(다음 파트 I: 집적 회로 설계, 파트 II: 집적 회로 제조)

V. ATP(조립, 테스트 및 포장) 및 고급 패키징

조립, 테스트, 포장 및 고급 포장에 대한 기본 결론:

(1) 상대적으로 기술 수준이 낮은 후공정 반도체 ATP의 경우, 미국은 아시아에 집중된 해외 자원에 크게 의존하고 있습니다.

(2) 칩이 더욱 복잡해짐에 따라 고급 패키징 방법은 상당한 기술 발전의 잠재적 영역을 나타냅니다. 그러나 미국은 필요한 재료 생태계가 부족하기 때문에 강력한 첨단 포장 산업을 개발하기에 비용 효율적인 곳이 아닙니다.

(3) 이에 대응하여 중국의 과도한 투자는 기존 시장을 혼란에 빠뜨릴 수 있습니다.

(I) 기본 포장 및 테스트에 대한 기국의 기본 추정치

(가) 기본정보

백엔드 기본 ATP 단계에서는 칩(코어)이 완제품으로 조립되어 테스트, 포장 및 전자 장치로 조립됩니다. ATP 단계에는 (1) IDM별 OEM 및 (2) OEM의 두 가지 모드가 있습니다. 파운드리는 테스트, 패키징, 조립 또는 조립을 전문으로 하고 계약 서비스를 제공하는 OSAT(순수 반도체 조립 및 테스트) 회사입니다. 전체 ATP 시장을 보면 미국 기업이 전체 매출의 28%를 차지했다. 미국 기업은 수직 통합된 IDM ATP 수익의 약 43%를 차지하지만 미국 기업은 ATP 생산을 미국 이외의 시설에 아웃소싱했습니다. TSMC(대만), UMC(대만), SMIC(중국 본토) 및 XMC(중국 본토)와 같은 파운드리 업체는 특히 소형 칩의 고급 패키징을 위해 팹리스 고객에게 제공하는 제조 서비스를 늘리기 위해 패키징 사업에 진출했습니다. TSMC는 2012년에 최초의 고급 패키징 솔루션을 출시했습니다. 2017년에는 100개 이상의 다양한 OSATS가 시장에 출시되었습니다. XNUMX개의 대형 OSAT가 있습니다. 대부분은 중소 규모의 플레이어입니다.

일부 미국 OSAT 회사(특히 Amkor)가 있지만 미국 회사는 OSAT 사업의 15%만을 차지하고(대만이 52%로 선두, 중국이 21%로 그 뒤를 따릅니다), Amkor는 미국에 본사를 두고 있지만 제조 시설은 없습니다. 미국에 있는 시설.

기본 ATP는 전통적으로 고도로 자동화되고 가치가 낮은 비즈니스였으며 상당한 설치 공간을 필요로 하고 대부분 저숙련 근로자를 고용했습니다. 이는 아래에 설명된 고급 패키징 기술의 도입으로 변화하고 있습니다. 따라서 이 작업은 주로 동남아시아를 대상으로 한 미국 내 생산 아웃소싱의 첫 번째 단계(1970년대 시작)였습니다. 오늘날 대부분의 ATP 아웃소싱 공장은 중국, 대만, 동남아시아(싱가포르, 말레이시아, 필리핀, 베트남)에 있습니다. SEMI와 Techsearch는 120년 전 세계적으로 360개 이상의 OSAT 아웃소싱 회사와 2018개 이상의 포장 공장을 확인했습니다. 360개 공장 중 100개 이상은 중국에, 약 100개는 대만에, 43개는 동남아시아에 있습니다(나머지는 유럽이나 아메리카에 있음). . 중국의 OSAT 생산은 현재의 주류 포장 기술을 사용하지만 중국은 고급 포장 기술을 개발하고 있습니다.

테스트 측면에서, 반도체 기술은 국가 안보상의 이유로 온도 범위(확장 범위), 내방사선성 및 혹독한 환경에서 사용하기 전에 인증 및 테스트를 거쳐야 합니다. 여기에는 중이온 방사선 테스트 인프라를 활용한 단일 입자 효과(SEE) 테스트가 포함됩니다. 미국의 기존 중이온 방사선 테스트 인프라는 취약하여 현재 및 미래의 SEE 테스트 요구를 충족할 수 없습니다. 고객들은 긴 대기 시간과 높은 테스트 비용을 경험하는 경우가 많으며, 주요 시설이 갑자기 가동 중단되더라도 심각한 스트레스에 취약합니다. "SEE 테스트 요건을 충족할 만큼 충분한 이온 종류와 에너지를 가진 이온 빔을 생성할 수 있는 가속기 실험실은 6개도 채 되지 않습니다." 이는 우주 기관과 산업계(위성 포함) 간의 미래 우주 임무를 지원하기 위한 테스트의 가용성에 영향을 미칩니다.

