路透社：拜登的芯片梦面临巨大考验
最新更新时间：2021-09-06 07:35
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来源：内容由半导体行业观察（ID:icbank）编译自「路透社」，谢谢。
为深入了解乔·拜登总统在缓解困扰汽车制造商和其他行业的半导体短缺方面所面临的挑战，我们以一家美国公司为现代汽车公司新型电动汽车提供的IONIQ 5芯片为例。该芯片是由安森美半导体（On Semiconductor）设计的相机图像传感器，其生产始于意大利的一家工厂，在该工厂里，会将复杂的电路影印到硅片上。
然后将晶圆首先送到台湾进行封装和测试，然后送到新加坡进行存储，然后再送到中国组装成摄像头，最后送到韩国的现代零部件供应商，然后才到达现代的汽车工厂。
图像传感器的短缺导致现代汽车在韩国的工厂空转，使其成为遭受全球供应危机困扰的最新汽车制造商之一，这波缺货导致多家汽车制造商（包括通用汽车公司，福特汽车公司和大众汽车公司）生产瘫痪。
图像传感器的曲折旅程表明，芯片行业提高产能以解决当前的短缺并重振美国芯片制造业将是多么复杂。
美国总统乔·拜登周一在华盛顿召集半导体行业高管开会，讨论芯片危机的解决方案，这是美国加强国内芯片产业的更广泛努力的最新举措。作为2万亿美元基础设施提案的一部分，他还提出投入500亿美元来支持本土的芯片制造和研究。按照他的说法，这将帮助美国赢得与中国的全球竞争。
为此我们认为，当中大部分资金将可能用于英特尔，三星和台积电，他们将于美国花费数十亿美元建设先进芯片工厂。但是，行业高管表示，解决更广泛的供应链至关重要，拜登政府面临要补贴哪些要素的复杂选择。
安森美半导体高级副总裁David Somo对路透表示：“我们不可能在单个给定位置上从上游到下游重建整个供应链，因为这这太昂贵了。”
美国现在仅占全球半导体制造能力的12％，低于1990年的37％。根据行业数据，现在全球80％以上的芯片生产都在亚洲。
1,000个步骤，70个地区
目前，生产单个计算机芯片可能涉及1,000多个步骤，70个地区以及许多专门的公司，其中大多数在亚洲，并且对于公众基本上是未知的。
该过程从平板大小的原始硅片开始。在被称为“晶圆厂”的芯片工厂中，电路被蚀刻到硅中，并通过一系列复杂的化学过程在其表面上堆积。
下一步就是封装，这就很好地说明了供应链面临的挑战。
晶圆是从晶圆厂生产出来的，每个晶圆上都有数百甚至数千个指甲大小的芯片。必须将它们切成单个芯片，然后放入封装中。
传统上，这意味着将每个芯片放置在“引线框架”上并将其焊接到电路板上。然后将整个组件封装到树脂盒中以对其进行保护。
该过程非常耗费人力，导致芯片公司数十年前将其外包给包括中国台湾，马来西亚，菲律宾和中国大陆在内的国家和地区。
封装本身具有自己的供应链：例如，韩国的Haesung DS生产汽车芯片的封装组件，然后将其出口到马来西亚或泰国，以供英飞凌和NXP等客户使用。这些公司，或者在某些情况下是分包商，然后为博世和大陆集团等汽车供应商组装和封装芯片，后者又向汽车制造商提供最终产品。
“如果他们（拜登政府）想在半导体方面取得他们想的那种成功，那么他们将不得不帮助重建美国的封装产业，”总部位于加利福尼亚的芯片封装公司Promex的首席执行官Dick Otte说。“否则，这是浪费时间。”Dick Otte接着说
但是，较新的芯片封装工艺所需的人力会少很多，这可能可以让一些美国芯片制造商认为他们可以将其从国外带回。
10月，位于明尼苏达州的芯片代工厂SkyWater Technology接管了佛罗里达州的一家工厂，计划建造先进的封装生产线。SkyWater Technology首席执行官Thomas Sonderman表示：“有一项全行业协议，所有这些都需要在这里进行。”
更快的周转
南利福尼亚大学的电气与计算机工程学教授Tony Levi表示，重建美国封装业不仅可以使芯片公司及其客户免受政治风险的影响，还可以帮助他们摆脱制造新芯片所涉及的漫长周期。
通过在本地做更多的工作，美国芯片公司可以更频繁地创建较小的芯片生产流程，从而加快创新速度，并有可能创造更快地适应需求的能力。
Levi表示，英特尔，台积电，三星和GlobalFoundries在亚利桑那州，德克萨斯州和纽约州都拥有已有或计划中的工厂，这将适用于聚合包括封装在内的供应链。
Levi说：“美国擅长的是系统设计，但产品设计和制造本身之间本身就是紧密合作的。”
尽管如此，拜登政府将如何平衡芯片行业许多子行业的需求还有待观察。
许多公司（其中许多在海外）提供关键的制造材料，包括晶圆和气体。用于先进芯片生产的精密工具大部分是在美国制造的，但工厂组件却不是这种情况，例如在各个处理步骤中搅动芯片的机器人系统。
最重要的是，业内一些人士认为，美国不仅需要支持新的尖端晶圆厂，而且还需要支持旧技术。总部位于奥斯汀的芯片设计公司Silicon Labs的首席执行官Tyson Tuttle指出，严重短缺的是更成熟的芯片。
他说：“我们在半导体行业的资本不匹配，”大部分资金流向了最先进的技术。
TechSearchInternational Inc.总裁E. Jan Vardaman表示，芯片封装行业一直承受着沉重的价格压力，导致利润率低于芯片工厂和芯片设计公司。“从财务和经济学的角度来看，对他们来说进行大笔投资是没有意义的。”
“仅仅为此扔钱并不能解决问题。因为这是一个非常复杂的问题。”
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