因?yàn)閷?zhuān)業(yè)
所以領(lǐng)先
美國(guó)總統(tǒng)喬·拜登采取了雙管齊下的方式來(lái)限制中國(guó)的高科技進(jìn)步,限制中國(guó)獲得尖端芯片,同時(shí)支持美國(guó)的半導(dǎo)體生產(chǎn)。他將進(jìn)一步加大壓力,將焦點(diǎn)轉(zhuǎn)移到技術(shù)霸權(quán)競(jìng)爭(zhēng)的新興領(lǐng)域:半導(dǎo)體封裝工藝越來(lái)越被視為實(shí)現(xiàn)更高性能的途徑。
只有美國(guó)才認(rèn)識(shí)到所謂先進(jìn)封裝的潛力:中國(guó)也在利用不受制裁的領(lǐng)域占領(lǐng)全球市場(chǎng)份額,并在制造高端芯片方面取得了前所未有的進(jìn)展。
技術(shù)分析師 Tirias Research 創(chuàng)始人 Jim McGregor 表示:“封裝是半導(dǎo)體行業(yè)創(chuàng)新的新支柱,它將徹底改變整個(gè)行業(yè)?!?對(duì)于尚不具備最先進(jìn)能力的中國(guó)來(lái)說(shuō),“他們?cè)谶@里提升肯定更容易”,因?yàn)樗皇苊绹?guó)政府的限制?!胺庋b可以幫助他們彌合差距,”他說(shuō)。
直到最近,半導(dǎo)體封裝業(yè)務(wù)——將芯片封裝在既能保護(hù)芯片,又能將芯片連接到其所屬電子設(shè)備的材料中——充其量只是該行業(yè)的事后想法。因此,它被外包,主要外包給亞洲,而中國(guó)是主要受益者:根據(jù)英特爾公司的數(shù)據(jù),如今美國(guó)的封裝產(chǎn)能僅占全球的 3%。
然而突然間,先進(jìn)封裝無(wú)處不在:英特爾將其視為美國(guó)芯片巨頭恢復(fù)競(jìng)爭(zhēng)力戰(zhàn)略的核心部分;中國(guó)將其視為建設(shè)國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)能的一種手段;現(xiàn)在華盛頓正在將其作為其自給自足計(jì)劃的一部分。
《芯片和科學(xué)法案》出臺(tái)一年多后,拜登政府在最近任命了該中心主任后,概述了一項(xiàng)30 億美元的國(guó)家先進(jìn)封裝制造計(jì)劃的計(jì)劃。美國(guó)商務(wù)部副部長(zhǎng)勞里·洛卡西奧表示,我們的目標(biāo)是在本世紀(jì)末建立多個(gè)大批量封裝設(shè)施,并減少對(duì)亞洲供應(yīng)線的依賴(lài),因?yàn)閬喼薰?yīng)線構(gòu)成了美國(guó)“無(wú)法接受”的安全風(fēng)險(xiǎn)。
一位白宮官員表示,總統(tǒng)“已將確保美國(guó)在半導(dǎo)體制造所有要素方面的領(lǐng)導(dǎo)地位作為優(yōu)先事項(xiàng),其中先進(jìn)封裝是最令人興奮和最關(guān)鍵的領(lǐng)域之一”。
隨著先進(jìn)封裝迅速成為全球芯片沖突的新戰(zhàn)線,一些人認(rèn)為它早就該出現(xiàn)了。
到目前為止,政府一直把重點(diǎn)放在補(bǔ)貼上,以將芯片制造帶回美國(guó),但“我們不能忽視封裝,因?yàn)槿币徊豢?,”加利福尼亞州共和黨眾議員杰伊·奧伯諾特(Jay Oberolte)說(shuō),他是兩名副總統(tǒng)之一,國(guó)會(huì)人工智能核心小組主席?!叭绻庋b仍然在海外進(jìn)行,那么即使我們 100% 的芯片制造都在國(guó)內(nèi)進(jìn)行,也沒(méi)有關(guān)系,”他補(bǔ)充道。
組裝、測(cè)試和封裝——通常被一起視為“后端”制造——一直是半導(dǎo)體行業(yè)最不起眼的一端,與制造具有在芯片中測(cè)量的功能的芯片的“前端”業(yè)務(wù)相比,其創(chuàng)新較少,附加值也較低。然而,隨著新技術(shù)使芯片能夠組合、堆疊并增強(qiáng)其性能,芯片的復(fù)雜程度正在迅速提高,行業(yè)高管稱(chēng)之為拐點(diǎn)。
先進(jìn)封裝無(wú)法幫助中國(guó)與美國(guó)領(lǐng)先的半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)競(jìng)爭(zhēng),但它可以讓北京通過(guò)將不同的芯片緊密地拼接在一起來(lái)構(gòu)建更快、更便宜的計(jì)算系統(tǒng)。在這種情況下,中國(guó)可以將其最新的芯片技術(shù)(這種技術(shù)價(jià)格昂貴且數(shù)量可能有限)保留在芯片最重要的部分,并使用較舊的、更便宜的技術(shù)來(lái)制造執(zhí)行短板體驗(yàn)管理和傳感器控制等其他功能的芯片,將整體整合到一個(gè)強(qiáng)大的封裝中。
