芯片缺貨的原因不止是 8 英寸晶圓廠，還有封裝廠

目前，客戶端 PC、消費(fèi)電子產(chǎn)品、服務(wù)器和其他高科技設(shè)備的需求正在推動各種處理器的銷售量，并且在最近幾個季度中，半導(dǎo)體供應(yīng)鏈已經(jīng)無法滿足市場對芯片的需求。不僅是代工廠沒有足夠的能力為客戶制造芯片，而且封裝廠的交貨時間也大大延長。

此前，在討論芯片缺貨時，業(yè)界將大部分原因歸結(jié)為 8 英寸晶圓廠的數(shù)量下降。事實(shí)上，芯片封裝廠的交貨能力不足也影響著客戶端 CPU 和 GPU 以及各種消費(fèi)級電子產(chǎn)品的供應(yīng)。

不同芯片的封裝方式不盡相同

封裝是將代工廠生產(chǎn)出來的集成電路裸片（Die）放在一塊起到承載作用的基板上，然后固定連接成一個整體，是整個芯片制造流程中進(jìn)行測試的前一步。

不同的芯片使用的封裝方式不盡相同，不需要復(fù)雜電源且不需要許多輸入或輸出引腳的小型集成電路（IC）傾向于使用廉價的引線鍵合封裝。

引線鍵合封裝是只用細(xì)金屬絲、利用熱、壓力、超聲波能量使金屬引線與芯片焊盤、基板焊盤緊密焊合，實(shí)現(xiàn)芯片與基板間的電氣互連和芯片間的信息互通，在射頻模板、存儲芯片以及微機(jī)電系統(tǒng)器件的封裝上應(yīng)用較多。

更復(fù)雜的芯片則使用引線框架封裝，這一封裝方式通常是在塑料或者其他類型的模具中進(jìn)行引線鍵合封裝，具體包括四方扁平封裝（QFP）、四方 / 雙扁平無引線封裝（QFN/DFN），薄型外形輪廓封裝（STOP）等。

另外，使用許多電源和 I/O 引腳的芯片，例如 CPU、GPU 和 SoC，通常使用倒裝芯片球柵格陣列封裝（FC-BGA），這一封裝方式可提供小間距、低電感，易于表面安裝以及出色的可靠性。此外，還有一些依賴引線鍵合或使用倒裝芯片的 BGA 封裝方式。

引線鍵合封裝供不應(yīng)求

很多 DDIC（顯示器驅(qū)動芯片）以及 TDDI（觸控與顯示驅(qū)動器集成芯片）等被廣泛使用的芯片產(chǎn)品都使用引線鍵合的封裝方式。去年，一些 PC 制造商抱怨第四季度的 DDIC 和 TDDI 的供應(yīng)不足影響了顯示器和筆記本電腦的出貨量。

此前 Digitimes 報道，到目前為止，像日月光這樣全球排名第一的芯片封裝公司，還有包括超豐電子、華泰、菱生在內(nèi)的 OSAT 公司的引線鍵合封裝的交貨時間已經(jīng)延長了兩個月甚至是三個月，不過 OSAT 公司們沒有對此給予回應(yīng)。

加購用于引線鍵合的設(shè)備的原本比較容易，但由于封裝產(chǎn)能吃緊，日月光橫掃了上千臺打線機(jī)臺，交貨期大幅度拉升至半年以上，導(dǎo)致引線鍵合封裝變得困難。例如庫力索法（Kulicke&Soffa）以及 ASM Pacific Technology 的交貨時間就延長了 9 個月。同時，生產(chǎn)用于 DDIC 和 TDDI 的測試設(shè)備供應(yīng)商 Advantest 的交貨時間也延長至 6 個月以上。

如果沒有足夠的引線鍵合能力，一些顯示器和 PC 制造商將有至少二分之一的的關(guān)鍵組件繼續(xù)遭受缺貨困擾。因此他們將不得不尋找其他的零件來源，他們的供應(yīng)商也不得不尋找替代的組裝和合作伙伴，但這兩種方法也都將花費(fèi)掉大量時間。

