopers meer productiecapaciteit te bouwen om de vraag te ontmoeten. Maar een geavanceerde substraatproductielijn op grote schaal kost ongeveer $300 miljoen.

Het „nodig niveau van investering is niet iets deze substraatbedrijven is het comfortabele maken als zij niet denken de capaciteit binnen twee of drie jaar zal worden gebruikt,“ bovengenoemde Vardaman. „Zij moeten een rendement van hun investering krijgen, en het gaat zeer moeilijk zijn te doen als zij denken er het gaan een veel gevraagde daling zijn zijn. En wat gebeurt wanneer zij in teveel hoedanigheid, dan prijzendaling investeren? Zij kunnen niet hun terugkeer en hun marges maken lijden. Zo is het een werkelijk taaie situatie. Ik zou zeggen dat wij in een werkelijk slechte situatie in onze industrie wegens dit.“ zijn

Een minder dure optie moet eenvoudig de opbrengsten op een bestaande substraatlijn opvoeren, die meer bruikbare producten toelaten. Maar de verkopers zouden meer in nieuw en duur metrologiemateriaal moeten investeren.

De verpakkende huizen bekijken ook andere oplossingen. Duidelijkste moet substraten van verschillende verkopers verkrijgen. Maar het vergt 25 weken of $250.000 om een nieuwe substraatverkoper, volgens Vardaman te kwalificeren.

Alternatief, kunnen de verpakkende huizen meer ontwikkelen en verkopen substraat-minder IC-pakketten. Maar vele systemen vereisen pakketten met substraten, die in sommige gevallen robuuster en betrouwbaar zijn.

De situatie is niet hopeloos. De verpakkende huizen moeten meer nauw met hun leveranciers samenwerken. „Wij werken met onze klanten om voorspellingen op langere termijn ertoe te brengen om tot materialen opdracht te geven,“ bovengenoemde Dhond van Amkor. „Wij kwalificeren tweede bronnen om levering te verzekeren waar aangewezen.“

Dit leidt tot sommige nieuwe kansen, ook. Quik-Pak onthulde vorig jaar een substraatontwerp, een vervaardiging, en de assemblagedienst. Met deze dienst, steunt het bedrijf diverse types van pakketsubstraten. „Wij zien absoluut genomen vraag voor onze diensten van de substraatontwikkeling, waardoor wij kant en klare oplossingen voor op substraat-gebaseerde assemblage creëren om de verpakkingsvereisten van onze klanten aan te passen,“ bovengenoemde Medina van quik-Pak. „Onze capaciteit om klantenverzoeken samen en hefboomwerkingsprijs en levertijd samen te voegen om de juiste fab partners te selecteren is essentieel voor het houden van de levering van substraten binnen redelijke afleveringsschema's. De Statesideverkopers kunnen de levertijd door meer dan 50% verkorten.“

Conclusie
Duidelijk, is de vraag naar verpakking omhooggeschoten, maar de industrie moet de leveringsketen versterken. Anders, zullen de verpakkende verkopers meer vertragingen, als verloren niet kansen onder ogen zien.

Downside is dat elk van dit meer investering zal nemen, en de consolidatie van de verkopersbasis in zou bepaalde segmenten noodzakelijk kunnen zijn om een bepaalde schaal te bereiken. Maar het opent ook de deur voor nieuwe en meer innovatieve benaderingen, die essentieel zullen zijn om dit werk te maken. (Mark LaPedus)