半導體危機不僅僅與半導體有關,它還與基板有關。基板是半導體行業的“醜小鴨”。傳統上,與構成積體電路核心的元件相比,即使是半導體制造商自己,它們也受到的關注要少得多。他們留下的利潤率遠低於晶片其他元件的利潤率,導致其發展所需的必要投資長期停滯不前。
令人驚訝的是,相對出人意料的是,半導體危機迫使積體電路製造商給予基板應有的關注。珠海通達半導體有限公司(珠海通達半導體有限公司是一家華南地區的半導體基板製造商)的業務發展總監Nicholas Stukan的這番話,清晰地反映出該公司在過去幾個月裡獲得的這一元件的重要性:
“你製造出了基板。你就已經完成了業務。這太瘋狂了,”Stukan承認。沒有基板就沒有晶片,沒有晶片就沒有生意。當前對基板的需求遠遠高於供應,特別是如果我們堅持用於生產高度整合半導體的基板,例如,我們的計算機和智慧手機中的微處理器和 GPU。
什麼是基板,為什麼它如此重要
基片是一片固體材料,根據晶片的型別和它將要介入的過程,它有雙重作用:為生產和操作積體電路提供必要的結構支撐,並充當積體電路和必須與其通訊的裝置之間的機械和電氣介面。
其製造中使用的材料取決於其用途,但通常使用樹脂、玻璃或柔性聚碳酸酯作為基礎化合物。當然,還有金屬,例如二氧化矽、氧化鋁、砷化鎵或鍺。
正如我們將在文章的下一節總結的那樣,製造它們不像生產高整合度電路那麼複雜,但從定性的角度來看,仍然需要使用複雜的裝置並尊重非常苛刻的工藝。
不用多說,矽片的製造需要非常精確地控制材料的純度,此外,它還涉及稱為反應器的特殊熔爐、極其精確的切割圓鋸和負責消除切割表面缺陷的磨床,以及其他可以幫助我們直觀瞭解其複雜性的先進儀器。
它的製造不像高積體電路那樣複雜,但基板的生產也需要進行非常嚴格的質量控制,只有合格的技術人員才能進行。
供需失衡使製造商陷入困境
多年來,基板投資因利潤適中而減少,以致目前半導體需求爆發式增長,導致像英特爾、格羅方德或臺積電等規模的公司都在拼命掙扎不惜一切代價獲得他們需要的庫存,以維持您的製造量。
他們甚至與迄今為止沒有商業聯絡的基板製造商結成聯盟。這種壓力意味著,英特爾新任 CEO 帕特·蓋辛格 (Pat Gelsinger) 十年來第一次被迫在與他領導的公司高層管理人員舉行的最後一次會議中解決這個問題。但這並不是全部。
這位高管預測,基板的未來籠罩在陰影中,這將加劇已經在或多或少依賴積體電路生產的行業崩潰的赤字。據 Gelsinger 稱,開辦積體電路和基板新工廠必須進行的鉅額投資,以及在此過程中必須投入的時間,將導致這兩個元件的短缺再持續兩年。
似乎沒有任何跡象表明,讓我們陷入這種境地的供需失衡將在 2023 年之前結束,使用者也不會毫髮無損地擺脫這場危機。製作基板並不複雜,如何生產高度整合的晶片,而且這個過程中涉及的裝置並不像大多數半導體制造商用來製造積體電路的 AMSL 機器那麼昂貴。
問題在於,正如 Gelsinger 解釋的那樣,製造基板所需的設施的建設和設定需要至少一年的投資。事實上,即使在這種緊急情況下,兩年也是一個更現實的時期。三星電機、Ibiden 和 Unimicron Technology 是全球最大的三個基板製造商,它們都在亞洲。
看來,我們西方國家是時候把電池放好,投資建設新的半導體和基板工廠了。否則,我們將面臨重演這種嚴重危機情景的風險。在同一塊石頭上兩次絆倒將是不可原諒的錯誤。