(შემდეგი ნაწილი I: ინტეგრირებული მიკროსქემის დიზაინი; ნაწილი II: ინტეგრირებული სქემების წარმოება)

V. ATP (Assembly, Test, and Packaging) და მოწინავე შეფუთვა

ძირითადი დასკვნები შეკრების, ტესტირების, შეფუთვისა და მოწინავე შეფუთვის შესახებ:

(1) შედარებით დაბალი ტექნოლოგიის უკანა ნახევარგამტარული ATP-ისთვის, შეერთებული შტატები დიდწილად ეყრდნობა აზიაში კონცენტრირებულ უცხოურ რესურსებს.

(2) რაც უფრო რთული ხდება ჩიპები, შეფუთვის მოწინავე მეთოდები წარმოადგენს პოტენციურ სფეროებს მნიშვნელოვანი ტექნოლოგიური პროგრესისთვის. თუმცა, აშშ ასევე არ არის ეკონომიურად ეფექტური ადგილი ძლიერი მოწინავე შეფუთვის ინდუსტრიის განვითარებისთვის, რადგან მას არ გააჩნია საჭირო მასალების ეკოსისტემა;

(3) საპასუხოდ, მძიმე ჩინურმა ინვესტიციებმა შეიძლება დაარღვიოს არსებული ბაზრები.

(I) დროშის სახელმწიფოს ძირითადი შეფუთვა და ტესტირება

(ა) ძირითადი ინფორმაცია

ATP-ის საბაზისო ეტაპზე, ჩიპი (ბირთვი) იკრიბება მზა პროდუქტად, რომელიც იტესტება, იფუთება და შემდეგ ელექტრონიკაში იკრიბება. ATP ეტაპისთვის არსებობს ორი რეჟიმი: (1) OEM IDM-ის მიერ და (2) OEM. ჩამომსხმელები არიან OSAT (სუფთა ნახევარგამტარების აწყობა და ტესტირება) კომპანიები, რომლებიც სპეციალიზირებულნი არიან ტესტირებაში, შეფუთვაში, აწყობაში ან აწყობაში და უზრუნველყოფენ კონტრაქტით მომსახურებას. ATP-ის მთლიანი ბაზრის თვალსაზრისით, აშშ-ის კომპანიები მთლიანი შემოსავლის 28%-ს შეადგენენ; მიუხედავად იმისა, რომ აშშ-ის კომპანიები ვერტიკალურად ინტეგრირებული IDM ATP-ის შემოსავლების დაახლოებით 43%-ს შეადგენენ, აშშ-ის კომპანიებმა ATP-ის წარმოება აშშ-ს ფარგლებს გარეთ არსებულ ობიექტებზე გადაიტანეს. ისეთი ჩამომსხმელები, როგორიცაა TSMC (ტაივანი), UMC (ტაივანი), SMIC (ჩინეთის მატერიკული ნაწილი) და XMC (ჩინეთის მატერიკული ნაწილი), შევიდნენ შეფუთვის ბიზნესში, რათა გაეზარდათ წარმოების მომსახურება, რომელსაც ისინი სთავაზობენ უხარისხო მომხმარებლებს, განსაკუთრებით მცირე ჩიპების მოწინავე შეფუთვისთვის. TSMC-მ თავისი პირველი მოწინავე შეფუთვის გადაწყვეტა 2012 წელს გამოუშვა. 2017 წელს ბაზარზე 100-ზე მეტი სხვადასხვა OSATS იყო. რვა დიდი OSATS არსებობს; უმეტესობა მცირე და საშუალო ზომის მოთამაშეები არიან.

მიუხედავად იმისა, რომ არსებობს რამდენიმე აშშ-ის OSAT კომპანია (განსაკუთრებით Amkor), ამერიკული კომპანიები OSAT-ის ბიზნესის მხოლოდ 15%-ს შეადგენენ (ტაივანი ლიდერობს 52%-ით, შემდეგ მოდის ჩინეთი 21%-ით) და Amkor-ი აშშ-შია დაფუძნებული, მაგრამ აშშ-ში საწარმოო ობიექტი არ გააჩნია.

