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短缺冲击包装行业

集成电路需求的意外飙升正影响到包装供应链。

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对芯片的需求不断抵达IC包装供应链,造成选择制造能力的短缺,各种包装类型,引线框架甚至一些设备。

一些IC包的现货短缺开始于今年早些时候出现,但此后问题一直在增长和传播。供应失衡在今年的第三和第四季度达到了沸点,现在似乎包装客户可能会遇到2018年的短缺。

有几个原因。IC需求在2017年的预期大于预期,因此客户需要更多IC包装能力。但包装房屋以满体运行,无法满足许多但不是所有包装类型的需求。

除了集成电路封装,其他类型的产品也在电子行业的繁荣或超级周期中供应短缺。“这真的是一个超级周期,还是一种我们从未见过的内在扩张,”阿里巴巴首席运营官吴天表示先进的半导体工程德赢娱乐网站【官方平台】该公司是全球最大的外包半导体组装和测试公司(奥特拉)供应商。“在这个超级周期中,我们在许多领域受到限制,包括内存、OLED、无源、引线框架,还有许多其他我可以谈论的领域。即使在设备方面,(比如)芯片连接器,我们也遇到了交货问题。因此,在这一轮中,不仅供应受到限制,而且需求将在很长一段时间内保持强劲。”

比较,大多数组件短缺情况都很简单。例如,Apple和Samsung正在为世界智能手机提供世界供应OLED屏幕。和在后发展出尽管需求上升,供应商一直不愿地增加容量。然后,在NAND中,供应商正在从平坦的NAND转变3d nand.,造成两种产品类型的短缺。

IC包装中的问题更复杂,涉及几个市场。以下是竞技场中的更大问题:

•整个IC封装行业的工厂利用率都很高,但全球200mm晶圆碰撞能力存在重大不足。在晶圆碰撞中,在晶圆上形成的锡球或铜柱提供了芯片和基片之间的电子连接。
•200mm碰撞容量的缺口会影响选择产品的供应,即芯片尺度封装(CSP)和智能手机的RF前端模块。
•然后,由于其他原因,四平无铅封装(QFN)和晶圆级封装是高需求或供应紧张。
•对QFN的需求导致引线框架的较长时间,用于此包类型的关键组件。然后,对包装设备的需求比预期更强大。

并不是每一种包装类型都是短缺的。但总体而言,2017年至2018年,sat的需求一直强劲。“每个人的工厂都很满,”TechSearch International总裁简·瓦尔达曼(Jan Vardaman)说。“在这个时期,我们确实看到了更高的利用率。”

但不用说,短缺会影响包装客户的交货计划。“这也影响了人们把产品带出门。因此,如果供应受限,可能会损害一些人的收入。”“最大的问题是,它会持续多久?”我认为没有人能给出一个好的答案。”

这些趋势令消费者担忧。提供集成电路封装和测试外包服务的sat公司正面临压力。这些年来,他们一直资金不足,大多数供应商没有足够的资源来满足苛刻的客户群的每一个要求。

为帮助业界深入了解业务,半导体工程介绍了该部门的主要短缺问题,如碰撞能力,包装类型,引线框架和设备。德赢娱乐网站【官方平台】

碰撞短缺
2017年,当前的繁荣周期令该行业感到意外。例如,2016年末,世界半导体贸易统计(WSTS)组织预测,2017年集成电路行业将较2016年温和增长3%。不过,由于dram和3D NAND的激增,WSTS在过去一年里多次上调了IC预测。在最近的预测中,该组织预测2017年半导体市场将达到4090亿美元,比2016年增长20.6%。根据WSTS的数据,2018年集成电路行业将增长7%。

集成电路封装供应链反映了芯片行业的需求情况。在当前的周期中,包装公司在2017年上半年看到了传统的增长模式。

但在今年第三和第四季度,sat在几个领域的需求开始超过预期。该公司负责产品和技术营销的副总裁Vinayak Pandey说:“当然,手机也在那里。新科金朋。“我们看到了移动领域以外的需求。汽车和网络是我们现在看到的一些新的需求领域。”