(나) 주요 리스크

오늘날 미국은 전 세계 반도체 패키징 용량(테스트 용량 제외)의 3%만을 보유하고 있으며, 주로 미국 외부에 ATP 시설을 보유하고 있는 IDM 회사가 제공합니다. 이는 역사적으로 공급망의 낮은 기술 구성 요소였지만 중요한 단계입니다. 미국이 동남아시아, 대만, 중국의 필수 ATP 생산에 의존하고 있기 때문에 미국 공급망이 붕괴될 수 있습니다.

(II) 첨단 패키징 기술에 대한 씨티은행의 논의

(가) 기본정보

기본 ATP는 전통적으로 공급망에서 가치가 낮은 구성 요소였지만 포장 기술은 점점 더 발전하고 있습니다. 수십 년 동안 반도체 산업은 반도체의 트랜지스터 수가 대략 2년마다 두 배로 증가한다고 예측하는 무어의 법칙을 따라왔습니다. 오늘날 각각의 새로운 프로세스 노드에서 칩 크기가 줄어들면서 전력 및 성능 이점이 감소하는 반면 트랜지스터당 비용은 증가하고 있습니다. 크기를 줄이는 것은 여전히 ​​선택 사항이지만 크기 조정이 더 비싸고 어려워짐에 따라 반도체 업계에서는 작은 칩 및/또는 여러 집적 회로를 단일 패키지로 조립하는 것과 관련된 대안을 찾고 있습니다. 이를 고급 캡슐화라고 합니다. 고급 패키징은 칩 수준이 아닌 패키지 단계에서 더 높은 칩 밀도를 제공하고 단일 패키지 내에 다양한 칩 기능을 통합할 수 있기 때문에 선폭 감소에 대한 대안이자 보완적인 기술을 나타냅니다. 또한 고급 패키징을 통해 상용(국방 승인) 칩을 더 많이 사용하여 솔루션을 맞춤화할 수 있습니다.

고급 패키징 유형에는 칩 적층 기술(특히 메모리 칩)과 임베디드 칩, 팬아웃, 웨이퍼 수준 패키징, 시스템 수준 패키징(작은 칩 또는 여러 칩을 단일 패키지로 조립)이 포함됩니다. 로직 칩에 대한 한 가지 접근 방식은 표준화된 IP 기능을 단일 패키지의 표준 인터페이스를 통해 연결된 "마이크로칩"이라고 하는 서로 다른 더 작은 칩으로 분리하는 것입니다. 소형 칩은 다른 소형 칩과 함께 작동하므로 설계는 함께 최적화되어야 하며 단독으로 설계할 수 없습니다. DARPA(국방고등연구계획국)와 해군, 업계 관계자(AMD, Marvell, Intel)는 이 접근 방식을 탐구하는 여러 프로젝트를 진행하고 있습니다. 고급 패키징은 기능, 안전성, 용량, 환경적 성능을 세분화하여 고유한 국가 보안 애플리케이션을 위한 맞춤형 장비를 제공함으로써 국가 보안 가치를 제공합니다.

첨단 패키징은 42.6년 반도체 패키징 전체 가치의 2019%를 차지했으며 2025년에 도달할 것으로 예상됩니다. 전체 반도체 패키징 시장의 거의 절반을 차지할 것입니다. 이는 6.1년부터 2014년까지 연평균 복합 성장률(CAGR) 2025%를 의미하며, 고급 패키징 매출은 20년 2014억 달러에서 42년 약 2025억 달러로 두 배 증가할 것입니다. 이는 기존 패키징 시장 예상 성장의 거의 2.2배에 해당합니다. 2014년부터 2025년까지 CAGR은 XNUMX%로 예상됩니다.

세계 10대 첨단 패키징 기업으로는 IDM 10개 기업(미국 인텔, 한국 삼성), TSMC는 세계 10대 첨단 패키징 기업 중 하나이기도 하다. 세계 XNUMX대 OSAT 첨단 패키징 기업으로는 ASE(대만), SPIL(대만), Amkor(미국), Powertech Technology(대만), JCET(중국) 등이 있습니다. 또한, 네페스 디스플레이(한국)와 칩본드(대만)라는 두 개의 소규모 OSAT 회사가 있습니다. XNUMX개 회사는 고급 패키지 칩의 약 XNUMX/XNUMX을 처리합니다.

미국의 고급 패키징은 주로 Intel, Texas Instruments 및 Micron을 포함한 IDM 공급업체에서 제공됩니다. GlobalFoundries는 고급 패키징 서비스도 제공하는 미국 기반 파운드리입니다. 또한 Micross, Skywater 및 Qorvo와 같은 소규모 회사는 틈새 방어 및 산업 요구 사항을 충족하는 고급 포장 서비스를 제공합니다.