საბაზისო ATP ტრადიციულად მაღალ ავტომატიზირებული და დაბალი ღირებულების ბიზნესი იყო, რომელიც მოითხოვდა მნიშვნელოვან ადგილს და ძირითადად დაბალკვალიფიციურ მუშაკებს ასაქმებდა (ეს იცვლება ქვემოთ განხილული მოწინავე შეფუთვის ტექნოლოგიების დანერგვით). ამრიგად, ეს ოპერაცია წარმოადგენდა წარმოების აუთსორსინგის პირველ ფაზას (1970-იანი წლებიდან დაწყებული) შეერთებულ შტატებში, რომელიც ძირითადად სამხრეთ-აღმოსავლეთ აზიაში იყო. დღესდღეობით, ATP აუთსორსინგის ქარხნების უმეტესობა ჩინეთში, ტაივანსა და სამხრეთ-აღმოსავლეთ აზიაში (სინგაპური, მალაიზია, ფილიპინები და ვიეტნამი) მდებარეობს. SEMI-მ და Techsearch-მა 2018 წელს მსოფლიოში 120-ზე მეტი OSAT აუთსორსინგის კომპანია და 360 შეფუთვის ქარხანა გამოავლინეს. 360 ქარხნიდან 100-ზე მეტი ჩინეთშია, დაახლოებით 100 ტაივანში და 43 სამხრეთ-აღმოსავლეთ აზიაში (დანარჩენი ევროპასა და ამერიკაშია). OSAT-ის წარმოება ჩინეთში იყენებს ამჟამინდელ ძირითად შეფუთვის ტექნოლოგიას, მაგრამ ჩინეთი ავითარებს მოწინავე შეფუთვის ტექნოლოგიას.

ტესტირების მხრივ, ნახევარგამტარული ტექნოლოგიები უნდა იყოს სერტიფიცირებული და შემოწმებული, სანამ ისინი გამოიყენებენ ტემპერატურულ დიაპაზონში (გაფართოებული დიაპაზონი), რადიაციის წინააღმდეგობასა და მკაცრ გარემოში ეროვნული უსაფრთხოების მიზეზების გამო. ეს მოიცავს ერთი ნაწილაკების ეფექტების (SEE) ტესტირებას მძიმე იონის გამოსხივების ტესტირების ინფრასტრუქტურის გამოყენებით. შეერთებულ შტატებში არსებული მძიმე იონური გამოსხივების ტესტირების ინფრასტრუქტურა მყიფეა და ვერ დააკმაყოფილებს SEE ტესტირების მიმდინარე ან მომავალ საჭიროებებს. მომხმარებლები ხშირად განიცდიან ლოდინის ხანგრძლივ პერიოდს და მზარდი ტესტის ფასებს და დაუცველნი არიან მნიშვნელოვანი სტრესის მიმართ, მაშინაც კი, თუ ძირითადი ობიექტი მოულოდნელად დაიხურება. "არსებობს ათზე ნაკლები ამაჩქარებლის ლაბორატორია, რომელსაც შეუძლია წარმოქმნას საკმარისი იონური მრავალფეროვნება და ენერგია SEE ტესტირების მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად." ეს გავლენას ახდენს ტესტების ხელმისაწვდომობაზე მომავალი კოსმოსური მისიების მხარდასაჭერად კოსმოსურ სააგენტოებსა და ინდუსტრიას შორის (თანამგზავრების ჩათვლით).

(B) ძირითადი რისკები

დღეს შეერთებულ შტატებს გლობალური ნახევარგამტარული შეფუთვის სიმძლავრის მხოლოდ 3 პროცენტი აქვს (ტესტირების სიმძლავრის გამოკლებით), რომელსაც ძირითადად IDM კომპანიები უზრუნველყოფენ, რომლებსაც ხშირად აქვთ ATP ობიექტები შეერთებული შტატების ფარგლებს გარეთ. მიუხედავად იმისა, რომ ეს ისტორიულად მიწოდების ჯაჭვის დაბალტექნოლოგიური კომპონენტი იყო, ეს კრიტიკული ნაბიჯია. ამერიკის დამოკიდებულება ATP-ის აუცილებელ წარმოებაზე სამხრეთ-აღმოსავლეთ აზიაში, ტაივანსა და ჩინეთში აშშ-ის მიწოდების ჯაჭვს არღვევს.

