為什么說(shuō)它卡住了芯片脖子？

前不久，一篇名為《一家日本味精公司，卡住了全世界芯片的脖子》的文章熱度頗高，由此引發(fā)了筆者的思考。

在這篇文章中，論述了一種名為ABF（Ajinomoto Build-up Film：味之素堆積膜）的產(chǎn)品，文中指出，基本上全世界100%的電腦中，都在使用該產(chǎn)品，因此，該產(chǎn)品的供應(yīng)問(wèn)題直接導(dǎo)致了高端硬件產(chǎn)品出現(xiàn)供應(yīng)緊張。 為了證實(shí)這一觀點(diǎn)的可信度，筆者搜尋整理了一些資料，以供參考。

制作味精時(shí)的副產(chǎn)物

資料顯示，ABF由食品公司—味之素集團(tuán)（Ajinomoto）發(fā)明，在味之素集團(tuán)官網(wǎng)中，我們查詢到了這樣一段歷史： ABF的故事始于1970年代，彼時(shí)，該集團(tuán)開(kāi)始探索鮮味調(diào)味品生產(chǎn)副產(chǎn)品的應(yīng)用。在當(dāng)時(shí)，處理器正飛速發(fā)展，越來(lái)越小，越來(lái)越快，印刷電路板制造商需要更好的絕緣材料來(lái)保持性能。

墨水是首選的基材，但將其涂布和干燥會(huì)減慢生產(chǎn)速度，吸引雜質(zhì)并產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的副產(chǎn)物。 味之素研發(fā)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)制作味精時(shí)的副產(chǎn)物可以做出擁有極高絕緣性的樹(shù)脂類合成素材，于是創(chuàng)造出了一種具有高耐用性，低熱膨脹性，易于加工和其他重要特征的熱固性薄膜，該膜名為ABF。

1996年，一家CPU制造商（即英特爾）與該集團(tuán)聯(lián)系，尋求使用氨基酸技術(shù)開(kāi)發(fā)薄膜型絕緣子。于是，這兩家企業(yè)在機(jī)緣巧合之下一起研發(fā)FC-BGA（Flip Chip Ball Grid Array），導(dǎo)致ABF成為了CPU FC-BGA產(chǎn)品的主要方案。

為什么說(shuō)它卡住了芯片脖子？我們接著往下看。

起死回生的ABF載板

要談ABF的重要性，就不得不談到IC載板。IC載板是介于IC及PCB之間的產(chǎn)業(yè)，是一種“特殊”的PCB， IC載板內(nèi)部有線路連接芯片與印刷電路板（PCB）之間的訊號(hào)，主要為保護(hù)電路、固定線路與導(dǎo)散余熱。 目前全球的IC載板100%都應(yīng)用在封裝市場(chǎng)上，屬于高階封裝的一種，除了全球電子產(chǎn)品市場(chǎng)成長(zhǎng)帶動(dòng)之外，隨著電子產(chǎn)品復(fù)雜度、訊號(hào)傳輸量增加，對(duì)于封裝層次提升也是造成其成長(zhǎng)的重要原因。

資料來(lái)源：工研院 IEK

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(shù)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。

相比BT基板，ABF材質(zhì)可做線路較細(xì)、適合高腳數(shù)高傳輸?shù)腎C，多用于CPU、GPU和芯片組等大型高端晶片，銅箔基板上面直接附著ABF就可以作線路，也不需要熱壓合過(guò)程。 就整個(gè)行業(yè)來(lái)說(shuō)，ABF基板一度因?yàn)?a href="http://ttokpm.com/v/tag/107/" target="_blank">手機(jī)芯片封裝技術(shù)的改變而被冷落，現(xiàn)在隨著高性能芯片發(fā)展而受寵。2017年起，受惠于筆記本電腦復(fù)蘇、云端與AI應(yīng)用興起，ABF載板需求出現(xiàn)連續(xù)三年成長(zhǎng)。

