美国芯片业回流可能会因更多晶圆厂而失败

半导体芯闻 2022-03-08 18:05

来源：编译自eetimes，谢谢。

业内专家表示，如果不重建更基本的国内芯片组装和测试公司生态系统，重振处于电子行业顶端的美国半导体生产就不太可能成功。

尽管美国立法者准备批准520 亿美元的一揽子激励措施以帮助振兴国内半导体行业，但人们担心大部分财政支持将流向不需要援助的芯片制造商，而美国日益萎缩的组装和测试部门却被忽视。

“现在正在讨论激励计划，”全球电子协会 IPC 的首席技术专家马特凯利对 EE Times 说。“人们非常担心只是人为地支撑这个行业，当激励措施消失时，整个游戏计划就会消失。不幸的是，至少从我的角度来看，这就是我们现在所处的位置。”

美国电子行业最大的差距之一是 IC 基板，它提高了用于汽车、物联网和 5G 应用的小尺寸、低功耗设备的印刷电路板上的芯片密度。

“我们从未在北美生产过 IC 基板，”Kelly说。“这不是一个带回来的故事。这是一个我们需要得到它的故事。”

根据Mordor Intelligence 的一份报告，2020 年 IC 基板市场价值 77 亿美元，到 2027 年将增长到 122 亿美元。对更小尺寸、更高性能和更低功耗的需求已转向将芯片连接在一起或连接芯片的材料汽车、移动和物联网设备中的印刷电路板。

几乎所有的基板制造商都在亚洲。领先的供应商是中国台湾的Unimicron和ASE 集团、日本的Ibiden和中国的SCC。根据 Mordor Intelligence 的报告，到 2022 年，Unimicron 已投资超过 7 亿美元用于先进倒装芯片基板的研发和产能扩张。

“对于 IC 基板，我们落后亚洲 20多年，也许落后亚洲 25 年，”Kelly 说。

尽管增长强劲，但 IC 基板仍面临一些公司的技术挑战，这些公司使用具有多个再分配层 (RDL) 的硅中介层来更好地连接逻辑和高带宽存储器。其他人则使用带有 RDL 的扇出基板。运行倒装芯片球栅阵列线的 ASE 等芯片组装公司需要基板以及晶圆凸块和 RDL 的晶圆厂产能。但该报告称，扇出晶圆级封装组需要更少的工艺步骤到 RDL 级别，因此，该行业正在转向扇出技术。

据正在开发芯片封装技术的普渡大学教授卡罗尔·汉沃克（Carol Handwerker）称，它处于技术发展的前沿，美国需要投资并保持电子行业的领先地位。

“我们未来需要的是新技术的进步，”Handwerker 说。“这不是它不像以前那么简单。现在，它是异构集成。很难说封装、组装和测试在哪里停止，或者芯片在哪里停止。”

亚洲的霸主地位

全球最大的封装和测试公司 ASE 和Amkor 的工厂都在亚洲，它们不打算跟进台积电 (TSMC) 和三星等亚洲芯片制造商最近在亚洲的数十亿美元投资。美国美国组装和测试公司的稀缺将阻碍美国建立安全电子供应链的计划。

“我们正在延长供应链，如果我们不努力解决更大的生态系统问题，情况会变得更糟，”凯利说。

他说，到 2024 年，当英特尔、台积电和三星开始在美国生产更多芯片时，这些公司将不得不将他们的硅晶圆放在飞机上，然后运往亚洲。“我们正在延长供应链，而不是缩短它。”

与 IC 基板更关键的问题不同，在美国启动组装和测试更多的是提高现有产量。凯利补充说，北美有超过 25 个 OSAT 设施，但它们是“夫妻店”，按年收入计算不在前 20 名。

