outlook |. η "αποσύνθεση" των προηγμένων συσκευασιών είναι αντιπαραγωγική
2024-08-31
한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina
◇η προηγμένη τεχνολογία συσκευασίας διαδραματίζει βασικό ρόλο στα τσιπ τεχνητής νοημοσύνης που απαιτούνται για τη συνεχιζόμενη επανάσταση της τεχνολογίας τεχνητής νοημοσύνης.
◇η πραγματικότητα της τρέχουσας παγκόσμιας αλυσίδας βιομηχανίας ημιαγωγών είναι ότι περισσότερο από το 60% των τσιπ πρέπει να αποστέλλονται στην κίνα και περισσότερο από το 90% των τσιπ πρέπει να αποστέλλονται στην ασία για συσκευασία και δοκιμή προτού πωληθούν στις παγκόσμιες αγορές. συμπεριλαμβανομένων των δυτικών χωρών.
◇εκτός από τη μαλαισία, η ιαπωνία, η σιγκαπούρη, το βιετνάμ, οι φιλιππίνες, η ινδία κ.λπ. είναι επίσης σημαντικοί προορισμοί για τις ηνωμένες πολιτείες για την ανάπτυξη βάσεων παραγωγής ημιαγωγών στο εξωτερικό.
◇επί του παρόντος, στον τομέα των προηγμένων συσκευασιών, η κίνα και οι ηνωμένες πολιτείες βρίσκονται στην ίδια γραμμή εκκίνησης. τα πλεονεκτήματα που έχουν συσσωρευτεί από τις ηνωμένες πολιτείες στον τομέα της μικρογραφίας ημιαγωγών τις τελευταίες δεκαετίες δεν μπορούν πλέον να χρησιμοποιηθούν για να περιορίσουν την κίνα στον τομέα της προηγμένης συσκευασίας.
κείμενο |. tan xiaojian
το προσωπικό επιθεωρεί ένα τσιπ lidar στο εργαστήριο της πλατφόρμας δημόσιων υπηρεσιών συσκευασίας και δοκιμής του ινστιτούτου οπτοηλεκτρονικής τεχνολογίας suzhou (φωτογραφήθηκε στις 2 ιουνίου 2024) φωτογραφία από li ga/this journal
πριν από λίγο, το υπουργείο εμπορίου των ηπα εξέδωσε μια ανακοίνωση με την οποία ανακοίνωσε την έναρξη ενός αρχικού επενδυτικού ταμείου καινοτομίας 1,6 δισεκατομμυρίων δολαρίων για την υλοποίηση και την επιτάχυνση της υλοποίησης και της αναβάθμισης της προηγμένης βιομηχανίας συσκευασίας ημιαγωγών των ηπα. ως στοιχείο ύψιστης προτεραιότητας στο πρόγραμμα χρηματοδότησης "chip and science act" αφιερωμένο στην έρευνα και ανάπτυξη τεχνολογίας ημιαγωγών, γιατί είναι τόσο σημαντική η προηγμένη τεχνολογία συσκευασίας; ποια είναι η πρόθεση των ηνωμένων πολιτειών στη διάταξή τους σε συναφείς τομείς;
η άνοδος της προηγμένης συσκευασίας
όταν συζητάμε την ανάπτυξη της τεχνολογίας τσιπ, ο «νόμος του μουρ» είναι ένας αναπόφευκτος όρος. η βασική έννοια είναι: ο αριθμός των τρανζίστορ που μπορούν να τοποθετηθούν σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα μονάδας διπλασιάζεται κάθε 18 έως 24 μήνες.
ο «νόμος του moore» είναι ένας εμπειρικός νόμος που προτάθηκε από τον gordon moore, διευθυντή του εργαστηρίου έρευνας και ανάπτυξης της fairchild semiconductor company (ο προκάτοχος της intel) το 1965. αντικατοπτρίζει τις συνεχείς ανάγκες ανάπτυξης της ψηφιακής βιομηχανίας για τεχνολογία chip και αποτελεί επίσης επιχειρηματικές στρατηγικές για εταιρείες τσιπ για να διατηρήσουν την ηγετική τους θέση.