(II) Citibank-ის დისკუსია შეფუთვის მოწინავე ტექნოლოგიაზე

(ა) ძირითადი ინფორმაცია

მიუხედავად იმისა, რომ ძირითადი ATP ტრადიციულად მიწოდების ჯაჭვის დაბალი ღირებულების კომპონენტს წარმოადგენდა, შეფუთვის ტექნოლოგიები სულ უფრო და უფრო იხვეწება. ათწლეულების განმავლობაში, ნახევარგამტარების ინდუსტრია ფეხდაფეხ მიჰყვებოდა მურის კანონს, რომელიც პროგნოზირებს, რომ ნახევარგამტარზე ტრანზისტორების რაოდენობა დაახლოებით ორ წელიწადში ერთხელ ორმაგდება. დღესდღეობით, ჩიპების ზომის შემცირებით მიღებული სიმძლავრისა და მუშაობის უპირატესობები თითოეულ ახალ პროცესის კვანძში მცირდება, ხოლო ტრანზისტორის ღირებულება იზრდება. მიუხედავად იმისა, რომ ზომის შემცირება კვლავ ვარიანტია, რადგან მასშტაბირება უფრო ძვირი და რთული ხდება, ნახევარგამტარების ინდუსტრია ეძებს ალტერნატივებს, რომლებიც გულისხმობს მცირე ჩიპების და/ან მრავალი ინტეგრირებული სქემის ერთ შეფუთვაში აწყობას. ამას ეწოდება მოწინავე ინკაფსულაცია. მოწინავე შეფუთვა წარმოადგენს ხაზის სიგანის შემცირების ალტერნატიულ და დამატებით ტექნოლოგიას, რადგან ის უზრუნველყოფს ჩიპის უფრო მაღალ სიმკვრივეს შეფუთვის ეტაპზე, ვიდრე ჩიპის დონეზე და საშუალებას იძლევა ინტეგრირებული იქნას სხვადასხვა ჩიპის ფუნქციები ერთ შეფუთვაში. მოწინავე შეფუთვა ასევე საშუალებას იძლევა უფრო ფართოდ იქნას გამოყენებული კომერციულად მზა (თავდაცვის მიერ დამტკიცებული) ჩიპები გადაწყვეტილებების პერსონალიზაციისთვის.

გაფართოებული შეფუთვის ტიპები მოიცავს ჩიპების დაწყობის ტექნიკას (განსაკუთრებით მეხსიერების ჩიპები) და ჩაშენებულ ჩიპებს, ვენტილაციის ჩიპებს, ვაფლის დონის შეფუთვას და სისტემის დონის შეფუთვას (მცირე ჩიპების ან მრავალი ჩიპის ერთ პაკეტში აწყობა). ლოგიკური ჩიპების ერთ-ერთი მიდგომაა სტანდარტიზებული IP ფუნქციების დაყოფა სხვადასხვა, პატარა ჩიპებად, რომლებსაც „მიკროჩიპებს“ უწოდებენ და რომლებიც დაკავშირებულია ერთ პაკეტზე სტანდარტული ინტერფეისებით. პატარა ჩიპები მუშაობენ სხვა პატარა ჩიპებთან, ამიტომ დიზაინი ერთად უნდა იყოს ოპტიმიზირებული და არ შეიძლება მათი იზოლირებულად შექმნა. თავდაცვის მოწინავე კვლევითი პროექტების სააგენტოს (DARPA) და საზღვაო ძალებს, ასევე ინდუსტრიის მოთამაშეებს (AMD, Marvell და Intel) აქვთ არაერთი პროექტი, რომლებიც იკვლევენ ამ მიდგომას. გაფართოებული შეფუთვა ეროვნული უსაფრთხოების ღირებულებას წარმოადგენს ფუნქციის, უსაფრთხოების, მოცულობისა და გარემოსდაცვითი მახასიათებლების დაყოფით, რათა უზრუნველყოს უნიკალური ეროვნული უსაფრთხოების აპლიკაციებისთვის მორგებადი აღჭურვილობა.

მოწინავე შეფუთვამ შეადგინა ნახევარგამტარული შეფუთვის მთლიანი ღირებულების 42.6% 2019 წელს და სავარაუდოდ მიაღწევს 2025 წელს. იქნება ნახევარგამტარული შეფუთვის ბაზრის თითქმის ნახევარი. ეს წარმოადგენს 6.1%-იანი წლიური ზრდის ტემპს (CAGR) 2014-დან 2025 წლამდე, უფრო მოწინავე შეფუთვის შემოსავალი გაორმაგდება $20 მილიარდიდან 2014-დან დაახლოებით $42 მილიარდამდე 2025 წელს. ეს თითქმის სამჯერ აღემატება ტრადიციული შეფუთვის ბაზრის მოსალოდნელ ზრდას. , პროგნოზირებული CAGR 2.2 პროცენტით 2014 და 2025 წლებში.