“进入并建立先进的封装技术、提高我们的能力并以更好的方式做事的能力，对于 OSAT（外包半导体组装和测试）来说是一项容易得多的任务。这是更多的资金和基础设施。这不一定是缺乏技能和专业知识。OSAT 是一个更容易解决的问题。有了 IC 基板，我们就有了一个巨大的洞。”

加倍下注

与此同时，全球最大的封装和测试公司 ASE 正在亚洲加倍下注。2021 年 12 月，日月光科技控股有限公司将制造资产出售给帮助中国半导体产业发展的私募股权投资者北京智路资产管理有限公司。智路于 2016 年与北京建光资产管理公司以 28 亿美元收购恩智浦半导体的标准产品部门，后更名为安世半导体。美国政府于 2021 年 12 月阻止了 WiseRoad以 14 亿美元收购韩国 Magnachip 的计划。

日月光在一份声明中表示，通过与 Wise Road 的交易，“日月光将通过优化其在中国的战略和资源配置来提高其整体竞争优势，同时进一步加大对先进技术开发的投资并扩大其在台湾地区的领先能力。” .

ASE 首席财务官 JosephTung 在 2022 年 2 月与分析师。“今年，由于来自扩大的客户群（主要是中国客户）的收入，我们预计我们的 SPIL 苏州工厂将实现非常高的增长。”

ASE 首席运营官 Tien Wu 在 2 月的活动中表示，随着国家创建自己的安全供应链，中国的组装和测试公司正在建设能力。

“我认为我们的中国竞争对手在工业市场和政府的支持下进行产能建设是很自然的，因为中期甚至短期的目标是在中国创造一个自给自足的生态系统。”

与台积电和英特尔等芯片制造商相比，OSAT 公司的劳动密集程度更高，它们正在经历技术升级。

去年，ASE 建立了 25 家自动化“熄灯”工厂，消除了装配线工人。今年，ASE将这一数字提高到 37 家。“我们将继续每年增加 10 家熄灯工厂，或者根据客户数量随着时间的推移而加速，”吴说。

抗辐射

美国人还期望组装和测试变得更加技术密集。普渡大学教授彼得·伯梅尔 (PeterBermel) 的目标是提高辐射硬度，随着私营公司增加太空发射，这将变得越来越重要。Bermel 正在与美国国防部合作开发新的抗辐射技术。

“我们在太空环境中生存的能力有很大的上升趋势，”他说。“这将成为 SpaceX、Blue Origin 以及所有其他私营部门公司正在努力实现的目标的组成部分。”

当 70 多年前开始太空探索时，几乎所有东西都在近地轨道上。伯梅尔认为，现在有更广泛的潜在环境需要考虑，因此了解这些环境和辐射源将变得更加重要。

辐射硬化的另一项任务是核冲突中的生存能力问题。Bermel 说，能够在这些环境中生存是国防部、能源部和美国政府其他部门的首要任务。

回到地面，美国有很多空白需要填补。挑战的一部分是教育足够的人来扩大生产。

“我们在美国没有太多的组装和包装业务，除了国防、一些航空航天和植入式医疗设备，”普渡大学教授 Handwerker 说。“我们有一个名为SCALE的主要国防部劳动力发展计划。这是为了给国防部提供一支相对于我们的对手来说训练不对称的劳动力。”

伯梅尔说，美国需要一个与亚洲竞争的可行芯片生态系统。“如果你没有这些，而你只拥有生态系统的一小部分，那么你就会遇到一个问题，即你基本上仍然依赖亚洲。”

在华盛顿游说

在从芯片制造商到印刷电路板供应商的生态系统中，说服美国政府如何在美国政府项目以及私营公司之间分配激励资金并非易事。

据华盛顿特区一位不愿透露姓名的电子行业说客称，在计划的 520 亿美元补贴中，约有 25 亿美元可能用于先进封装。

“行政部门仍在试图弄清楚，”说客说。“这并不是说美国政府从未增加过如此规模的项目，而是这种情况非常罕见，尤其是在和平时期。”