(निम्नलिखित भाग I: एकीकृत सर्किट डिजाइन; भाग II: एकीकृत सर्किट विनिर्माण)

वी. एटीपी (असेंबली, टेस्ट और पैकेजिंग) और उन्नत पैकेजिंग

असेंबली, परीक्षण, पैकेजिंग और उन्नत पैकेजिंग के बारे में बुनियादी निष्कर्ष:

(1) अपेक्षाकृत कम तकनीक वाले बैक-एंड सेमीकंडक्टर एटीपी के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका एशिया में केंद्रित विदेशी संसाधनों पर बहुत अधिक निर्भर करता है।

(2) जैसे-जैसे चिप्स अधिक जटिल होते जाते हैं, उन्नत पैकेजिंग विधियां महत्वपूर्ण तकनीकी प्रगति के लिए संभावित क्षेत्रों का प्रतिनिधित्व करती हैं। हालाँकि, अमेरिका भी एक मजबूत उन्नत पैकेजिंग उद्योग विकसित करने के लिए लागत प्रभावी स्थान नहीं है क्योंकि इसमें आवश्यक सामग्री पारिस्थितिकी तंत्र का अभाव है;

(3) प्रतिक्रिया में, भारी चीनी निवेश मौजूदा बाजारों को बाधित कर सकता है।

(I) बुनियादी पैकेजिंग और परीक्षण के राज्य के बुनियादी अनुमानों को चिह्नित करें

(ए) बुनियादी जानकारी

बैक-एंड बेसिक एटीपी चरण में, चिप (कोर) को एक तैयार उत्पाद में इकट्ठा किया जाता है, जिसका परीक्षण किया जाता है, पैक किया जाता है और इलेक्ट्रॉनिक्स में इकट्ठा किया जाता है। एटीपी चरण के लिए दो मोड हैं:(1) आईडीएम द्वारा ओईएम और (2) ओईएम। फाउंड्रीज़ OSAT (शुद्ध सेमीकंडक्टर असेंबली और टेस्टिंग) कंपनियां हैं जो परीक्षण, पैकेजिंग, असेंबली या असेंबली में विशेषज्ञ हैं और अनुबंध सेवाएं प्रदान करती हैं। कुल एटीपी बाजार के संदर्भ में, अमेरिकी कंपनियों का कुल राजस्व में 28% हिस्सा था; हालाँकि अमेरिकी कंपनियों का लंबवत एकीकृत आईडीएम एटीपी राजस्व में लगभग 43% योगदान है, अमेरिकी कंपनियों ने एटीपी उत्पादन को अमेरिका के बाहर की सुविधाओं के लिए आउटसोर्स किया है। टीएसएमसी (ताइवान), यूएमसी (ताइवान), एसएमआईसी (मेनलैंड चाइना) और एक्सएमसी (मेनलैंड चाइना) जैसी फाउंड्रीज ने फैबलेस ग्राहकों को विशेष रूप से छोटे चिप्स की उन्नत पैकेजिंग के लिए प्रदान की जाने वाली विनिर्माण सेवाओं को बढ़ाने के लिए पैकेजिंग व्यवसाय में प्रवेश किया है। टीएसएमसी ने 2012 में अपना पहला उन्नत पैकेजिंग समाधान लॉन्च किया। 2017 में, बाजार में 100 से अधिक विभिन्न ओएसएटीएस थे। आठ बड़े OSATS हैं; अधिकांश छोटे से मध्यम आकार के खिलाड़ी हैं।

हालाँकि कुछ अमेरिकी OSAT कंपनियाँ हैं (विशेष रूप से Amkor), OSAT के व्यवसाय में अमेरिकी कंपनियों की हिस्सेदारी केवल 15% है (ताइवान 52% के साथ अग्रणी है, उसके बाद चीन 21% के साथ है), और Amkor अमेरिका में स्थित है लेकिन उसका कोई विनिर्माण नहीं है अमेरिका में सुविधा.