από τη μία πλευρά, η συνεχής βελτίωση της απόδοσης των chip έχει προωθήσει τη συνεχή ανάπτυξη της ψηφιακής βιομηχανίας των ηπα. αφού οι τεχνολογικοί γίγαντες γευτούν τα οφέλη της αγοράς που προσφέρει η ψηφιακή τεχνολογία, θα επενδύσουν με τη σειρά τους σε μεγάλο βαθμό στην υποστήριξη των αμερικανικών εταιρειών τσιπ για την ανάπτυξη τσιπ επόμενης γενιάς, ώστε οι αμερικανικές εταιρείες τσιπ να τολμήσουν να επενδύσουν τεράστια χρηματικά ποσά στην τεχνολογική βελτίωση και καινοτομία.
από την άλλη, η συνεχής ενημέρωση της τεχνολογίας οδήγησε και σε συνεχή πτώση των τιμών των chip με στάσιμους τεχνικούς δείκτες. με την απελευθέρωση αυτής της προσδοκίας για περικοπές τιμών στην αγορά, οι ηνωμένες πολιτείες καταστέλλουν τους ανταγωνιστές των αμερικανικών εταιρειών τσιπ όσο πιο πίσω μένουν, τόσο μεγαλύτερες θα είναι οι απώλειές τους και μπορεί ακόμη και να χρεοκοπήσουν λόγω αδυναμίας να τα βγάλουν πέρα.
οι δύο πτυχές συνεργάζονται για να δημιουργήσουν το αποτέλεσμα «ο δυνατός θα είναι πάντα δυνατός» στον τομέα των ημιαγωγών. ο «νόμος του μουρ» δεν είναι μόνο ένας βιομηχανικός νόμος, αλλά βοηθά επίσης τις ηνωμένες πολιτείες να διατηρήσουν την κυρίαρχη θέση τους στον τομέα της πληροφορικής.
ο λόγος για τον οποίο οι ηνωμένες πολιτείες είναι βέβαιες ότι μπορούν να γίνουν ο κύριος νικητής βάσει του «νόμου του moore» μακροπρόθεσμα είναι επειδή βλέπουν την εμπορική τεχνολογική ανάπτυξη της «μικρογραφίας ημιαγωγών» και πιστεύουν ότι αυτή η διαδρομή μπορεί να διαρκέσει για δεκαετίες - ο σχεδιασμός και τέλος κατασκευής τσιπ εφόσον συνεχίζουμε να μειώνουμε το μέγεθος του κυκλώματος και να χρησιμοποιούμε φως μικρότερου μήκους κύματος για τη λιθογραφία, μπορούμε να βελτιώσουμε την απόδοση του τσιπ με σχετικά σταθερό τρόπο και με χαμηλότερο κόστος και μπορούμε να μεγιστοποιήσουμε τα κέρδη με κάθε διαδικασία. συρρίκνωση και επίτευξη ταχείας ανάπτυξης.
ωστόσο, γύρω στο 2010, καθώς η «μικρογραφία ημιαγωγών» συνέχισε να πλησιάζει τα φυσικά της όρια, οι οικονομικές ανάγκες και οι επιχειρηματικές στρατηγικές που υποστηρίζουν τον «νόμο του μουρ» άρχισαν να αμφιταλαντεύονται.
από τη μία πλευρά, το κόστος που απαιτείται για την ανάπτυξη μικροσκοπικών εξαρτημάτων συνεχίζει να αυξάνεται. η τεχνολογία fin field effect transistor (finfet) εισήχθη κατά την ανάπτυξη της διαδικασίας 16nm, η τεχνολογία λιθογραφίας ακραίας υπεριώδους (euv) εισήχθη κατά την ανάπτυξη της διαδικασίας των 7nm και τώρα εισάγεται η τεχνολογία all-around gate transistor (gaa) όταν αναπτύσσονται διεργασίες κάτω των 5nm. .. πίσω από κάθε τεχνολογική καινοτομία υπάρχει μεγάλος όγκος πρόσθετης τεχνικής έρευνας όχι μόνο οι επενδύσεις σε ε&α γίνονται όλο και υψηλότερες, αλλά και η συχνότητα πρόσθετης τεχνικής έρευνας γίνεται όλο και πιο εντατική και το περιθώριο κέρδους των νέων τσιπ διεργασιών συνεχίζει να. πτώση.
