日本味精企業,真的卡住了芯片脖子?

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)的產品,文中指出,基本上全世界100%的電腦中,都在使用該產品,因此,該產品的供應問題直接導致了高端硬件產品出現供應緊張。

為了證實這一觀點的可信度,筆者搜尋整理了一些資料,以供參考。

製作味精時的副產物

資料顯示,ABF由食品公司—味之素集團(Ajinomoto)發明,在味之素集團官網中,我們查詢到了這樣一段歷史:

ABF的故事始於1970年代,彼時,該集團開始探索鮮味調味品生產副產品的應用。在當時,處理器正飛速發展,越來越小,越來越快,印刷電路板製造商需要更好的絕緣材料來保持性能。墨水是首選的基材,但將其塗布和乾燥會減慢生產速度,吸引雜質並產生對環境有害的副產物。

味之素研發團隊發現製作味精時的副產物可以做出擁有極高絕緣性的樹脂類合成素材,於是創造出了一種具有高耐用性,低熱膨脹性,易於加工和其他重要特徵的熱固性薄膜,該膜名為ABF。1996年,一家CPU製造商(即英特爾)與該集團聯系,尋求使用氨基酸技術開發薄膜型絕緣子。於是,這兩家企業在機緣巧合之下一起研發FC-BGA(Flip Chip Ball Grid Array),導致ABF成為了CPU FC-BGA產品的主要方案。

日本味精企業,真的卡住了芯片脖子?

為什麼說它卡住了芯片脖子?我們接着往下看。

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載板是介於IC及PCB之間的產業,是一種「特殊」的PCB, IC載板內部有線路連接芯片與印刷電路板(PCB)之間的訊號,主要為保護電路、固定線路與導散余熱。

目前全球的IC載板100%都應用在封裝市場上,屬於高階封裝的一種,除了全球電子產品市場成長帶動之外,隨着電子產品復雜度、訊號傳輸量增加,對於封裝層次提升也是造成其成長的重要原因。

日本味精企業,真的卡住了芯片脖子?

資料來源: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,基板又可分為硬質基板、柔性薄膜基板和陶瓷基板,其中硬質基板在消費電子領域應用作為廣泛。

硬質基板材料包括BT樹脂、ABF和MIS,三種材料依賴於自身的特點適用於封裝不同的芯片。相比BT基板,ABF材質可做線路較細、適合高腳數高傳輸的IC,多用於CPU、GPU和芯片組等大型高端晶片,銅箔基板上面直接附着ABF就可以作線路,也不需要熱壓合過程。

就整個行業來說,ABF基板一度因為手機芯片封裝技術的改變而被冷落,現在隨着高性能芯片發展而受寵。2017年起,受惠於筆記本電腦復蘇、雲端與AI應用興起,ABF載板需求出現連續三年成長。

雲端與AI應用可說是推升ABF需求的主力,雲端應用之所以能推升ABF需求,主因在於架設雲端環境所需的數據中心、網絡工作站有賴大量服務器、網通設備、光通訊設備、電源設備與散熱設備驅動,其中服務器、交換器搭載的IC即需要大量ABF載板。

除了雲端與AI應用外,5G與相關應用從2020年起開始蓬勃發展,5G網絡布建過程進一步拉升ABF載板需求,主因是5G基地台可能採用的FPGA在三個以上,搭載的CPU約四~五個,同時還包含各類ASIC與更多射頻組件,再者,由於5G頻段高於4G、訊號傳輸距離與穿透能力都不如4G,5G基地台需求量約是4G基地台的1.75~2倍,提升ABF載板產能之效果也將顯著高於4G基地台。

整體而言,雲端、AI、5G網絡建設使得ABF載板需求水漲船高。根據拓璞研究院數據顯示,估計2019~2023年全球ABF載板平均月需求量將從1.85億顆、成長至3.45億顆,年復合成長率達16.9%。

日本味精企業,真的卡住了芯片脖子?