बेसिक एटीपी परंपरागत रूप से एक अत्यधिक स्वचालित और कम मूल्य वाला व्यवसाय रहा है, जिसमें काफी पदचिह्न की आवश्यकता होती है और ज्यादातर कम-कुशल श्रमिकों को रोजगार मिलता है (यह नीचे चर्चा की गई उन्नत पैकेजिंग प्रौद्योगिकियों की शुरूआत के साथ बदल रहा है)। इस प्रकार, यह ऑपरेशन संयुक्त राज्य अमेरिका में उत्पादन की आउटसोर्सिंग का पहला चरण (1970 के दशक की शुरुआत) था, जो मुख्य रूप से दक्षिण-पूर्व एशिया में था। आज, अधिकांश एटीपी आउटसोर्सिंग संयंत्र चीन, ताइवान और दक्षिण पूर्व एशिया (सिंगापुर, मलेशिया, फिलीपींस और वियतनाम) में हैं। SEMI और Techsearch ने 120 में दुनिया भर में 360 से अधिक OSAT आउटसोर्सिंग कंपनियों और 2018 पैकेजिंग प्लांटों की पहचान की। 360 कारखानों में से, चीन में 100 से अधिक, ताइवान में लगभग 100 और दक्षिण पूर्व एशिया में 43 हैं (अन्य यूरोप या अमेरिका में हैं) . चीन में OSAT उत्पादन वर्तमान मुख्यधारा पैकेजिंग तकनीक का उपयोग करता है, लेकिन चीन उन्नत पैकेजिंग तकनीक विकसित कर रहा है।

परीक्षण पक्ष पर, अर्धचालक प्रौद्योगिकियों को राष्ट्रीय सुरक्षा कारणों से तापमान सीमाओं (विस्तारित सीमा), विकिरण प्रतिरोध और कठोर वातावरण में उपयोग किए जाने से पहले प्रमाणित और परीक्षण किया जाना चाहिए। इसमें भारी आयन विकिरण परीक्षण अवसंरचना का उपयोग करके एकल-कण प्रभाव (SEE) परीक्षण शामिल है। संयुक्त राज्य अमेरिका में मौजूदा भारी आयन विकिरण परीक्षण अवसंरचना नाजुक है और वर्तमान या भविष्य की SEE परीक्षण आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकती है। ग्राहकों को अक्सर लंबे समय तक प्रतीक्षा करने और परीक्षण की बढ़ती कीमतों का सामना करना पड़ता है, और यदि कोई प्रमुख सुविधा अचानक बंद हो जाती है, तो भी वे महत्वपूर्ण तनाव के प्रति संवेदनशील होते हैं। "आधे दर्जन से भी कम त्वरक लैब हैं जो SEE परीक्षण आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पर्याप्त आयन विविधता और ऊर्जा के आयन बीम का उत्पादन कर सकते हैं।" यह अंतरिक्ष एजेंसियों और उद्योग (उपग्रहों सहित) के बीच भविष्य के अंतरिक्ष मिशनों का समर्थन करने के लिए परीक्षणों की उपलब्धता को प्रभावित करता है।

(बी) प्रमुख जोखिम

आज, संयुक्त राज्य अमेरिका के पास वैश्विक सेमीकंडक्टर पैकेजिंग क्षमता (परीक्षण क्षमता को छोड़कर) का केवल 3 प्रतिशत है, जो मुख्य रूप से आईडीएम कंपनियों द्वारा प्रदान की जाती है, जिनके पास अक्सर संयुक्त राज्य अमेरिका के बाहर एटीपी सुविधाएं होती हैं। हालाँकि यह ऐतिहासिक रूप से आपूर्ति श्रृंखला का एक निम्न-तकनीकी घटक रहा है, यह एक महत्वपूर्ण कदम है। दक्षिण पूर्व एशिया, ताइवान और चीन में आवश्यक एटीपी उत्पादन पर अमेरिका की निर्भरता अमेरिकी आपूर्ति श्रृंखला में व्यवधान को उजागर करती है।