这一需求导致sat的订单激增。目前,尽管许多技术都在满负荷运行,但sat的工厂利用率平均在80%以上。潘迪说:“卫星正在满负荷运转。”“任何额外的需求,交货期都会越来越长。”

虽然在几个前面的容量紧张,但行业最大的瓶颈可以说是一个称为晶圆碰撞的成熟制造过程,特别是在200mm竞技场。作为各种产品,Amkor,ASE,统计数据的一部分,Chippac等提供晶圆撞击服务。

作为交钥匙服务的一部分,晶圆碰撞是在200mm或300mm的晶圆上进行的。碰撞本身并不是一种封装类型,而是在晶圆上形成微小的焊锡球或铜柱的制造过程。


图1:常见的碰撞技术。资料来源:半立金

通过碰撞,Osats可以开发各种包装类型,例如CSP,扇出和倒装芯片BGA。CSP,扇入和扇出全部落入称为晶圆级包装(WLP)的类别。WLP涉及在晶片上仍然在晶圆上封装IC的过程。


图2:传统与晶片级封装流程。来源:林的研究

倒装芯片是一种互连方案,而不是一种封装。倒装芯片用于应用处理器、图形芯片和微处理器。

在倒装芯片中,微小的凸起或铜柱在模具上形成。该设备被翻转并安装在一个单独的模具或板上。模具或电路板由铜垫组成。突起或支柱落在铜垫上,形成一个电气连接。


图3:倒装芯片BGA封装。来源:凸版印刷

无论如何,Osats有足够的300mm碰撞能力。但令人惊讶的是,市场上有一个成熟的200mm碰撞能力急剧短缺。

造成这一短缺的原因有几个。一段时间以来,集成电路行业对200毫米晶圆芯片的需求巨大,导致200毫米晶圆工厂产能严重短缺。

200毫米业务的爆炸已经陷入了供应链并影响了奥萨斯。但是,200毫米碰撞能力的短缺主要是由于模拟和射频社区的巨大需求。“200毫米的需求越高,RF前端模块需要更多的刚刚的硅,以及更多产品从其他包类型迁移到WLCSP的产品,”Amkor碰撞服务高级副总裁Kevin Engel说。

事实上,200mm的碰撞短缺导致电源紧密,如果没有短缺,对于CSP和RF前端模块。RF前端模块由移动电话中使用的关键RF组件组成。


图4:标准CSP。来源:新科金朋。

模拟/射频芯片制造商争抢200mm的碰撞能力是有原因的。以前,在包装方面,这些供应商使用的是一种传统的技术,称为投球。这涉及到在晶圆片的I/ o上形成锡球的过程。滚珠的尺寸范围为150μm ~ 200μm。


图5:滚珠下降过程。资料来源:半立金

“当您减少音高时,您需要减小球的大小。“统计数据说,球尺寸不能超过一定数量减少。”Chippac的Pandey说。“所以所有的模拟人都希望缩小他们的死亡并放置更多I / O(在设备上)。突然间,他们需要一个较小的凹凸。你不能再使用Ball Drop。“

结果,许多模拟/射频芯片制造商正在从球滴迁移到电镀的碰撞过程中。这使得具有较小间距的凸起,但需要更多的工艺步骤,例如电镀。电镀是一种沉积步骤,使IC封装中的铜金属化方案能够实现。


图6:电镀凸块工艺。资料来源:半立金

潘迪说:“挑战在于,虽然球下落是一个相当快的过程,但电镀不是一个快速的过程。”“这需要时间。所以,容量的挑战正在发生,因为有一个过渡从球下降到镀凸。”