მსოფლიოში 10 საუკეთესო თანამედროვე შესაფუთი კომპანია მოიცავს: ორ IDM კომპანიას (აშშ-ის Intel და კორეის Samsung); TSMC ასევე მსოფლიოში 10 საუკეთესო თანამედროვე შესაფუთი კომპანიისგან ერთ-ერთია. მსოფლიოში OSAT-ის მოწინავე შესაფუთი კომპანიების ხუთეულში შედის ASE (ტაივანი), SPIL (ტაივანი), Amkor (აშშ), Powertech Technology (ტაივანი) და JCET (ჩინეთი). გარდა ამისა, არსებობს ორი უფრო მცირე OSAT კომპანია, Nepes Display (კორეა) და Chipbond (ტაივანი). 10 კომპანია ამუშავებს მოწინავე შეფუთული ჩიპების დაახლოებით სამ მეოთხედს.

შეერთებულ შტატებში მოწინავე შეფუთვას ძირითადად IDM მომწოდებლები აწვდიან, მათ შორის Intel, Texas Instruments და Micron. GlobalFoundries არის აშშ-ში დაფუძნებული საწარმო, რომელიც ასევე უზრუნველყოფს მოწინავე შეფუთვის მომსახურებას. გარდა ამისა, მცირე კომპანიები, როგორიცაა Micross, Skywater და Qorvo, გვთავაზობენ მოწინავე შეფუთვის მომსახურებას თავდაცვისა და სამრეწველო სფეროების ნიშური საჭიროებების დასაკმაყოფილებლად.

როგორც ზემოთ აღინიშნა, მიუხედავად იმისა, რომ ჩინეთს ამჟამად არ აქვს ძლიერი მოწინავე შეფუთვის შესაძლებლობები, იგი ავითარებს შეფუთვის მოწინავე შესაძლებლობებს, რათა კომპენსირება მოახდინოს უახლესი ნახევარგამტარული წარმოების ნაკლებობისთვის.

რადგან იზრდება მოწინავე შეფუთვის მოცულობა და მოთხოვნა, ფედერალური რეგისტრაციის შესახებ გამოძიების შეტყობინების (NOI) საპასუხოდ წარდგენილ კომენტარებში მითითებული იყო მოწინავე შეფუთვის სუბსტრატების ნაკლებობა (დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფის ტექნოლოგიაზე დაფუძნებული) და დაუცველობა შეერთებულ შტატებში მათთან დაკავშირებულ მიწოდების ჯაჭვში. ძირითადი მასალის მიმწოდებელი მდებარეობს აზიაში. სუბსტრატის ძირითადი კომპანიები არიან: Ibiden (იაპონია), Nanya (ტაივანი), Shinko (იაპონია), Samsung (კორეა), Unimicron (ტაივანი), Shennan Circuits (ჩინეთი), Zhuhai Yueya (ჩინეთი) და AKM Electronics Industrial (ჩინეთი).

გარდა ამისა, PCB-ს წარმოება გადავიდა ჩინეთში, რაც მას უფრო მიმზიდველ ბაზარს აქცევს სუბსტრატის მომწოდებლებისთვის. IPC/US Reliable Electronics Partnership (USPAE) თვლის, რომ აშშ აზიას 20 წლით ჩამორჩება ახალი თაობის ელექტრონიკის აპლიკაციებისთვის მიკროსქემის დაფის წარმოების ტექნოლოგიაში. ოდესღაც აშშ შეადგენდა მსოფლიოში ბეჭდური მიკროსქემის წარმოების 30%-ზე მეტს; ახლა ის 5%-ზე ნაკლებს შეადგენს

(B) ძირითადი რისკები

ჩინეთის ინვესტიცია მოწინავე შეფუთვაში საფრთხეს უქმნის მომავალ ბაზრებს:

მიუხედავად იმისა, რომ ჩინეთს არ გააჩნია ძლიერი მოწინავე შეფუთვის შესაძლებლობა, ჩინეთის მთავრობამ დიდი ინვესტიცია განახორციელა მოწინავე შეფუთვაში. მოწინავე შეფუთვა იყო ჩინეთის ნახევარგამტარული ინდუსტრიის ტექნოლოგიური აქცენტი ბოლო რამდენიმე წლის განმავლობაში, სახელმწიფო საბჭო მიზნად ისახავს მოწინავე შეფუთვას 30 წლისთვის ჩინელი მომწოდებლების შეფუთვის შემოსავლების დაახლოებით 2015 პროცენტი. 2021 წლის იანვარში SMIC-ის ახლად დაქირავებული ვიცე. თავმჯდომარემ თქვა, რომ ჩინურმა კომპანიებმა ყურადღება უნდა გაამახვილონ მოწინავე შეფუთვაზე, რათა დაძლიონ თავიანთი სისუსტე ნახევარგამტარული ხაზის სიგანის შემცირებაში, რაც შეიძლება მიუთითებდეს, რომ SMIC აგრესიულად გადავა მოწინავე შეფუთვაში. სტივენ ჰიბერტმა, SEMICONDUCTOR Packaging KLA-ს მარკეტინგის უფროსმა დირექტორმა 2018 წელს განაცხადა, რომ „... ჩვენ ვხედავთ ჩინეთში OSAT-ის ძლიერ ინვესტიციებს, რადგან მოწინავე შეფუთვის სიმძლავრე იზრდება, რათა შეესატყვისებოდეს ჩინეთის ფრონტ-ენდის ფაბს პროექტებს“.