(II) उन्नत पैकेजिंग प्रौद्योगिकी पर सिटीबैंक की चर्चा

(ए) बुनियादी जानकारी

जबकि बुनियादी एटीपी परंपरागत रूप से आपूर्ति श्रृंखला का कम मूल्य वाला घटक रहा है, पैकेजिंग प्रौद्योगिकियां तेजी से उन्नत होती जा रही हैं। दशकों से, सेमीकंडक्टर उद्योग ने मूर के नियम के साथ तालमेल बनाए रखा है, जो भविष्यवाणी करता है कि सेमीकंडक्टर पर ट्रांजिस्टर की संख्या लगभग हर दो साल में दोगुनी हो जाती है। आज, प्रत्येक नई प्रक्रिया नोड पर चिप आकार सिकुड़ने से शक्ति और प्रदर्शन लाभ कम हो रहे हैं, जबकि प्रति ट्रांजिस्टर लागत बढ़ रही है। जबकि आकार घटाना अभी भी एक विकल्प है, क्योंकि स्केलिंग अधिक महंगी और कठिन हो जाती है, सेमीकंडक्टर उद्योग उन विकल्पों की तलाश कर रहा है जिनमें छोटे चिप्स और/या कई एकीकृत सर्किट को एक ही पैकेज में इकट्ठा करना शामिल है। इसे उन्नत एनकैप्सुलेशन कहा जाता है। उन्नत पैकेजिंग लाइन-चौड़ाई में कमी के लिए एक वैकल्पिक और पूरक तकनीक का प्रतिनिधित्व करती है क्योंकि यह चिप स्तर के बजाय पैकेज चरण में उच्च चिप घनत्व प्रदान करती है और एक ही पैकेज के भीतर विभिन्न चिप कार्यों के एकीकरण की अनुमति देती है। उन्नत पैकेजिंग समाधानों को अनुकूलित करने के लिए वाणिज्यिक-ऑफ-द-शेल्फ (रक्षा-अनुमोदित) चिप्स के अधिक उपयोग की भी अनुमति देती है।

उन्नत पैकेजिंग प्रकारों में चिप स्टैकिंग तकनीक (विशेष रूप से मेमोरी चिप्स) और एम्बेडेड चिप्स, फैन-आउट, वेफर-स्तरीय पैकेजिंग, और सिस्टम-स्तरीय पैकेजिंग (छोटे चिप्स या कई चिप्स को एक ही पैकेज में इकट्ठा करना) शामिल हैं। लॉजिक चिप्स के लिए एक दृष्टिकोण मानकीकृत आईपी फ़ंक्शंस को अलग-अलग, छोटे चिप्स में अलग करना है, जिन्हें "माइक्रोचिप्स" कहा जाता है, जो एक ही पैकेज पर मानक इंटरफेस के माध्यम से जुड़े होते हैं। छोटे चिप्स अन्य छोटे चिप्स के साथ काम करते हैं, इसलिए डिज़ाइन को एक साथ अनुकूलित किया जाना चाहिए और अलग-अलग डिज़ाइन नहीं किया जा सकता है। डिफेंस एडवांस्ड रिसर्च प्रोजेक्ट्स एजेंसी (डीएआरपीए) और नौसेना के साथ-साथ उद्योग के खिलाड़ियों (एएमडी, मार्वेल और इंटेल) के पास इस दृष्टिकोण की खोज करने वाली कई परियोजनाएं हैं। उन्नत पैकेजिंग अद्वितीय राष्ट्रीय सुरक्षा अनुप्रयोगों के लिए अनुकूलन योग्य उपकरण प्रदान करने के लिए फ़ंक्शन, सुरक्षा, मात्रा और पर्यावरणीय प्रदर्शन को तोड़कर राष्ट्रीय सुरक्षा मूल्य का है।

42.6 में सेमीकंडक्टर पैकेजिंग के कुल मूल्य में उन्नत पैकेजिंग का हिस्सा 2019% था और 2025 तक पहुंचने की उम्मीद है। यह पूरे सेमीकंडक्टर पैकेजिंग बाजार का लगभग आधा हिस्सा होगा। यह 6.1 और 2014 के बीच 2025% की चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर (सीएजीआर) का प्रतिनिधित्व करेगा, जिसमें अधिक उन्नत पैकेजिंग राजस्व 20 में $2014 बिलियन से दोगुना होकर 42 में लगभग $2025 बिलियन हो जाएगा। यह पारंपरिक पैकेजिंग बाजार की अपेक्षित वृद्धि का लगभग तीन गुना है। 2.2 और 2014 के बीच 2025 प्रतिशत की अनुमानित सीएजीआर के साथ।