展望未来,200mm的碰撞能力预计将在一段时间内供不应求。过去,sat一直不愿增加200mm的容量,但一些卫星改变了路线,计划在2018年增加更多的产量。

然后,在2019年,模拟/射频芯片制造商可能会从电镀碰撞转向铜柱碰撞。今天的许多数字芯片使用铜柱碰撞,这意味着在未来可能会有一个疯狂的争夺这项技术。

包装短缺
同时,如上所述,市场上有一个紧密的CSP和RF模块。其他包装类型也在高需求。“薄片级包装的强劲增长持续,”Techsearch的Vardaman说。“我们也看到了包装系统中的增长。我们已经看到了汽车部门的包装增长。“

对WLP的需求非常强劲,比如扇入和扇出。“晶片级封装的情况与碰撞类似,”安科尔的恩格尔说。“总容量为200mm和300mm的行业是紧张的。这一数字已经开始略微软化,但将在2018年再次达到峰值。这将是一个挑战。”

大多数需求都围绕着传统的扇出封装,即嵌入式晶圆级BGA (eWLB)。下一代高密度的扇出封装也在不断增加。台积电的“扇出”技术已经被苹果公司采用。日月光、安kor、STATS ChipPAC和其他公司正在推出下一代风扇。

令人惊讶的是,QFN-旧的但可靠的包装类型也很热。根据分析师的说法,英飞凌,恩智浦,微芯片,硅实验室,STMicroelectronics和TI是QFN的大驱动器。

QFN和四扁平封装(QFP)属于封装类型的引线组。引线框架是由封装引线和框架组成的金属框架。一个模具附在框架上。引线用细线连接到模具上。


图7:QFN封装。资料来源:维基百科

"目前最便宜的套装是QFN, " STATS ChipPAC的Pandey表示。“QFN是廉价包装的最佳组合,但它仍然允许您进行一些路由。”

QFN由两个市场驱动 - 汽车和汽车物联网(物联网)。“我们现在开始看到qfn陷入了混乱,”他说。“到处都有QFN需求。”

与此同时,据多名消息人士透露,三星也在QFN上推出其最新款智能手机。消息人士称,此前,三星在其智能手机中使用的wlp多于qfn。但分析师称,在上一代智能手机出现各种问题后,该公司改变了做法,目前使用QFNs的数量超过wlp,以确保手机的可靠性。

相比之下,Apple在最新的智能手机中使用更多WLP,包括扇入和扇出包。

与此同时,QFN的需求正在影响用于制造这些封装的组件的供应,即引线架。“QFN需求一直强劲,但可控,”安kor的引线产品高级总监普拉萨德•霍德(Prasad Dhond)表示。“对于其他产品,自2017年第一季度以来,一些供应商的引线框供应一直紧张。由于产能短缺,使用特殊粗化处理的引线架的交货时间很长。由于铜原料短缺,其他引线架供应商也缩短了交货期。”


图:8:框样(L-R),精密冲压,优质电镀,光刻。来源:三井

引线框架问题
可以肯定的是,铅框行业正在经历一些变化。据SEMI称,目前市场上有40家左右的引线架供应商,包括一些收入在1,000万至4,000万美元之间的小型供应商。较大的引线架供应商包括ASM Pacific Technology、Chang Wah、Haesung DS、Mitsui、Shinko和SDI。

总体而言,集成电路封装的引线架单元预计在2017年比2016年增长10%。SEMI分析师丹•特雷西(Dan Tracy)表示:“可以有把握地说,2018年铅框数量应该会在中低个位数范围内增长。”

引线框架业务是一种低保证金部分,正在经历一些动荡的时间。以下是业内最近的一些事件:

•2016年,由于利润萎缩和来自中国的激烈竞争,世界上最大的铅框供应商住友金属矿业退出了该业务。去年,台湾的彰华从住友收购了主流铅框产品。另一家台湾供应商Jih Lin从住友(Sumitomo)购买了半引线式电源。
•2017年,引线架供应商一直无法获得足够的铜合金材料用于IC封装的引线架。
•随后,日立(Hitachi)、神户(Kobi)、三菱(Mitsubishi)等铜合金供应商将很大一部分生产从引线框转向利润更高的连接器产品。