από την άλλη πλευρά, η βελτίωση της απόδοσης των τσιπ που επιφέρει η μικρογραφία ημιαγωγών γίνεται όλο και πιο «άγεστη». σύμφωνα με τον τεχνολογικό χάρτη πορείας της tsmc, τα τσιπ 3 nm έχουν λογική πυκνότητα τρανζίστορ που είναι 1,7 φορές μεγαλύτερη από αυτή των τσιπ 5 nm, αλλά η απόδοσή τους είναι βελτιωμένη μόνο κατά 11%. συρρικνώθηκε λίγα.
αυτό έχει αναγκάσει τις εταιρείες κατασκευής τσιπ να εξετάσουν προσεκτικά την επένδυσή τους σε ε&α σε τσιπ χαμηλότερης διεργασίας και αντ 'αυτού να αναζητήσουν δρόμους ανάπτυξης τεχνολογίας διαφορετικούς από τον «νόμο του μουρ». σε αυτό το πλαίσιο, η προηγμένη τεχνολογία συσκευασίας αρχίζει να τυγχάνει ολοένα και μεγαλύτερης προσοχής.
εάν η μικρογραφία ημιαγωγών εστιάζει στην "ενσωμάτωση σε τσιπ", τότε η προηγμένη συσκευασία εστιάζει στην "ενσωμάτωση μεταξύ τσιπ" - χρησιμοποιώντας ειδικές μεθόδους συσκευασίας για τη βελτίωση της ενσωμάτωσης τσιπ και εξωτερικών εξαρτημάτων, έτσι ώστε πολλαπλά τσιπ να ενσωματώνονται σε ένα οργανικό σύνολο για να ασκήσουν υπολογιστικές λειτουργίες που εκτελούνταν αρχικά από ένα ενιαίο τσιπ επεξεργαστή, επιτυγχάνοντας έτσι τον στόχο της συνέχισης της βελτίωσης της απόδοσης των υπολογιστικών μονάδων πέρα από τον «νόμο του moore». αυτό ονομάζεται «διαδρομή super-moore» από τη βιομηχανία ημιαγωγών. ταυτόχρονα, συνεχίζεται η έρευνα και η ανάπτυξη για τη σμίκρυνση ημιαγωγών, γνωστή ως "deep moore route", αλλά δεν είναι πλέον ο μόνος δρόμος για τη βελτίωση της απόδοσης των ημιαγωγών όπως στο παρελθόν, και η ταχύτητά του σταδιακά επιβραδύνεται. αυτή η νέα εποχή ανάπτυξης ημιαγωγών, η οποία είναι σημαντικά διαφορετική από την προηγούμενη εποχή του «νόμου του moore» που βασιζόταν αποκλειστικά στη μικρογραφία των ημιαγωγών, ονομάζεται «μετά-moore εποχή».
αξίζει να σημειωθεί ότι η προηγμένη τεχνολογία συσκευασίας διαδραματίζει βασικό ρόλο στα τσιπ τεχνητής νοημοσύνης που απαιτούνται για τη συνεχιζόμενη τεχνολογική επανάσταση της τεχνητής νοημοσύνης. για παράδειγμα, το τσιπ nvidia h100, που αυτή τη στιγμή λάμπει στον τομέα της τεχνητής νοημοσύνης, χρησιμοποιεί την προηγμένη τεχνολογία συσκευασίας cowos που αναπτύχθηκε από την tsmc. η αρχή είναι να εισαχθεί ένας φορέας πυριτίου ενδιάμεσης στρώσης μεταξύ του υπολογιστικού τσιπ και του τσιπ μνήμης για οργανική σύνδεση και συσκευασία μεταξύ τους, αυξάνοντας σημαντικά την ταχύτητα με την οποία το τσιπ μπορεί να έχει πρόσβαση σε εξωτερικά δεδομένα. αυτή η σύνδεση υψηλής ταχύτητας μεταξύ τσιπ που επιτυγχάνεται μέσω προηγμένης συσκευασίας ονομάζεται τεχνολογία μνήμης υψηλού εύρους ζώνης (hbm). ο δίαυλος hbm διαθέτει επίσης μια εξωτερική διεπαφή που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σύνδεση περισσότερων εξωτερικών τσιπ σε σειρά η θεωρητική του ταχύτητα μετάδοσης μπορεί να φτάσει έως και τα 450 gb ανά δευτερόλεπτο, που είναι δεκάδες φορές μεγαλύτερη από την ταχύτητα επικοινωνίας μεταξύ προηγούμενων τσιπ και εξωτερικών δεδομένων. υπάρχουν ακόμη πολλά περιθώρια βελτίωσης.
