日本味精企业 真的卡住了芯片脖子?

前不久,一篇名为《一家日本味精公司,卡住了全世界芯片的脖子》的文章热度颇高,由此引发了笔者的思考。

在这篇文章中,论述了一种名为 ABF(Ajinomoto Build-up Film:味之素堆积膜)的产品,文中指出,基本上全世界 100% 的电脑中,都在使用该产品,因此,该产品的供应问题直接导致了高端硬件产品出现供应紧张。

为了证实这一观点的可信度,笔者搜寻整理了一些资料,以供参考。

制作味精时的副产物

资料显示,ABF 由食品公司—味之素集团(Ajinomoto)发明,在味之素集团官网中,我们查询到了这样一段历史:

ABF 的故事始于 1970 年代,彼时,该集团开始探索鲜味调味品生产副产品的应用。在当时,处理器正飞速发展,越来越小,越来越快,印刷电路板制造商需要更好的绝缘材料来保持性能。墨水是首选的基材,但将其涂布和干燥会减慢生产速度,吸引杂质并产生对环境有害的副产物。

味之素研发团队发现制作味精时的副产物可以做出拥有极高绝缘性的树脂类合成素材,于是创造出了一种具有高耐用性,低热膨胀性,易于加工和其他重要特征的热固性薄膜,该膜名为 ABF。1996 年,一家 CPU 制造商(即英特尔)与该集团联系,寻求使用氨基酸技术开发薄膜型绝缘子。于是,这两家企业在机缘巧合之下一起研发 FC-BGA(Flip Chip Ball Grid Array),导致 ABF 成为了 CPU FC-BGA 产品的主要方案。

日本味精企业真的卡住了芯片脖子?

来源:味之素集团官网

为什么说它卡住了芯片脖子?我们接着往下看。

起死回生的 ABF 载板

要谈 ABF 的重要性,就不得不谈到 IC 载板。IC 载板是介于 IC 及 PCB 之间的产业,是一种“特殊”的 PCB, IC 载板内部有线路连接芯片与印刷电路板(PCB)之间的讯号,主要为保护电路、固定线路与导散余热。

目前全球的 IC 载板 100% 都应用在封装市场上,属于高阶封装的一种,除了全球电子产品市场成长带动之外,随着电子产品复杂度、讯号传输量增加,对于封装层次提升也是造成其成长的重要原因。

日本味精企业真的卡住了芯片脖子?

资料来源:工研院 IEK

在 IC 封装的上游材料中,IC 载板成本占比 30%,基板又占 IC 载板成本的 30% 以上,因此基板便成为 IC 载板最大的成本端。作为 IC 载板的原材料之一,基板又可分为硬质基板、柔性薄膜基板和陶瓷基板,其中硬质基板在消费电子领域应用作为广泛。

硬质基板材料包括 BT 树脂、ABF 和 MIS,三种材料依赖于自身的特点适用于封装不同的芯片。相比 BT 基板,ABF 材质可做线路较细、适合高脚数高传输的 IC,多用于 CPU、GPU 和芯片组等大型高端晶片,铜箔基板上面直接附着 ABF 就可以作线路,也不需要热压合过程。

就整个行业来说,ABF 基板一度因为手机芯片封装技术的改变而被冷落,现在随着高性能芯片发展而受宠。2017 年起,受惠于笔记本电脑复苏、云端与 AI 应用兴起,ABF 载板需求出现连续三年成长。

云端与 AI 应用可说是推升 ABF 需求的主力,云端应用之所以能推升 ABF 需求,主因在于架设云端环境所需的数据中心、网络工作站有赖大量服务器、网通设备、光通讯设备、电源设备与散热设备驱动,其中服务器、交换器搭载的 IC 即需要大量 ABF 载板。

除了云端与 AI 应用外,5G 与相关应用从 2020 年起开始蓬勃发展,5G 网络布建过程进一步拉升 ABF 载板需求,主因是 5G 基地台可能采用的 FPGA 在三个以上,搭载的 CPU 约四~五个,同时还包含各类 ASIC 与更多射频组件,再者,由于 5G 频段高于 4G、讯号传输距离与穿透能力都不如 4G,5G 基地台需求量约是 4G 基地台的 1.75~2 倍,提升 ABF 载板产能之效果也将显著高于 4G 基地台。

整体而言,云端、AI、5G 网络建设使得 ABF 载板需求水涨船高。根据拓璞研究院数据显示,估计 2019~2023 年全球 ABF 载板平均月需求量将从 1.85 亿颗、成长至 3.45 亿颗,年复合成长率达 16.9%。

日本味精企业真的卡住了芯片脖子?