ABF 基板生產(chǎn)良率低

除了引線鍵合能力不足對芯片封裝的沖擊外，封裝載板尤其是 ABF 基板的不足也成為芯片封裝產(chǎn)能供不應(yīng)求的原因之一。

在 IC 封裝的上游材料中，IC 載板成本占比 30%，基板又占 IC 載板成本的 30% 以上，因此基板便成為 IC 載板最大的成本端。作為 IC 載板的原材料之一，基板又可分為硬質(zhì)基板、柔性薄膜基板和陶瓷基板，其中硬質(zhì)基板在消費(fèi)電子領(lǐng)域應(yīng)用作為廣泛。

硬質(zhì)基板材料包括 BT 樹脂、ABF 和 MIS，三種材料依賴于自身的特點(diǎn)適用于封裝不同的芯片。其中，由 Intel 主導(dǎo)研發(fā)的 ABF 基材，相比 BT 基材可用于做線路較細(xì)、適合高腳數(shù)高傳輸?shù)?IC，多用于 CPU、GPU 和 SoC 等大型高端芯片。

早期 ABF 載板應(yīng)用在電腦、游戲機(jī)的 CPU 較多，隨著智能手機(jī)的出現(xiàn)和芯片封裝技術(shù)的變化，ABF 產(chǎn)業(yè)曾陷入過低潮，但近年來 5G 及 AI 的興起，高能效應(yīng)用越來越多，ABF 需求回歸。

自去年下半年，ABF 載板供需吃緊。根據(jù) DigiTimes 的數(shù)據(jù)，目前臺灣供應(yīng)商欣興電子、南亞塑膠以及景碩科技的 ABF 載板生產(chǎn)良率大約 70% 或更低，幾家公司正在逐步努力擴(kuò)大產(chǎn)量，但從 2021 年到 2022 年，它們的產(chǎn)能大概只能提升 10% 左右。

據(jù)報道，欣興電子正在考慮重新利用其受損的生產(chǎn)設(shè)施之一來生產(chǎn) ABF 載板，但是該計劃尚未有確切的啟動時間，因此新工廠上線至少要一年后。不過，兩家公司目前都未證實(shí)此事。報道還稱，在很大的程度上，ABF 載板近一年內(nèi)如此小幅度的增長是因為現(xiàn)在 ABF 基板制造工具的交貨期延長。

因為高級芯片的需求全面增加，處理器開發(fā)人員自然會優(yōu)先考慮高端產(chǎn)品，例如超級計算機(jī)、數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器和高級客戶端 PC，ABF 載板供應(yīng)商自然也會在生產(chǎn)中優(yōu)先考慮生產(chǎn)高端基板。因此入門級和中端處理器所需的基板進(jìn)一步縮小，市場短缺加劇。

芯片缺貨是否是一場災(zāi)難？

在芯片產(chǎn)業(yè)，關(guān)鍵零器件的短缺已經(jīng)不是第一次了。

近年來，英特爾 14nm 制造工藝需求爆滿，行業(yè)內(nèi) Intel CPU 供應(yīng)緊張，公司自然選擇生產(chǎn)其高端至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器以及 Core i5/i7/i9 處理器，而不是面向中端和低端 PC 的入門級 Core i3，Pentium 或 SoC。盡管 PC 制造商對此并不滿意，但他們也沒有做出強(qiáng)烈的反饋，這次情況變得不一樣了。

一些制造商的封裝測試能力不足和 ABF 基板供應(yīng)緊張，正嚴(yán)重影響著芯片的供貨情況。但設(shè)備制造商的交貨期提前表明，這些封裝測試公司能夠更早獲得必要的工具，減輕 OSAT 供應(yīng)商們的負(fù)擔(dān)，集成設(shè)備制造商（IDM）至少可以生產(chǎn)行業(yè)所需的芯片。

不過，無論是哪種情況，對于 PC、服務(wù)器和其他類型設(shè)備的高需求都意味著更高的價格，因此在接下來的幾個季度中，許多產(chǎn)品的成本將持續(xù)上漲。

責(zé)任編輯：PSY