μπορούμε να πούμε ότι η προηγμένη τεχνολογία συσκευασίας βρίσκεται στο σημείο τομής της «εποχής της τεχνητής νοημοσύνης» και της «εποχής μετά τον μουρ» χωρίς την προηγμένη τεχνολογία συσκευασίας, τα τσιπ τεχνητής νοημοσύνης δεν θα μπορούσαν να κάνουν τόσο μεγάλη πρόοδο η τεχνολογία ημιαγωγών θα επιβραδύνει επίσης.
η αίσθηση της κρίσης της αμερικής
η παραδοσιακή συσκευασία και η δοκιμή, ως η τελευταία διαδικασία πριν φύγει το τσιπ από το εργοστάσιο, βρισκόταν πάντα στο τέλος της βιομηχανικής αλυσίδας όχι μόνο έχει πενιχρά κέρδη, αλλά θεωρούνταν και βιομηχανία χαμηλής τεχνολογίας και έντασης εργασίας. στις δεκαετίες του 1970 και του 1980, όταν οι ηνωμένες πολιτείες μετέφεραν μέρος της βιομηχανίας ημιαγωγών τους στην ασία με τις επιχειρηματικές στρατηγικές «χωρίς» και «εξωχώρια», η διαδικασία συσκευασίας και δοκιμών τσιπ ήταν σχεδόν η πρώτη που ανατέθηκε σε εξωτερικούς συνεργάτες, πρώτα στη νότια κορέα ταϊβάν, κίνα και στη συνέχεια μετακόμισε στην ηπειρωτική κίνα, καθώς και σε χώρες της νοτιοανατολικής ασίας όπως η μαλαισία και το βιετνάμ.
το 1978, με την ισχυρή υποστήριξη του κράτους, οι κινεζικές εταιρείες παρουσίασαν μια γραμμή παραγωγής τσιπ συσκευασίας και δοκιμής 5 μικρομέτρων από την ιαπωνική toshiba, η οποία ξεκίνησε τη διαδικασία ανάπτυξης της βιομηχανίας συσκευασίας και δοκιμών τσιπ της χώρας μου. σήμερα, ορισμένοι κατασκευαστές συσκευασιών και δοκιμών τσιπ στην ηπειρωτική χώρα έχουν εξελιχθεί σε διεθνείς εταιρείες συσκευασίας και δοκιμών με ετήσια έσοδα δεκάδων δισεκατομμυρίων γιουάν, που αντιπροσωπεύουν σχεδόν το 20% του παγκόσμιου μεριδίου αγοράς συσκευασίας και δοκιμών τσιπ, δεύτερη μετά τις εταιρείες της ταϊβάν όπως η ase . επί του παρόντος, εταιρείες και από τις δύο πλευρές του στενού της ταϊβάν αντιπροσωπεύουν μαζί περισσότερο από το 60% του παγκόσμιου μεριδίου αγοράς συσκευασίας και δοκιμών τσιπ. ωστόσο, αμερικανικές, ευρωπαϊκές, ιαπωνικές και κορεατικές εταιρείες έχουν σχετικά αδύναμη παρουσία στον τομέα της συσκευασίας και δοκιμών τσιπ μόνο η amkor technology (amkor) στις ηνωμένες πολιτείες αντιπροσωπεύει περίπου το 14% του παγκόσμιου μεριδίου αγοράς και οι υπόλοιπες είναι λιγότερο. από 1%, και επίσης τα εργοστάσια συσκευασίας και δοκιμών της amkor technology κατασκευάστηκε σε μια ασιατική χώρα και διατηρεί μόνο τμήμα τεχνολογικής έρευνας και ανάπτυξης στις ηνωμένες πολιτείες.