दुनिया की शीर्ष 10 उन्नत पैकेजिंग कंपनियों में शामिल हैं: दो IDM कंपनियां (संयुक्त राज्य अमेरिका की इंटेल और सैमसंग कोरिया); टीएसएमसी दुनिया की शीर्ष 10 उन्नत पैकेजिंग कंपनियों में से एक है। दुनिया की शीर्ष पांच OSAT उन्नत पैकेजिंग कंपनियों में ASE (ताइवान), SPIL (ताइवान), Amkor (USA), पॉवरटेक टेक्नोलॉजी (ताइवान) और JCET (चीन) शामिल हैं। इसके अलावा, दो छोटी OSAT कंपनियाँ हैं, नेप्स डिस्प्ले (कोरिया) और चिपबॉन्ड (ताइवान)। 10 कंपनियां लगभग तीन-चौथाई उन्नत पैकेज्ड चिप्स का प्रसंस्करण करती हैं।

संयुक्त राज्य अमेरिका में उन्नत पैकेजिंग मुख्य रूप से इंटेल, टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स और माइक्रोन सहित आईडीएम विक्रेताओं द्वारा प्रदान की जाती है। ग्लोबलफाउंड्रीज़ एक यूएस-आधारित फाउंड्री है जो उन्नत पैकेजिंग सेवाएँ भी प्रदान करती है। इसके अलावा, माइक्रोस, स्काईवाटर और कोरवो जैसी छोटी कंपनियां विशिष्ट रक्षा और औद्योगिक जरूरतों को पूरा करने के लिए उन्नत पैकेजिंग सेवाएं प्रदान करती हैं।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, जबकि चीन के पास वर्तमान में मजबूत उन्नत पैकेजिंग क्षमताएं नहीं हैं, वह अत्याधुनिक सेमीकंडक्टर उत्पादन की कमी की भरपाई के लिए उन्नत पैकेजिंग क्षमताओं का विकास कर रहा है।

जैसे-जैसे उन्नत पैकेजिंग की क्षमता और मांग बढ़ती है, संघीय पंजीकरण नोटिस ऑफ इन्वेस्टिगेशन (एनओआई) के जवाब में प्रस्तुत की गई टिप्पणियों में उन्नत पैकेजिंग सब्सट्रेट्स (मुद्रित सर्किट बोर्ड प्रौद्योगिकी पर आधारित) की कमी और यूनाइटेड में संबंधित आपूर्ति श्रृंखला में कमजोरियों की ओर इशारा किया गया है। राज्य. आधार सामग्री आपूर्तिकर्ता एशिया में स्थित है। प्रमुख सब्सट्रेट कंपनियों में शामिल हैं: इबिडेन (जापान), नान्या (ताइवान), शिंको (जापान), सैमसंग (कोरिया), यूनिमाइक्रोन (ताइवान), शेनान सर्किट्स (चीन), झुहाई यूया (चीन) और एकेएम इलेक्ट्रॉनिक्स इंडस्ट्रियल (चीन)।

इसके अलावा, पीसीबी विनिर्माण चीन में स्थानांतरित हो गया है, जिससे यह सब्सट्रेट आपूर्तिकर्ताओं के लिए अधिक आकर्षक बाजार बन गया है। आईपीसी/यूएस रिलायबल इलेक्ट्रॉनिक्स पार्टनरशिप (यूएसपीएई) का अनुमान है कि अगली पीढ़ी के इलेक्ट्रॉनिक्स अनुप्रयोगों के लिए प्रिंटिंग सर्किट बोर्ड निर्माण तकनीक में अमेरिका एशिया से 20 साल पीछे है, एक समय दुनिया के मुद्रित सर्किट बोर्ड निर्माण में अमेरिका की हिस्सेदारी 30% से अधिक थी; अब यह 5% से भी कम है

(बी) प्रमुख जोखिम

उन्नत पैकेजिंग में चीन का निवेश भविष्य के बाज़ारों के लिए खतरा है:

जबकि चीन के पास मजबूत उन्नत पैकेजिंग क्षमता का अभाव है, चीनी सरकार ने उन्नत पैकेजिंग में भारी निवेश किया है। उन्नत पैकेजिंग पिछले कुछ वर्षों से चीन के सेमीकंडक्टर उद्योग का प्रौद्योगिकी फोकस रहा है, राज्य परिषद ने 30 तक चीनी आपूर्तिकर्ताओं के लिए सभी पैकेजिंग राजस्व का लगभग 2015 प्रतिशत उन्नत पैकेजिंग का लक्ष्य रखा है। जनवरी 2021 में, एसएमआईसी के नव नियुक्त उपाध्यक्ष चेयरमैन ने कहा कि चीनी कंपनियों को सेमीकंडक्टर लाइन की चौड़ाई कम करने में अपनी कमजोरी को दूर करने के लिए उन्नत पैकेजिंग पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए, जो संकेत दे सकता है कि एसएमआईसी आक्रामक रूप से उन्नत पैकेजिंग में आगे बढ़ेगा। सेमीकंडक्टर पैकेजिंग केएलए में मार्केटिंग के वरिष्ठ निदेशक स्टीफन हाइबर्ट ने 2018 में बताया कि "... हम चीन में मजबूत ओएसएटी निवेश देख रहे हैं क्योंकि चीन की फ्रंट-एंड फैब्स परियोजनाओं से मेल खाने के लिए उन्नत पैकेजिंग क्षमता बढ़ रही है।"

उन्नत पैकेजिंग सामग्री की अपर्याप्त क्षमता:

उन्नत पैकेजिंग सबस्ट्रेट्स मुद्रित सर्किट बोर्ड तकनीक पर आधारित हैं, जो ज्यादातर एशिया में और ज्यादातर चीन में निर्मित होते हैं। यह संयुक्त राज्य अमेरिका में उन्नत पैकेजिंग में निवेश करने की इच्छुक कंपनियों के लिए एक चुनौती है।

अमेरिका में उन्नत पैकेजिंग तकनीक को बनाए रखने के लिए केवल रक्षा जरूरतें ही पर्याप्त नहीं हैं:

बहुत कम संख्या में अमेरिकी कंपनियाँ रक्षा आवश्यकताओं के लिए उन्नत पैकेजिंग समाधान प्रदान करती हैं, और इन कंपनियों के पास केवल एक छोटा सा बाज़ार हिस्सा है। जैसे-जैसे उन्नत पैकेजिंग क्षमताएं अमेरिका के बाहर बढ़ती हैं, वे जल्द ही रक्षा जरूरतों से अधिक हो जाएंगी और बाजार की ताकतें विदेशों में अत्याधुनिक क्षमताओं को आकर्षित करेंगी। अंततः, मात्रा नवाचार और परिचालनात्मक शिक्षा को प्रेरित करती है; व्यावसायिक मात्रा के बिना, अमेरिका गुणवत्ता, लागत या श्रम के मामले में प्रौद्योगिकी के साथ तालमेल नहीं बिठा पाएगा।

(3) सारांश

संक्षेप में, अमेरिका बैक-एंड एटीपी क्षमता के लिए एशिया में केंद्रित विदेशी संसाधनों पर निर्भर करता है, जिससे आपूर्ति श्रृंखला के इस हिस्से में व्यवधान का जोखिम पैदा होता है। एनकैप्सुलेशन अधिक उन्नत होता जा रहा है क्योंकि उद्योग सबसे उन्नत या सबसे छोटे नोड्स पर छोटे और छोटे फीचर आकारों की जटिलता, कम पैदावार और घटते सीमांत रिटर्न की भरपाई के लिए नए तरीकों की तलाश कर रहा है। जबकि संयुक्त राज्य अमेरिका और उसके साझेदारों के पास उन्नत पैकेजिंग क्षमताएं हैं, उन्नत पैकेजिंग में चीन का भारी निवेश भविष्य में बाजार को बाधित करने की क्षमता रखता है। इसके अलावा, अमेरिका में उन्नत पैकेजिंग प्रौद्योगिकियों को विकसित करने के लिए एक पारिस्थितिकी तंत्र का अभाव है।

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