彭博資訊技術(shù)分析師 Charles Shum 表示,這是一個(gè)“關(guān)鍵的解決方案”?!八粌H提高了芯片處理速度,而且至關(guān)重要的是能夠?qū)崿F(xiàn)各種芯片類(lèi)型的無(wú)縫集成?!?他說(shuō),其結(jié)果是“將重塑半導(dǎo)體制造格局”。
中國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)一直將半導(dǎo)體封裝技術(shù)作為戰(zhàn)略重點(diǎn)。根據(jù)美國(guó)的數(shù)據(jù),中國(guó)擁有全球組裝、測(cè)試和封裝市場(chǎng) 38% 的份額,位居全球第一。雖然它在先進(jìn)技術(shù)方面落后于臺(tái)灣和美國(guó),但分析師一致認(rèn)為,與晶圓加工不同,它處于更有利的位置,能夠迎頭趕上。
中國(guó)貝蒂已經(jīng)擁有數(shù)量最多的后端設(shè)施,包括全球第三大封裝和測(cè)試公司長(zhǎng)電科技集團(tuán),該公司的收入僅次于臺(tái)灣日月光集團(tuán)和美國(guó)安靠科技。此外,中國(guó)企業(yè)正在擴(kuò)大市場(chǎng)份額,包括長(zhǎng)電科技在新加坡收購(gòu)了先進(jìn)的工廠,并在家鄉(xiāng)江陰建設(shè)了先進(jìn)的封裝工廠。
“對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō),先進(jìn)封裝會(huì)是一個(gè)很好的選擇,因?yàn)榈侥壳盀橹?,這是一個(gè)每個(gè)人都投資的安全空間,”研究技術(shù)地緣政治的臺(tái)灣蒙田研究所智囊團(tuán)的馬蒂厄·杜沙特爾 (Mathieu Duchatel)說(shuō) 。
現(xiàn)在,華盛頓已經(jīng)認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)。
突然關(guān)注這種特技術(shù)原因之一是它對(duì)人工智能應(yīng)用所需的高功率半導(dǎo)體的必要性。事實(shí)上,一種被稱(chēng)為基板上晶圓芯片( CoWoS)的特定類(lèi)型封裝的短缺是 Nvidia 公司人工智能芯片生產(chǎn)的一個(gè)關(guān)鍵瓶頸。
英偉達(dá) (Nvidia) 的主要芯片制造商臺(tái)積電 (Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.) 今年夏天承諾向封裝廠投資 30 億美元,以幫助緩解封鎖。首席執(zhí)行官 CC Wei 在公司第三季度財(cái)報(bào)電話會(huì)議上告訴投資者,公司計(jì)劃在明年年底前將 CoWoS 產(chǎn)能提高一倍。
臺(tái)積電先進(jìn)封裝技術(shù)副總裁Jun He于10月在臺(tái)北舉行的一次會(huì)議上表示,雖然臺(tái)積電在這項(xiàng)技術(shù)上已經(jīng)研究了12年,但它只是一個(gè)利基應(yīng)用,今年才開(kāi)始興起?!拔覀冋诏偪竦亟ㄔO(shè)產(chǎn)能,”Jun He 說(shuō)道,并補(bǔ)充道,“每個(gè)人,甚至可能是星巴克”,都在談?wù)?CoWoS。
不僅僅是臺(tái)積電。美光公司正在印度建立一座價(jià)值 27.5 億美元的后端工廠,而英特爾則同意在波蘭建造一座價(jià)值 46 億美元的組裝和測(cè)試工廠,并在馬來(lái)西亞投資約 70 億美元用于先進(jìn)封裝。韓國(guó)SK海力士去年表示,計(jì)劃投資150億美元在美國(guó)建設(shè)封裝工廠。
英特爾首席執(zhí)行官帕特·基辛格在接受采訪時(shí)表示,“現(xiàn)在在封裝領(lǐng)域擁有一些非常獨(dú)特的技術(shù)”?!叭缃駨氖氯斯ぶ悄苄酒ぷ鞯拿總€(gè)人都會(huì)說(shuō),哇,這就是我提高人工智能芯片能力的方式?!?/p>
一些分析師預(yù)測(cè),這將為該領(lǐng)域的公司帶來(lái)巨大財(cái)富。麥肯錫表示,數(shù)據(jù)中心、人工智能加速器和消費(fèi)電子產(chǎn)品的高性能芯片將為先進(jìn)封裝技術(shù)創(chuàng)造最大的需求。
Jeffries 分析師 Mark Lipacis 和 Vedvati Shrotre 在 9 月 14 日的一份報(bào)告中寫(xiě)道,預(yù)計(jì)使用先進(jìn)封裝的芯片出貨量將在未來(lái) 18 個(gè)月內(nèi)增加 10 倍,但如果它成為智能手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置,這一數(shù)字可能飆升至 100 倍。該技術(shù)是行業(yè)“結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)變”的一部分。
雷蒙多提到的原因是芯片制造正在接近物理學(xué)的極限。