云端與AI應(yīng)用可說(shuō)是推升ABF需求的主力，云端應(yīng)用之所以能推升ABF需求，主因在于架設(shè)云端環(huán)境所需的數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)工作站有賴大量服務(wù)器、網(wǎng)通設(shè)備、光通訊設(shè)備、電源設(shè)備與散熱設(shè)備驅(qū)動(dòng)，其中服務(wù)器、交換器搭載的IC即需要大量ABF載板。 除了云端與AI應(yīng)用外，5G與相關(guān)應(yīng)用從2020年起開(kāi)始蓬勃發(fā)展，5G網(wǎng)絡(luò)布建過(guò)程進(jìn)一步拉升ABF載板需求，主因是5G基地臺(tái)可能采用的FPGA在三個(gè)以上，搭載的CPU約四～五個(gè)，同時(shí)還包含各類ASIC與更多射頻組件，再者，由于5G頻段高于4G、訊號(hào)傳輸距離與穿透能力都不如4G，5G基地臺(tái)需求量約是4G基地臺(tái)的1.75～2倍，提升ABF載板產(chǎn)能之效果也將顯著高于4G基地臺(tái)。

整體而言，云端、AI、5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)使得ABF載板需求水漲船高。根據(jù)拓璞研究院數(shù)據(jù)顯示，估計(jì)2019～2023年全球ABF載板平均月需求量將從1.85億顆、成長(zhǎng)至3.45億顆，年復(fù)合成長(zhǎng)率達(dá)16.9％。

火熱的另一面

強(qiáng)烈需求帶來(lái)的則是產(chǎn)能的不足，近來(lái)，ABF基板材料的供應(yīng)緊張已經(jīng)導(dǎo)致了包括臺(tái)積電在內(nèi)的全球多家半導(dǎo)體廠商陷入了產(chǎn)能危機(jī)，目前，產(chǎn)能不足已經(jīng)不是某家公司的問(wèn)題了。

Digitimes援引供應(yīng)鏈消息稱，是ABF基板短缺限制了產(chǎn)能。里昂證券則指出，受到導(dǎo)入先進(jìn)封裝帶動(dòng)，對(duì)ABF 載板需求將持續(xù)上升，缺貨的狀況也將持續(xù)至2022 年底。

而根據(jù)其調(diào)研顯示，一線載板廠的訂單已經(jīng)出現(xiàn)外溢至二線廠的狀況，再加上處理器的升級(jí)與游戲機(jī)進(jìn)入新一輪景氣循環(huán)的強(qiáng)勁需求，以及非中國(guó)的5G 基站芯片需求上升，另外還有一ABF 載板供應(yīng)商暫時(shí)關(guān)閉產(chǎn)線等上述因素的影響下，使得ABF 載板下半年缺貨的狀況比原先預(yù)期更為嚴(yán)重。

ABF載板商本身似乎更有說(shuō)服力，欣興電子總經(jīng)理沈再生曾在線上法說(shuō)會(huì)中指出，ABF載板市場(chǎng)缺口其實(shí)從2018年下半年開(kāi)始就已經(jīng)放大了，有些動(dòng)作很快的客戶就已經(jīng)跟他們確保ABF載板的產(chǎn)能，“所以現(xiàn)在對(duì)客戶是用分配的，要搶產(chǎn)能很難”，有些客戶為了確保產(chǎn)能，預(yù)約三年到四年、五年的都有。

導(dǎo)致這一情況出現(xiàn)的原因首先是源頭—味之素集團(tuán)，有產(chǎn)業(yè)鏈人士透露，ABF的交付周期已經(jīng)長(zhǎng)達(dá)30周，而媒體Digitimes的預(yù)測(cè)更是令人擔(dān)憂：可能2021年，ABF的供應(yīng)依然會(huì)不足。目前，味之素公司尚未正式回應(yīng)這一市場(chǎng)傳言，但也并未否定。只是強(qiáng)調(diào)“供應(yīng)不足的報(bào)道并非由本社發(fā)出”，“歡迎媒體來(lái)采訪”。 也許有人會(huì)問(wèn)，難道就沒(méi)有別的公司加入競(jìng)爭(zhēng)？答案是，有的。

