perspectivas la “dessinización” del packaging avanzado es contraproducente
2024-08-31
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◇la tecnología de embalaje avanzada juega un papel clave en los chips de ia necesarios para la revolución tecnológica de inteligencia artificial en curso.
◇la realidad de la actual cadena de la industria mundial de semiconductores es que más del 60% de los chips deben enviarse a china y más del 90% de los chips deben enviarse a asia para su embalaje y prueba antes de que puedan venderse en los mercados globales. incluidos los países occidentales.
◇además de malasia, japón, singapur, vietnam, filipinas, india, etc. también son destinos importantes para que estados unidos despliegue bases de fabricación de semiconductores en el extranjero.
◇en la actualidad, en el campo del embalaje avanzado, china y estados unidos se encuentran en la misma línea de partida. las ventajas acumuladas por estados unidos en el campo de la miniaturización de semiconductores durante las últimas décadas ya no pueden utilizarse para restringir a china en el campo del embalaje avanzado.
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el personal inspecciona un chip lidar en el taller de plataforma de servicio público de pruebas y embalaje del instituto de investigación de tecnología optoelectrónica de suzhou (fotografiado el 2 de junio de 2024) foto de li ga/this journal
no hace mucho, el departamento de comercio de ee. uu. emitió un anuncio anunciando el lanzamiento de un fondo de inversión en innovación inicial de 1.600 millones de dólares para realizar y acelerar la implementación y mejora de la industria de embalaje avanzado de semiconductores de ee. uu. como elemento de máxima prioridad en el programa de financiación "chip and science act" dedicado a la investigación y el desarrollo de tecnología de semiconductores, ¿por qué es tan importante la tecnología de embalaje avanzada? ¿cuál es la intención de estados unidos en su disposición en campos afines?
el auge del packaging avanzado
cuando se habla del desarrollo de la tecnología de chips, la "ley de moore" es un término inevitable. el significado básico es: el número de transistores que se pueden acomodar en un circuito integrado unitario se duplica cada 18 a 24 meses.
la "ley de moore" es una ley empírica propuesta por gordon moore, director del laboratorio de investigación y desarrollo de fairchild semiconductor company (la predecesora de intel) en 1965. refleja las necesidades de desarrollo continuo de la industria digital para la tecnología de chips y también es una estrategias comerciales para que las empresas de chips mantengan su posición de liderazgo.
por un lado, la mejora continua del rendimiento de los chips ha promovido el crecimiento continuo de la industria digital estadounidense. después de que los gigantes tecnológicos prueben los beneficios de mercado que aporta la tecnología digital, a su vez invertirán mucho en apoyar a las empresas de chips estadounidenses para que desarrollen chips de próxima generación, de modo que las empresas de chips estadounidenses se atrevan a invertir enormes sumas de dinero en mejoras e innovación tecnológicas.
por otro lado, la continua actualización de la tecnología también ha provocado una caída continua de los precios de los chips con indicadores técnicos estancados. al lanzar al mercado esta expectativa de recortes de precios, estados unidos reprime a los competidores de las empresas estadounidenses de chips. cuanto más se rezaguen, mayores serán sus pérdidas, e incluso pueden ir a la quiebra debido a su incapacidad para llegar a fin de mes.
los dos aspectos trabajan juntos para crear el resultado de que "los fuertes siempre serán fuertes" en el campo de los semiconductores. la "ley moore" no es sólo una ley industrial, sino que también ayuda a estados unidos a mantener su posición dominante en el campo de la tecnología de la información.
la razón por la que estados unidos está seguro de que puede convertirse en el principal ganador de la "ley de moore" a largo plazo es porque ve el camino de desarrollo de la tecnología comercial de la "miniaturización de semiconductores" y cree que este camino puede durar décadas: el diseño y fabricar el extremo de los chips, siempre que sigamos reduciendo el tamaño del circuito y utilicemos luz de longitud de onda más corta para la litografía, podremos mejorar el rendimiento del chip de una manera relativamente estable y a un costo menor, y podremos maximizar las ganancias con cada proceso. reducirse y lograr un rápido desarrollo.
sin embargo, alrededor de 2010, a medida que la "miniaturización de semiconductores" seguía acercándose a sus límites físicos, las necesidades económicas y las estrategias comerciales que respaldaban la "ley de moore" comenzaron a flaquear.
por un lado, los costes necesarios para desarrollar componentes miniaturizados siguen aumentando. la tecnología de transistor de efecto de campo de aleta (finfet) se introdujo al desarrollar el proceso de 16 nm, la tecnología de litografía ultravioleta extrema (euv) se introdujo al desarrollar el proceso de 7 nm y ahora se introduce la tecnología de transistor de puerta integral (gaa) al desarrollar procesos por debajo de 5 nm. ... detrás de cada innovación tecnológica hay una gran cantidad de investigación técnica adicional. no solo la inversión en i + d es cada vez mayor, sino que la frecuencia de la investigación técnica adicional también es cada vez más intensiva y el margen de beneficio de los nuevos chips de proceso continúa. rechazar.