火热的另一面

强烈需求带来的则是产能的不足,近来,ABF 基板材料的供应紧张已经导致了包括台积电在内的全球多家半导体厂商陷入了产能危机,目前,产能不足已经不是某家公司的问题了。

Digitimes 援引供应链消息称,是 ABF 基板短缺限制了产能。里昂证券则指出,受到导入先进封装带动,对 ABF 载板需求将持续上升,缺货的状况也将持续至 2022 年底。而根据其调研显示,一线载板厂的订单已经出现外溢至二线厂的状况,再加上处理器的升级与游戏机进入新一轮景气循环的强劲需求,以及非中国的 5G 基站芯片需求上升,另外还有一 ABF 载板供应商暂时关闭产线等上述因素的影响下,使得 ABF 载板下半年缺货的状况比原先预期更为严重。

ABF 载板商本身似乎更有说服力,欣兴电子总经理沈再生曾在线上法说会中指出,ABF 载板市场缺口其实从 2018 年下半年开始就已经放大了,有些动作很快的客户就已经跟他们确保 ABF 载板的产能,“所以现在对客户是用分配的,要抢产能很难”,有些客户为了确保产能,预约三年到四年、五年的都有。

导致这一情况出现的原因首先是源头—味之素集团,有产业链人士透露,ABF 的交付周期已经长达 30 周,而媒体 Digitimes 的预测更是令人担忧:可能 2021 年,ABF 的供应依然会不足。目前,味之素公司尚未正式回应这一市场传言,但也并未否定。只是强调“供应不足的报道并非由本社发出”,“欢迎媒体来采访”。

也许有人会问,难道就没有别的公司加入竞争?答案是,有的。后段 IC 构装载板用增层材料供应商不仅有味之素,还有积水化学,另一方面,住友电木与 Taiyo Group(太阳油墨)也开始加入竞局。但在市场占有率方面,味之素占有绝大多数的比例,预估全球市占超过九成。

ABF 原料供应已是难题,ABF 载板的生产也并不顺利。

ABF 载板已经维持多年的寡占市场格局,由于 SAP 制程线宽线距接近物理极限(结合力、良率等问题),对于制程环境以及洁净度要求极高,需要自动化程度与制程稳定性管理,故投资巨大,一万平月产能前期投资可能超过 10 亿人民币,如果前期没有大客户订单支持和资金储备,认证周期1-2 年(大客户),一般企业难以进入,在产品规格快速升级的情况下,能够继续跟上脚步的业者只会越来越少。

目前全球能够量产 ABF 载板的企业数量较少,主要有:日本挹斐电(Ibiden),SHINKO,Kyecora(量产5/5um),韩国三星电机(SEMCO);重庆 ATS(量产 12/12um);台湾欣兴、南电等。

根据 DigiTimes 的数据显示,目前台湾供应商欣兴电子、南亚塑胶以及景硕科技的 ABF 载板生产良率大约为 70% 或更低,目前几家公司正在逐步努力扩大产量,但从 2021 年到 2022 年,它们的产能大概只能提升 10% 左右。

去年年底,日本 IBIDEN 挹斐电,位在岐阜县大垣市青柳工厂发生火灾,据日本媒体报导,共烧毁了 6 个仓库和 1 个钢架仓库,有业内人士表示,此举将利好台系 ABF 载板厂商。不过也有产业界人士表示,IBIDEN 此失火的工厂主要生产传统的硬板,这一部分市场竞争者多,台厂是否能获得转单商机仍待观察。

在全球产能的扩充上,虽然主要的厂商都有扩产或兴建厂房的计划,但今年扩充的幅度仍小,主要的新增产能释出会在 2022 年,导致今年整体市场仍是相当供不应求。

据报道,欣兴电子正在考虑重新利用其受损的生产设施之一来生产 ABF 载板,但是该计划尚未有确切的启动时间,因此新工厂上线至少要一年后。不过,两家公司目前都未证实此事。报道还称,在很大的程度上,ABF 载板近一年内如此小幅度的增长是因为现在 ABF 基板制造工具的交货期延长。

同时,因为高级芯片的需求全面增加,处理器开发人员自然会优先考虑高端产品,例如超级计算机、数据中心、服务器和高级客户端 PC,ABF 载板供应商自然也会在生产中优先考虑生产高端基板。因此入门级和中端处理器所需的基板进一步缩小,市场短缺加剧。

当然引起芯片缺货还有很多其他的原因,比如外界热议的 8 英寸晶圆厂的数量下降,目前已有一些厂商开始加大投资,并打出收购 8 英寸晶圆厂等策略;还有引线键合封装供不应求等,此前 Digitimes 报道,到目前为止,像日月光这样全球排名第一的芯片封装公司,还有包括超丰电子、华泰、菱生在内的 OSAT 公司的引线键合封装的交货时间已经延长了两个月甚至是三个月,不过 OSAT 公司们没有对此给予回应。如果没有足够的引线键合能力,一些显示器和 PC 制造商将有至少二分之一的的关键组件继续遭受缺货困扰。

说在最后

味之素集团像一只在巴西轻拍翅膀的蝴蝶,其产品 ABF 的缺货从某种程度上来造成了如今半导体产业缺货的风暴。我们无法否认其他因素对这一现象级缺货产生的影响,但我们不得不承认,这家味精企业,确实卡住了芯片的脖子。

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