在過(guò)去的五十年里,芯片的性能不斷提高,這在很大程度上得益于生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步。這些組件現(xiàn)在包含多達(dá)數(shù)百億個(gè)微型晶體管,使它們能夠存儲(chǔ)或處理信息。但現(xiàn)在,這條以英特爾創(chuàng)始人的名字命名為摩爾定律的進(jìn)步之路正面臨著根本性障礙,這些障礙使得實(shí)現(xiàn)改進(jìn)變得更加困難且成本高昂。
摩爾定律(更多的是一種觀察)指出,芯片上的晶體管數(shù)量大約每?jī)赡昃蜁?huì)增加一倍。隨著進(jìn)展速度放緩,公司“無(wú)法每?jī)赡暌砸话氲某杀尽杀兜臅r(shí)鐘速度和更低的功率水平提供兩倍的晶體管,該行業(yè)已開(kāi)始更多地依賴(lài)先進(jìn)封裝”彌補(bǔ)不足的技術(shù),”利帕西斯和什羅特寫(xiě)道。
許多設(shè)計(jì)師和公司不再將越來(lái)越小的元件塞到一塊硅片上,而是宣揚(yáng)模塊化方法的好處,即用多個(gè)緊密封裝在同一封裝中的“小芯片”來(lái)構(gòu)建產(chǎn)品。
這就解釋了為什么荷蘭專(zhuān)業(yè)芯片封裝工具制造商 BE Semiconductor Industries NV 的價(jià)值在過(guò)去 12 個(gè)月內(nèi)翻了一番,達(dá)到約 98 億美元,超過(guò)費(fèi)城半導(dǎo)體指數(shù)兩倍。
與前端制造相關(guān)的金額相比,這仍然相形見(jiàn)絀——荷蘭公司 ASML NV 幾乎壟斷了生產(chǎn)尖端半導(dǎo)體所需的機(jī)器,其市值接近 2500 億美元。英特爾位于德國(guó)東部城市馬格德堡的尖端芯片制造廠耗資 300 億美元,是其在馬來(lái)西亞承諾的四倍多。
然而,在愛(ài)爾蘭的新工廠馬格德堡與其具有先進(jìn)封裝能力的波蘭工廠之間,“波蘭實(shí)際上可能是最重要的,”基辛格說(shuō)。
先進(jìn)芯片封裝清洗:
合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。
水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要,一旦選定,就會(huì)作為一個(gè)長(zhǎng)期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。
污染物有多種,可歸納為離子型和非離子型兩大類(lèi)。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣,通電后發(fā)生電化學(xué)遷移,形成樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)體,造成低電阻通路,破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層,在PCB板表層下生長(zhǎng)枝晶。除了離子型和非離子型污染物,還有粒狀污染物,例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等,這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。
這么多污染物,到底哪些才是最備受關(guān)注的呢?助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中,它們主要由溶劑、潤(rùn)濕劑、樹(shù)脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分,焊后必然存在熱改性生成物,這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo),從產(chǎn)品失效情況來(lái)而言,焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素,離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降,松香樹(shù)脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大,嚴(yán)重者導(dǎo)致開(kāi)路失效,因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗,才能保障電路板的質(zhì)量。
合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù),滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求,打破國(guó)外廠商在行業(yè)中的壟斷地位,為芯片封裝材料全面國(guó)產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。
推薦使用合明科技水基清洗劑產(chǎn)品。