por otro lado, la mejora en el rendimiento de los chips provocada por la miniaturización de los semiconductores se ha vuelto cada vez más "de mal gusto". según la hoja de ruta tecnológica de tsmc, los chips de 3 nm tienen una densidad lógica de transistores que es 1,7 veces mayor que la de los chips de 5 nm, pero su rendimiento solo ha mejorado en un 11% en comparación con la miniaturización anterior, que tenía una mejora de rendimiento de casi el 50%. encogido pocos.
esto ha provocado que las empresas fabricantes de chips consideren cuidadosamente su inversión en i+d en chips de menor proceso y, en cambio, busquen vías de desarrollo tecnológico distintas a la "ley de moore". es en este contexto que la tecnología avanzada de envasado comienza a recibir cada vez más atención.
si la miniaturización de semiconductores se centra en la "integración dentro del chip", entonces el empaquetado avanzado se centra en la "integración entre chips", utilizando métodos de empaquetado especiales para mejorar la integración de chips y componentes externos, de modo que múltiples chips se integren en un todo orgánico para ejercer la funciones informáticas realizadas originalmente por un único chip procesador, logrando así el objetivo de seguir mejorando el rendimiento de las unidades informáticas más allá de la "ley de moore". esto es lo que la industria de semiconductores llama la "ruta súper moore". al mismo tiempo, continúa la investigación y el desarrollo para la miniaturización de semiconductores, conocida como la "ruta de moore profunda", pero ya no es el único camino para mejorar el rendimiento de los semiconductores como lo era en el pasado, y su velocidad de avance se está desacelerando gradualmente. esta nueva era de desarrollo de semiconductores, que es significativamente diferente de la pasada era de la "ley de moore", que se basaba únicamente en la miniaturización de semiconductores, se denomina "era post-moore".
vale la pena mencionar que la tecnología de embalaje avanzada juega un papel clave en los chips de ia necesarios para la revolución tecnológica de inteligencia artificial en curso. por ejemplo, el chip nvidia h100, que actualmente brilla en el campo de la inteligencia artificial, utiliza la tecnología de empaquetado avanzada cowos desarrollada por tsmc. el principio es insertar un soporte de silicio entre capas entre el chip informático y el chip de memoria para conectarlos y empaquetarlos orgánicamente, aumentando significativamente la velocidad a la que el chip puede acceder a datos externos. esta conexión de alta velocidad entre chips lograda mediante un empaquetado avanzado se denomina tecnología de memoria de alto ancho de banda (hbm). el bus hbm también tiene una interfaz externa que se puede utilizar para conectar más chips externos en serie. su velocidad de transmisión teórica puede alcanzar hasta 450 gb por segundo, que es decenas de veces la velocidad de comunicación entre chips anteriores y datos externos. todavía hay mucho margen de mejora.
se puede decir que la tecnología de embalaje avanzada se encuentra en la intersección de la "era de la inteligencia artificial" y la "era posterior a moore". sin la tecnología de embalaje avanzada, los chips de inteligencia artificial no podrían lograr avances tan grandes y el desarrollo de. la tecnología de semiconductores también se desaceleraría.
la sensación de crisis en estados unidos
el envasado y las pruebas tradicionales, como último proceso antes de que el chip salga de fábrica, siempre ha estado al final de la cadena industrial. no sólo genera escasas ganancias, sino que también se considera una industria de baja tecnología y que requiere mucha mano de obra. en las décadas de 1970 y 1980, cuando estados unidos trasladó parte de su industria de semiconductores a asia bajo las estrategias comerciales "fabless" y "offshoring", el proceso de embalaje y prueba de chips fue casi el primero en subcontratarse, primero en corea del sur. taiwán, china y luego se trasladó a china continental, así como a países del sudeste asiático como malasia y vietnam.
en 1978, con el fuerte apoyo del estado, las empresas chinas introdujeron una línea de producción de pruebas y embalaje de chips de 5 micrones de la japonesa toshiba, que inició el proceso de desarrollo de la industria de pruebas y embalaje de chips de mi país. hoy en día, algunos fabricantes de pruebas y embalajes de chips del continente se han convertido en empresas internacionales de pruebas y embalajes con ingresos anuales de decenas de miles de millones de yuanes, lo que representa casi el 20% de la cuota de mercado mundial de pruebas y embalajes de chips, solo superada por empresas taiwanesas como ase. . en la actualidad, las empresas de ambos lados del estrecho de taiwán representan en conjunto más del 60% de la cuota de mercado mundial de pruebas y embalaje de chips. sin embargo, las empresas estadounidenses, europeas, japonesas y coreanas tienen una presencia relativamente débil en el campo del empaquetado y prueba de chips. sólo amkor technology (amkor) en estados unidos representa alrededor del 14% de la cuota de mercado mundial, y el resto es menor. más del 1%, y las fábricas de pruebas y embalaje de amkor technology también fueron construidas en un país asiático y solo conservan un departamento de investigación y desarrollo de tecnología en los estados unidos.
