Tradicionalmente, el embalaje se ha considerado una parte no crítica de gama baja del diseño de un semiconductor.En el pasado, no era demasiado complicado y mantenerlo a bajo costo era clave.Esto llevó al crecimiento de plantas de envasado back-end en toda Asia.La mayoría de las grandes empresas de embalaje son de China continental, Taiwán o Estados Unidos y tienen operaciones en toda Asia.
Pero avanzar hacia nodos de proceso cada vez más pequeños es cada vez más costoso y difícil, por lo que se están desarrollando nuevas formas de continuar aumentando el rendimiento año tras año.Dado que China ha enfrentado ciertas restricciones sobre las herramientas y equipos que puede importar, tiene aún más razones para centrarse más en métodos para mejorar el rendimiento de los chips sin pasar a nodos de proceso cada vez más pequeños.
¿Qué es el embalaje?
En pocas palabras, un paquete es un contenedor que contiene una matriz semiconductora.Protege la matriz, puede ayudar a disipar el calor y conecta el chip a una placa de circuito impreso (PCB) u otros chips.El trabajo de embalaje a menudo se realiza a través de un proveedor independiente conocido como ensamblaje y prueba de semiconductores subcontratados (OSAT), aunque muchas fundiciones líderes como TSMC ahora están ampliando sus capacidades de embalaje.
Los envases avanzados vienen en muchos sabores.Es un término general utilizado para describir muchas técnicas nuevas: 2,5D/3D,desplegarempaquetado a nivel de oblea, paquete de escala de chip, antena en paquete y sistema en paquete, entre otros.A menudo el objetivo es poder apilar, por ejemplo, dos chips de 7 nm para alcanzar el rendimiento de un chip de 3 nm.
¿Cómo se compara China?
Si se analiza la industria en su conjunto, China continental tiene alrededor del 38% del mercado mundial de envases, la única parte de la cadena de valor de semiconductores en la que lidera, y tres de las diez principales empresas a nivel mundial.Taiwán tiene seis empresas y Estados Unidos tiene una.JCET, la empresa líder de China continental, tiene una participación de mercado del 11,3 % y oficinas en China, Singapur y Corea.Otros actores chinos incluyen TFME y Huatian.
Los OSAT más grandes y segundos del mundo, el ASE de Taiwán y el Amkor de EE. UU., están muy involucrados en el empaquetado avanzado, pero como se mencionó anteriormente, no son sólo los OSAT involucrados en el empaquetado, fundiciones como Intel, TSMC y Samsung también están cada vez más involucrados.
Como se mencionó, JCET es la empresa de embalaje más grande de China.Su sede está en Wuxi, que tiene la mayor cantidad de plantas de embalaje que cualquier otra ciudad de China, y en la provincia de Jiangsu, que tiene más que cualquier otra provincia.La sede de TFME también se encuentra en esta provincia, al igual que las plantas de los principales actores internacionales como ASE y Amkor.
El enfoque de JCET durante los últimos años y en el futuro no ha sido más que embalajes avanzados.A menudo se enfatiza que el desarrollo de la energía verde en áreas como los vehículos eléctricos y la energía solar en China crea oportunidades para embalajes avanzados, ya que pueden usarse para garantizar el rendimiento confiable de los semiconductores de banda ancha utilizados en estas aplicaciones.Así como ayudar a mejorar la transmisión de señal en tecnologías inalámbricas como 5G y WiFi.
En el frente de la financiación gubernamental, en el verano de 2023, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales anunció un plan para financiar entre 10 y 20 proyectos de investigación a pequeña escala centrados en chiplets y envases avanzados;comprometer 800.000 RMB por proyecto, alrededor de 110.000 dólares, y entre 7 y 10 proyectos más grandes, comprometer 3.000.000 RMB cada uno.Lo que resultará en un paquete de financiación de entre 4 y 6,4 millones de dólares durante los próximos cuatro años.Quizás esto no sea mucho dinero en comparación con lo que escuchamos que el gobierno chino invierte en otros lugares.Pero esta no es una investigación que requiera la compra de equipos de fabricación de semiconductores por valor de miles de millones de dólares.Se trata de proyectos de investigación centrados en aspectos clave del embalaje avanzado, como la tecnología 2,5D/3D, la arquitectura de interconexión y las tecnologías ópticas, y la unión.El objetivo final de esta investigación es ayudar a mejorar el rendimiento del chip entre una y dos veces y crear equipos de investigación reconocidos internacionalmente.Es probable que los avances de este tipo de investigaciones puedan trasladarse a empresas como JCET con relativa facilidad, dadas las fuertes conexiones entre el gobierno, las universidades y la industria.
Este tipo de investigación también es importante para China desde la perspectiva de las patentes.A partir de 2021, Corea, Taiwán y Estados Unidos lideraron a China continental en lo que respecta a solicitudes de patentes de envases avanzados a nivel mundial, pero China no se queda quieta y ahora está por delante de Japón por un margen bastante amplio.Sin embargo, todavía tiene trabajo por hacer, ya que incluso dentro de China continental, las empresas taiwanesas poseen más patentes que las chinas continentales, entre un 34% y un 23%, e incluso las empresas estadounidenses tienen un 16%.
A pesar de que esta industria aún no enfrenta restricciones estadounidenses, las empresas de diseño chinas todavía están preocupadas.Se ha informado que empresas de diseño chinas están buscando utilizar plantas de embalaje en el Sudeste Asiático, como la planta de ASE en Malasia, por preocupación por futuras restricciones que puedan enfrentar los proveedores de embalaje chinos.Las empresas de embalaje chinas deberían hacer más para establecer e invertir en plantas en el Sudeste Asiático como parte de su estrategia.De poco servirá tener las últimas líneas de embalaje avanzadas si incluso las empresas de diseño chinas temen utilizarlas.
Conclusiones
Si bien me parece poco probable que los OSAT y las fundiciones chinas queden excluidos de los equipos importados, ya que es mucho más fácil de reemplazar localmente que los equipos de litografía frontales.Sigue siendo revelador que la sola idea de que esto fuera una posibilidad haya llevado a las empresas de diseño chinas a elegir fábricas con sede en Malasia en lugar de en China.Mientras las naciones del SEA luchan por la inversión en semiconductores de empresas extranjeras, esto podría ser algo en lo que puedan jugar.Están atrayendo no sólo inversiones de empresas como Samsung, Intel y Amkor, sino también de empresas de embalaje chinas.
Con respecto al embalaje avanzado en sí, no veo ninguna razón por la que China no pueda estar a la par del resto del mundo; sin embargo, ¿estar a la par realmente ayuda?En algunos casos, el empaquetado avanzado puede obtener más rendimiento de un chip sin tener que ir a un nodo de proceso inferior, pero si sus competidores tienen acceso tanto a los nodos de proceso más recientes como al empaquetado avanzado, entonces todavía hay que ponerse al día.El embalaje avanzado ayuda a China continental a mantenerse al alcance de la mano y le proporciona parte de la cadena de valor de los semiconductores, donde puede decir que está a la vanguardia con sus pares en Taiwán y EE. UU., pero no le brindará a China una salida.del problema de litografía en el que se encuentra. Sin embargo, tal vez ese no sea el objetivo.Claro, a medida que las aplicaciones de IA se vuelven cada vez más exigentes, ayuda tener chips cada vez más potentes, pero si uno puede lograr lo mismo que sus competidores, aunque ocupen más área física y más energía, ¿importa eso desde una perspectiva de seguridad nacional, siempre y cuandoel resultado es el mismo?