火熱的另一面

強烈需求帶來的則是產能的不足,近來,ABF基板材料的供應緊張已經導致了包括台積電在內的全球多家半導體廠商陷入了產能危機,目前,產能不足已經不是某家公司的問題了。

Digitimes援引供應鏈消息稱,是ABF基板短缺限制了產能。里昂證券則指出,受到導入先進封裝帶動,對ABF 載板需求將持續上升,缺貨的狀況也將持續至2022 年底。而根據其調研顯示,一線載板廠的訂單已經出現外溢至二線廠的狀況,再加上處理器的升級與遊戲機進入新一輪景氣循環的強勁需求,以及非中國的5G 基站芯片需求上升,另外還有一ABF 載板供應商暫時關閉產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期更為嚴重。

ABF載板商本身似乎更有說服力,欣興電子總經理沈再生曾在線上法說會中指出,ABF載板市場缺口其實從2018年下半年開始就已經放大了,有些動作很快的客戶就已經跟他們確保ABF載板的產能,「所以現在對客戶是用分配的,要搶產能很難」,有些客戶為了確保產能,預約三年到四年、五年的都有。

導致這一情況出現的原因首先是源頭—味之素集團,有產業鏈人士透露,ABF的交付周期已經長達30周,而媒體Digitimes的預測更是令人擔憂:可能2021年,ABF的供應依然會不足。目前,味之素公司尚未正式回應這一市場傳言,但也並未否定。只是強調「供應不足的報道並非由本社發出」,「歡迎媒體來采訪」。

也許有人會問,難道就沒有別的公司加入競爭?答案是,有的。後段IC構裝載板用增層材料供應商不僅有味之素,還有積水化學,另一方面,住友電木與Taiyo Group(太陽油墨)也開始加入競局。但在市場占有率方面,味之素占有絕大多數的比例,預估全球市占超過九成。

ABF原料供應已是難題,ABF載板的生產也並不順利。

ABF載板已經維持多年的寡占市場格局,由於SAP製程線寬線距接近物理極限(結合力、良率等問題),對於製程環境以及潔淨度要求極高,需要自動化程度與製程穩定性管理,故投資巨大,一萬平月產能前期投資可能超過10億人民幣,如果前期沒有大客戶訂單支持和資金儲備,認證周期1-2年(大客戶),一般企業難以進入,在產品規格快速升級的情況下,能夠繼續跟上腳步的業者只會越來越少。

目前全球能夠量產ABF載板的企業數量較少,主要有:日本挹斐電(Ibiden),SHINKO,Kyecora(量產5/5um),韓國三星電機(SEMCO);重慶ATS(量產12/12um);台灣欣興、南電等。

根據DigiTimes的數據顯示,目前台灣供應商欣興電子、南亞塑膠以及景碩科技的ABF載板生產良率大約為70%或更低,目前幾家公司正在逐步努力擴大產量,但從2021年到2022年,它們的產能大概只能提升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生火災,據日本媒體報導,共燒毀了6個倉庫和1個鋼架倉庫,有業內人士表示,此舉將利好台系ABF載板廠商。不過也有產業界人士表示,IBIDEN此失火的工廠主要生產傳統的硬板,這一部分市場競爭者多,台廠是否能獲得轉單商機仍待觀察。

在全球產能的擴充上,雖然主要的廠商都有擴產或興建廠房的計劃,但今年擴充的幅度仍小,主要的新增產能釋出會在2022年,導致今年整體市場仍是相當供不應求。

據報道,欣興電子正在考慮重新利用其受損的生產設施之一來生產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後。不過,兩家公司目前都未證實此事。報道還稱,在很大的程度上,ABF載板近一年內如此小幅度的增長是因為現在ABF基板製造工具的交貨期延長。

同時,因為高級芯片的需求全面增加,處理器開發人員自然會優先考慮高端產品,例如超級計算機、數據中心、服務器和高級客戶端PC,ABF載板供應商自然也會在生產中優先考慮生產高端基板。因此入門級和中端處理器所需的基板進一步縮小,市場短缺加劇。

當然引起芯片缺貨還有很多其他的原因,比如外界熱議的8英寸晶圓廠的數量下降,目前已有一些廠商開始加大投資,並打出收購8英寸晶圓廠等策略;還有引線鍵合封裝供不應求等,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、菱生在內的 OSAT公司的引線鍵合封裝的交貨時間已經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。如果沒有足夠的引線鍵合能力,一些顯示器和PC製造商將有至少二分之一的的關鍵組件繼續遭受缺貨困擾。

說在最後

味之素集團像一隻在巴西輕拍翅膀的蝴蝶,其產品ABF的缺貨從某種程度上來造成了如今半導體產業缺貨的風暴。我們無法否認其他因素對這一現象級缺貨產生的影響,但我們不得不承認,這家味精企業,確實卡住了芯片的脖子。

來源:cnBeta