la realidad de la actual cadena de la industria global de semiconductores es que estados unidos tiene una ventaja en la fase inicial de la cadena de la industria, como el diseño de chips y las herramientas de fabricación, mientras que china ocupa firmemente el eslabón de embalaje y prueba al final de la cadena de la industria. más del 60% de los chips deben enviarse a china y más del 90% de los chips deben enviarse a asia para su embalaje y prueba antes de que puedan venderse en los mercados globales, incluidos los países occidentales. a medida que la tecnología de envasado avanzada juega un papel cada vez más importante en la "era post-moore" y la "era de la inteligencia artificial", este panorama industrial ha despertado vigilancia en los estados unidos.
en noviembre de 2023, el primer proyecto de inversión en i+d en virtud de la ley de ciencia y chips de ee. uu. se invirtió en tecnología de embalaje avanzada. el proyecto de ley asigna específicamente 3.000 millones de dólares para financiar empresas de envasado de chips en estados unidos. el plan se denomina "plan nacional de fabricación avanzada de envases". el 9 de julio de 2024, el departamento de comercio de ee. uu. emitió un anuncio anunciando el lanzamiento del primer lote de 1.600 millones de dólares en subvenciones de financiación de i+d en el marco del programa, que cubre cinco subcampos de tecnología de embalaje avanzada, y cada premio de innovación de i+d hasta 150 millones de dólares.
la búsqueda de una “independencia estratégica” por parte de estados unidos es difícil de lograr
impulsadas por los círculos políticos, las empresas estadounidenses han intensificado su despliegue en la industria del embalaje avanzado.
en diciembre de 2023, amkor technology anunció que gastaría 2.000 millones de dólares para construir una planta de pruebas y embalaje avanzado en peoria, arizona. apple expresó su apoyo de inmediato, diciendo que apple se convertiría en el primer y mayor cliente de la fábrica de embalaje y pruebas. intel también continuó trabajando arduamente en investigación y desarrollo de tecnología, desarrolló de forma independiente la tecnología de empaquetado avanzada foveros y anunció una nueva arquitectura de chip para adaptarse a esta tecnología.
las empresas estadounidenses también se están aventurando en los mercados extranjeros. en agosto de 2023, intel anunció que invertiría mucho para construir la primera fábrica de pruebas y embalaje avanzado en el extranjero basada en su tecnología en penang, malasia. en diciembre de 2023, nvidia anunció que construiría un centro de computación en la nube en johor, malasia. junto con la afluencia de empresas estadounidenses como amd y micron, se ha acelerado el desarrollo de la industria de pruebas y embalaje de chips de malasia. además de malasia, japón, singapur, vietnam, filipinas, india, etc. también son destinos importantes para que estados unidos despliegue bases de fabricación de semiconductores en el extranjero.
puede resultar difícil para estados unidos lograr su objetivo de "independencia estratégica" de esta manera.
en primer lugar, actualmente, debido a factores como el alto costo de construcción de fábricas en los estados unidos, el progreso de proyectos clave financiados por la "ley de chips y ciencia" de los estados unidos, como la fábrica de tsmc en arizona, se ha retrasado o incluso suspendido en diversos grados; las empresas extranjeras también están invirtiendo en estados unidos, enfrentando una "aclimatación" en términos de cultura empresarial, manipulación política y otros aspectos.
en segundo lugar, japón, el sudeste asiático, el sur de asia y otros países y regiones, como estados unidos, carecen de una cantidad suficiente de trabajadores calificados en alta tecnología. muchos productos y componentes industriales en el campo de la fabricación de chips deben importarse de china continental y taiwán. y otros lugares.
lo que se refleja detrás de esto son las diversas ventajas únicas acumuladas a lo largo de los años a través de inversiones a largo plazo en la industria, la tecnología, la educación y otros campos, incluidos recursos ricos y completos de productos industriales locales, bajos costos generales de fabricación y una gran población técnica. ha convertido a china en una presencia inevitable e irreemplazable en cualquier campo de fabricación avanzada.
en la actualidad, en el campo del embalaje avanzado, china y estados unidos se encuentran en la misma línea de partida. las ventajas acumuladas por estados unidos en el campo de la miniaturización de semiconductores durante las últimas décadas ya no pueden utilizarse para restringir a china en el campo del embalaje avanzado. la promoción de la "deschinaización" por parte de los estados unidos en el campo del embalaje avanzado no sólo será imposible de restringir el desarrollo tecnológico de mi país, sino que también inspirará a mi país a continuar logrando avances y forjando una competitividad más fuerte en la cadena de la industria global de semiconductores. y el mercado mundial.
(el autor es investigador asociado del instituto de ciencia y tecnología y seguridad cibernética de los institutos de relaciones internacionales contemporáneas de china y responsable del proyecto de inteligencia artificial)
("mirador" número 36, 2024)