总之,引擎盖供应商和他们的客户面临着一些挑战。SEMI的Tracy称:"铅框用铜合金存在供应问题。"“所以铅框制造商和他们的客户面临更长的交货期。”

引线框架供应商需要大量的铜合金材料来制造IC封装的引线框架。然而,最近,Osats已经看到了对铜QFN封装的强烈需求,这需要较少的铜。“一般来说,用于半导体包装消耗的铜合金的量一直在下降,”特雷西表示。“虽然整体引线框架单位仍在增长,但较小的趋势较薄的QFN导致较少的铜合金被消耗。”

考虑到这些问题,铅框供应商在2017年一直面临压力。“从2016年底开始,我们看到市场开始回暖。当我们进入2017年第二季度时,我们发现市场需求突然发生了非常快的变化,”ASM太平洋科技集团首席运营官兼执行副总裁Stanley Tsui说。ASM太平洋科技是一家设备、框架和其他产品的供应商。徐家亮也是ASM太平洋科技公司材料事业部的首席执行官。

大约在那个时候,铜供应商开始将更多的生产从引线框转移到连接器,导致交货期延长。“因为这一举措,整个供应链变得非常紧张,”徐锦江说。“(行业开始)争夺原铜的产能配置。”

传统上,引线的前置时间是三到四个星期。但分析师表示,到2017年年中,平均交货时间约为10至12周,这导致了市场上的“恐慌性购买”。

“在第二季度和第三季度初,我们的交货时间飙升至大约12至16周。有些是20周。这是一个独特的过程,”Tsui说。“当我们进入第四季度时,市场平静了一些。现在,我们回到了6到8周的水平。有些是4到6周。”

目前,引擎盖市场好坏参半。三井高科法律集团经理Kenji Okuma在一封电子邮件中表示:“我们可以说,由于汽车应用,对引线架的需求比以前更高了。”三井目前是全球最大的引线架供应商,生产各种引线架,包括适用于各种应用的超细节距产品。

"总体而言,(铅框)市场销售部门副总裁James Cheng表示。" SDI是铅框及其他产品的供应商。

据Cheng和其他人说,更大的问题是铜合金的供应。事实上,根据SEMI的数据,铅框客户的铜合金供应商交货周期为40 - 50天,连接器供应商为30 - 40天。

来自日本和德国的供应商生产更高质量的铜质材料,但这些产品是“非常紧张,难以得到”,郑说。“他们有更长的交付时间。与此同时,(供应商)也增加了价格。“

中国也生产铜合金。虽然中国供应商有充足的产能,但有时质量不达标。他表示:“中国的低端铜供应商无法达到一定的质量要求。”

设备前景
除了某些封装类型和引线框架外,sat还担心用于制造集成电路封装的设备的交货时间。

一些设备的交货时间延长了,而另一些则是正常或合理的。例如,全球最大的电线焊条供应商Kulicke & Soffa最近为电线焊条报了五周交货时间,据该公司管理人员说,这比正常情况下多了两周。

不过,K&S用于电源集成电路的楔形粘结剂的订单出现了激增。然而,溅射设备和其他系统的交货时间正在延长。

不过,问题很清楚——2018年将如何收场?未来很难预测,但包装供应链的短缺预计将持续,至少在2018年上半年。

目前,供应商正在等待,看看方法。“我在下一波之前看到了一个很酷的时期,”ASM Pacific技术的Tsui说。“(所以,行业遗嘱)有时间冷静下来消化库存。然后,我们将等待下一步。“

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1评论

詹姆斯·尼克尔斯 说:

好文章,好观点。但是,你可能不知道国际微工业公司(IMI)在美国有200毫米的晶圆凸点容量。

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