η πραγματικότητα της τρέχουσας παγκόσμιας αλυσίδας βιομηχανίας ημιαγωγών είναι ότι οι ηνωμένες πολιτείες έχουν ένα πλεονέκτημα στην ανάντη της αλυσίδας βιομηχανίας, όπως εργαλεία σχεδίασης και κατασκευής τσιπ, ενώ η κίνα κατέχει σταθερά τον κρίκο συσκευασίας και δοκιμής στο τέλος της αλυσίδας βιομηχανίας. πάνω από το 60% των τσιπ πρέπει να αποστέλλονται στην κίνα και περισσότερο από το 90% των τσιπ πρέπει να αποστέλλονται στην ασία για συσκευασία και δοκιμή προτού μπορέσουν να πωληθούν σε παγκόσμιες αγορές, συμπεριλαμβανομένων των δυτικών χωρών. καθώς η προηγμένη τεχνολογία συσκευασίας διαδραματίζει ολοένα και πιο σημαντικό ρόλο στην «εποχή μετά τον μουρ» και στην «εποχή της τεχνητής νοημοσύνης», αυτό το βιομηχανικό τοπίο έχει προκαλέσει εγρήγορση στις ηνωμένες πολιτείες.
τον νοέμβριο του 2023, το πρώτο επενδυτικό έργο ε&α στο πλαίσιο του νόμου για τα τσιπ και την επιστήμη των ηπα επενδύθηκε σε προηγμένη τεχνολογία συσκευασίας. το νομοσχέδιο χορηγεί συγκεκριμένα 3 δισεκατομμύρια δολάρια για τη χρηματοδότηση εταιρειών συσκευασίας τσιπς στις ηνωμένες πολιτείες. στις 9 ιουλίου 2024, το υπουργείο εμπορίου των ηπα εξέδωσε μια ανακοίνωση ανακοινώνοντας την έναρξη της πρώτης παρτίδας βραβείων χρηματοδότησης ε&α ύψους 1,6 δισεκατομμυρίων δολαρίων ηπα στο πλαίσιο του προγράμματος, καλύπτοντας πέντε υποτομείς προηγμένης τεχνολογίας συσκευασίας, με κάθε βραβείο καινοτομίας ε&α έως 150 εκατομμύρια δολάρια ηπα.
η επιδίωξη των ηνωμένων πολιτειών για «στρατηγική ανεξαρτησία» είναι δύσκολο να επιτευχθεί
καθοδηγούμενες από πολιτικούς κύκλους, οι αμερικανικές εταιρείες έχουν εντείνει την ανάπτυξή τους στην προηγμένη βιομηχανία συσκευασίας.
τον δεκέμβριο του 2023, η amkor technology ανακοίνωσε ότι θα ξοδέψει 2 δισεκατομμύρια δολάρια για την κατασκευή ενός προηγμένου εργοστασίου συσκευασίας και δοκιμών στην peoria της αριζόνα. η apple εξέφρασε αμέσως την υποστήριξή της, λέγοντας ότι η apple θα γίνει ο πρώτος και μεγαλύτερος πελάτης του εργοστασίου συσκευασίας και δοκιμών. η intel συνέχισε επίσης να εργάζεται σκληρά για την τεχνολογική έρευνα και ανάπτυξη, ανέπτυξε ανεξάρτητα την προηγμένη τεχνολογία συσκευασίας foveros και ανακοίνωσε μια νέα αρχιτεκτονική τσιπ για προσαρμογή σε αυτήν την τεχνολογία.