앞서 언급한 바와 같이 중국은 현재 강력한 첨단 패키징 역량을 보유하고 있지 않지만 첨단 반도체 생산 부족을 보완하기 위해 첨단 패키징 역량을 개발하고 있다.

고급 패키징에 대한 용량과 수요가 증가함에 따라 연방 조사 등록 통지(NOI)에 대한 응답으로 제출된 의견에서는 고급 패키징 기판(인쇄 회로 기판 기술 기반)이 부족하고 미국 내 관련 공급망의 취약성이 지적되었습니다. 주. 기본 재료 공급업체는 아시아에 있습니다. 주요 기판 업체로는 Ibiden(일본), Nanya(대만), Shinko(일본), Samsung(한국), Unimicron(대만), Shennan Circuits(중국), Zhuhai Yueya(중국), AKM Electronics Industrial(중국) 등이 있습니다.

또한 PCB 제조가 중국으로 이전되어 기판 공급업체에게 중국이 더욱 매력적인 시장이 되었습니다. IPC/US Reliable Electronics Partnership(USPAE)은 차세대 전자 응용 분야를 위한 인쇄 회로 기판 제조 기술에서 미국이 아시아보다 20년 뒤처져 있다고 추정합니다. 미국은 한때 전 세계 인쇄 회로 기판 제조의 30% 이상을 차지했습니다. 지금은 5% 미만이다.

(나) 주요 리스크

첨단 포장에 대한 중국의 투자는 미래 시장을 위협합니다.

중국에는 강력한 고급 포장 역량이 부족한 반면, 중국 정부는 고급 포장에 막대한 투자를 해왔습니다. 첨단 패키징은 지난 몇 년간 중국 반도체 산업의 기술 초점이었으며, 국무원은 30년까지 중국 공급업체의 전체 패키징 수익의 약 2015%를 첨단 패키징이 차지하도록 하는 것을 목표로 삼고 있습니다. 2021년 2018월 SMIC는 부사장을 새로 고용했습니다. 김 회장은 중국 기업들이 반도체 라인폭 축소의 약점을 극복하기 위해 첨단 패키징에 집중해야 한다고 말했다. 이는 SMIC가 첨단 패키징에 공격적으로 진출할 것이라는 신호일 수 있다. SEMICONDUCTOR Packaging KLA의 마케팅 담당 수석 이사인 Stephen Hiebert는 XNUMX년에 "... 중국의 프런트엔드 팹 프로젝트에 맞춰 첨단 패키징 용량이 증가함에 따라 중국에서 강력한 OSAT 투자를 보고 있습니다"라고 보고했습니다.

첨단 포장재의 용량 부족:

고급 패키징 기판은 인쇄 회로 기판 기술을 기반으로 하며 대부분 아시아와 중국에서 제조됩니다. 이는 미국에서 첨단 포장재에 투자하려는 기업에게 어려운 과제입니다.

국방 요구만으로는 미국의 고급 포장 기술을 유지하기에 충분하지 않습니다.

소수의 미국 기업이 국방 요구에 맞는 고급 패키징 솔루션을 제공하고 있으며 이러한 기업의 시장 점유율은 매우 낮습니다. 미국 이외의 지역에서 첨단 패키징 역량이 성장함에 따라 곧 국방 수요를 능가하게 될 것이며 시장의 힘은 최첨단 역량을 해외로 끌어들이게 될 것입니다. 궁극적으로 수량은 혁신과 운영 학습을 주도합니다. 상업적 규모가 없다면 미국은 품질, 비용, 노동력 측면에서 기술을 따라잡을 수 없습니다.

(3) 요약

요약하자면, 미국은 백엔드 ATP 생산 능력을 위해 아시아에 집중된 해외 자원에 의존하고 있으며, 이로 인해 공급망의 이 부분에서 공급망 중단 위험이 발생합니다. 캡슐화는 업계가 가장 진보된 또는 가장 작은 노드에서 점점 더 작은 피처 크기의 복잡성, 낮은 수율 및 한계 수익 감소를 보상하는 새로운 방법을 모색함에 따라 더욱 발전하고 있습니다. 미국과 그 파트너들은 첨단 포장 역량을 보유하고 있지만, 첨단 포장에 대한 중국의 막대한 투자는 향후 시장을 혼란에 빠뜨릴 가능성이 있습니다. 게다가 미국에는 첨단 패키징 기술을 개발할 생태계가 부족하다.

면책조항: 이 기사는 "Mr. Wang's Restaurant talk"에서 재인쇄되었습니다. 이 기사는 저자의 개인적인 견해일 뿐 Sakwei와 업계의 견해를 대변하지 않으며, 재인쇄 및 공유, 지적 재산권 보호 지원, 재인쇄만을 목적으로 합니다. 원본 출처와 작성자를 명시해 주시고, 침해 내용이 있을 경우 연락주시면 삭제해 드리겠습니다.