后段IC構(gòu)裝載板用增層材料供應(yīng)商不僅有味之素，還有積水化學(xué)，另一方面，住友電木與Taiyo Group（太陽(yáng)油墨）也開(kāi)始加入競(jìng)局。但在市場(chǎng)占有率方面，味之素占有絕大多數(shù)的比例，預(yù)估全球市占超過(guò)九成。 ABF原料供應(yīng)已是難題，ABF載板的生產(chǎn)也并不順利。 ABF載板已經(jīng)維持多年的寡占市場(chǎng)格局，由于SAP制程線寬線距接近物理極限（結(jié)合力、良率等問(wèn)題），對(duì)于制程環(huán)境以及潔凈度要求極高，需要自動(dòng)化程度與制程穩(wěn)定性管理，故投資巨大，一萬(wàn)平月產(chǎn)能前期投資可能超過(guò)10億人民幣，如果前期沒(méi)有大客戶訂單支持和資金儲(chǔ)備，認(rèn)證周期1-2年（大客戶），一般企業(yè)難以進(jìn)入，在產(chǎn)品規(guī)格快速升級(jí)的情況下，能夠繼續(xù)跟上腳步的業(yè)者只會(huì)越來(lái)越少。

目前全球能夠量產(chǎn)ABF載板的企業(yè)數(shù)量較少，主要有：日本挹斐電（Ibiden），SHINKO，Kyecora（量產(chǎn)5/5um），韓國(guó)三星電機(jī)（SEMCO）；重慶ATS（量產(chǎn)12/12um）;臺(tái)灣欣興、南電等。 根據(jù)DigiTimes的數(shù)據(jù)顯示，目前臺(tái)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)良率大約為70%或更低，目前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。 去年年底，日本IBIDEN挹斐電，位在岐阜縣大垣市青柳工廠發(fā)生火災(zāi)，據(jù)日本媒體報(bào)導(dǎo)，共燒毀了6個(gè)倉(cāng)庫(kù)和1個(gè)鋼架倉(cāng)庫(kù)，有業(yè)內(nèi)人士表示，此舉將利好臺(tái)系A(chǔ)BF載板廠商。

不過(guò)也有產(chǎn)業(yè)界人士表示，IBIDEN此失火的工廠主要生產(chǎn)傳統(tǒng)的硬板，這一部分市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)者多，臺(tái)廠是否能獲得轉(zhuǎn)單商機(jī)仍待觀察。 在全球產(chǎn)能的擴(kuò)充上，雖然主要的廠商都有擴(kuò)產(chǎn)或興建廠房的計(jì)劃，但今年擴(kuò)充的幅度仍小，主要的新增產(chǎn)能釋出會(huì)在2022年，導(dǎo)致今年整體市場(chǎng)仍是相當(dāng)供不應(yīng)求。

據(jù)報(bào)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(lái)生產(chǎn)ABF載板，但是該計(jì)劃尚未有確切的啟動(dòng)時(shí)間，因此新工廠上線至少要一年后。不過(guò)，兩家公司目前都未證實(shí)此事。報(bào)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(zhǎng)是因?yàn)楝F(xiàn)在ABF基板制造工具的交貨期延長(zhǎng)。

同時(shí)，因?yàn)楦呒?jí)芯片的需求全面增加，處理器開(kāi)發(fā)人員自然會(huì)優(yōu)先考慮高端產(chǎn)品，例如超級(jí)計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器和高級(jí)客戶端PC，ABF載板供應(yīng)商自然也會(huì)在生產(chǎn)中優(yōu)先考慮生產(chǎn)高端基板。因此入門(mén)級(jí)和中端處理器所需的基板進(jìn)一步縮小，市場(chǎng)短缺加劇。

當(dāng)然引起芯片缺貨還有很多其他的原因，比如外界熱議的8英寸晶圓廠的數(shù)量下降，目前已有一些廠商開(kāi)始加大投資，并打出收購(gòu)8英寸晶圓廠等策略；還有引線鍵合封裝供不應(yīng)求等，此前Digitimes報(bào)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(shí)間已經(jīng)延長(zhǎng)了兩個(gè)月甚至是三個(gè)月，不過(guò)OSAT公司們沒(méi)有對(duì)此給予回應(yīng)。如果沒(méi)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。

說(shuō)在最后

味之素集團(tuán)像一只在巴西輕拍翅膀的蝴蝶，其產(chǎn)品ABF的缺貨從某種程度上來(lái)造成了如今半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)缺貨的風(fēng)暴。我們無(wú)法否認(rèn)其他因素對(duì)這一現(xiàn)象級(jí)缺貨產(chǎn)生的影響，但我們不得不承認(rèn)，這家味精企業(yè)，確實(shí)卡住了芯片的脖子。

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