მოწინავე შესაფუთი მასალების არასაკმარისი ტევადობა:

მოწინავე შეფუთვის სუბსტრატები დაფუძნებულია ბეჭდური მიკროსქემის დაფის ტექნოლოგიაზე, რომელიც ძირითადად იწარმოება აზიაში და ძირითადად ჩინეთში. ეს გამოწვევას უქმნის კომპანიებს, რომლებიც ცდილობენ ინვესტიცია განახორციელონ მოწინავე შეფუთვაში შეერთებულ შტატებში.

მხოლოდ თავდაცვის საჭიროებები არ არის საკმარისი იმისათვის, რომ აშშ-ში შეფუთვის მოწინავე ტექნოლოგია შენარჩუნდეს:

აშშ-ის მცირერიცხოვანი კომპანიები თავდაცვის საჭიროებების დასაკმაყოფილებლად მოწინავე შეფუთვის გადაწყვეტილებებს სთავაზობენ და ამ კომპანიებს ბაზრის მხოლოდ მცირე წილი უჭირავთ. აშშ-ის ფარგლებს გარეთ მოწინავე შეფუთვის შესაძლებლობების ზრდასთან ერთად, ისინი მალე გადააჭარბებენ თავდაცვის საჭიროებებს და საბაზრო ძალები საზღვარგარეთ უახლეს შესაძლებლობებს მიიზიდავენ. საბოლოო ჯამში, რაოდენობა ინოვაციებისა და ოპერატიული სწავლების მამოძრავებელი ძალაა; კომერციული მოცულობის გარეშე, აშშ ვერ შეძლებს ტექნოლოგიებთან ერთად ფეხდაფეხ სიარულს ხარისხის, ღირებულების ან შრომის თვალსაზრისით.

(3) რეზიუმე

შეჯამებით, აშშ ეყრდნობა აზიაში კონცენტრირებულ უცხოურ რესურსებს ATP-ის უკნიდან მოპოვებისთვის, რაც ქმნის მიწოდების ჯაჭვის შეფერხების რისკს მიწოდების ჯაჭვის ამ ნაწილში. ინკაფსულაცია უფრო დაწინაურებულია, რადგან ინდუსტრია ეძებს ახალ გზებს, რათა კომპენსირება მოახდინოს უფრო მცირე და მცირე ზომის ფუნქციების სირთულის ყველაზე მოწინავე ან ყველაზე პატარა კვანძებში, უფრო დაბალი მოსავლიანობა და შემცირებული ზღვრული შემოსავალი. მიუხედავად იმისა, რომ შეერთებულ შტატებსა და მის პარტნიორებს გააჩნიათ შეფუთვის მოწინავე შესაძლებლობები, ჩინეთის დიდ ინვესტიციებს მოწინავე შეფუთვაში აქვს პოტენციალი, შეაფერხოს ბაზარი მომავალში. გარდა ამისა, შეერთებულ შტატებს არ გააჩნია ეკოსისტემა, რათა განავითაროს შეფუთვის მოწინავე ტექნოლოგიები.

პასუხისმგებლობის შეზღუდვა: ეს სტატია ხელახლაა დაბეჭდილი "მისტერ ვანგის რესტორნის განხილვიდან", ეს სტატია წარმოადგენს მხოლოდ ავტორის პირად შეხედულებებს, არ წარმოადგენს Sakwei-ს და ინდუსტრიის შეხედულებებს, მხოლოდ ხელახლა დაბეჭდვისა და გაზიარების მიზნით, ინტელექტუალური საკუთრების უფლებების დაცვის მხარდასაჭერად, ხელახალი ბეჭდვისთვის. გთხოვთ მიუთითოთ ორიგინალური წყარო და ავტორი, თუ არის დარღვევა, გთხოვთ დაგვიკავშირდეთ წასაშლელად.