οι αμερικανικές εταιρείες μπαίνουν επίσης σε αγορές του εξωτερικού. τον αύγουστο του 2023, η intel ανακοίνωσε ότι θα επενδύσει πολλά για την κατασκευή του πρώτου υπερπόντιου εργοστασίου προηγμένης συσκευασίας και δοκιμών με βάση την τεχνολογία της στο penang της μαλαισίας. τον δεκέμβριο του 2023, η nvidia ανακοίνωσε ότι θα κατασκευάσει ένα κέντρο υπολογιστικού νέφους στο johor της μαλαισίας. σε συνδυασμό με την εισροή αμερικανικών εταιρειών όπως η amd και η micron, η ανάπτυξη της βιομηχανίας συσκευασίας και δοκιμών τσιπ της μαλαισίας έχει επιταχυνθεί. εκτός από τη μαλαισία, η ιαπωνία, η σιγκαπούρη, το βιετνάμ, οι φιλιππίνες, η ινδία κ.λπ. είναι επίσης σημαντικοί προορισμοί για τις ηνωμένες πολιτείες για την ανάπτυξη βάσεων παραγωγής ημιαγωγών στο εξωτερικό.
μπορεί να είναι δύσκολο για τις ηνωμένες πολιτείες να επιτύχουν τον στόχο τους για «στρατηγική ανεξαρτησία» μέσω αυτού.
πρώτον, επί του παρόντος, λόγω παραγόντων όπως το υψηλό κόστος κατασκευής εργοστασίων στις ηνωμένες πολιτείες, η πρόοδος βασικών έργων που χρηματοδοτούνται από τον "chip and science act" των ηπα, όπως το εργοστάσιο της tsmc στην αριζόνα, έχουν καθυστερήσει ή ακόμη και να ανασταλεί σε διάφορους βαθμούς. οι ξένες εταιρείες επενδύουν επίσης στις ηνωμένες πολιτείες αντιμετωπίζοντας τον «εγκλιματισμό» όσον αφορά την επιχειρηματική κουλτούρα, την πολιτική χειραγώγηση και άλλες πτυχές.
δεύτερον, η ιαπωνία, η νοτιοανατολική ασία, η νότια ασία και άλλες χώρες και περιοχές, όπως οι ηνωμένες πολιτείες, δεν διαθέτουν επαρκή αριθμό εργαζομένων υψηλής τεχνολογίας. και άλλα μέρη.
αυτό που αντανακλάται πίσω από αυτό είναι τα διάφορα μοναδικά πλεονεκτήματα που έχουν συσσωρευτεί με την πάροδο των ετών μέσω των μακροπρόθεσμων επενδύσεων στη βιομηχανία, την τεχνολογία, την εκπαίδευση και άλλους τομείς, συμπεριλαμβανομένων των πλούσιων και πλήρεις τοπικών βιομηχανικών πόρων, του χαμηλού συνολικού κόστους παραγωγής και του μεγάλου τεχνικού πληθυσμού. έχει κάνει την κίνα αναπόφευκτη και αναντικατάστατη παρουσία σε κάθε προηγμένο κατασκευαστικό τομέα.
επί του παρόντος, στον τομέα των προηγμένων συσκευασιών, η κίνα και οι ηνωμένες πολιτείες βρίσκονται στην ίδια γραμμή εκκίνησης. τα πλεονεκτήματα που έχουν συσσωρευτεί από τις ηνωμένες πολιτείες στον τομέα της μικρογραφίας ημιαγωγών τις τελευταίες δεκαετίες δεν μπορούν πλέον να χρησιμοποιηθούν για να περιορίσουν την κίνα στον τομέα της προηγμένης συσκευασίας. η προώθηση της «αποκινεζοποίησης» από τις ηνωμένες πολιτείες στον τομέα των προηγμένων συσκευασιών όχι μόνο θα είναι αδύνατη να περιορίσει την τεχνολογική ανάπτυξη της χώρας μου, αλλά θα εμπνεύσει επίσης τη χώρα μου να συνεχίσει να κάνει καινοτομίες και να διαμορφώνει ισχυρότερη ανταγωνιστικότητα στην παγκόσμια αλυσίδα της βιομηχανίας ημιαγωγών και την παγκόσμια αγορά.
(ο συγγραφέας είναι συνεργάτης ερευνητής στο ινστιτούτο επιστήμης και τεχνολογίας και κυβερνοασφάλειας των ινστιτούτων σύγχρονων διεθνών σχέσεων της κίνας και υπεύθυνος του έργου τεχνητής νοημοσύνης)
("lookout" τεύχος 36, 2024)
