针对长生命周期元器件的解决方案

Manufacturing Puzzle

对于半导体生产来说,有许多导致停产的“难题”存在。这些“难题”包括从营业收入到元器件的各个组件,如晶圆定制工艺、封装、基板或引线框架、测试平台或设计资源。这些“难题”通常也涵盖了任何半导体公司的整体经营或市场焦点。对于半导体公司来说,市场焦点可能会随时间推移而改变,而相应的长生命周期系统制造商,却不一定能迅速的做出相应变更。那么,选型时注意长期可用性风险,比元器件制造商的寿命报告更实用。

生产供应链如何影响长生命周期产品?

众多传统半导体产品仍采用引线框封装,如DIP、PLCC、QFP和PGA。如今,半导体市场的销售驱动型产品已从基于引线框的封装转变为基于基板的封装。

引线框封装为何会被行业弱化?

为了充分理解引线框封装逐渐消失的原因,需要重点了解封装地点、利润率以及性能不断提升的历史趋势。

在台积电凭借代工技术占据市场主导地位之前。离岸外包封装服务早在20 世纪80年代就已出现。离岸外包封装主要受成本因素驱动。由于当时的封装过程不够清洁,因此也受到了环境因素限制。对更高利润率的追求逐渐淘汰了许多引线框架供应商,直到最大的供应商实现垄断。引线框架的利润率下降至个位数,而大多数半导体公司的利润率在50%左右。随着高速I/O接口技术和BGA封装技术的发展,引线框架产量在 20 世纪 90 年代至 21世纪代初达到了顶峰。高速I/O接口(例如PCI-e、千兆位以太网、SATA、SAS、s-Rio等)暴露了引线键合对性能的限制。随着设备运行速度的大幅提升,这些设备的功耗也随之大幅增强。传统的引线键合技术已难以支持新的I/O标准和其他涉及性能迭代的新标准。

引线键合将功率从芯片外部引入到内核。对于 20 世纪 90 年代上市的高性能产品来说,仅从芯片外部为元器件供电是远远不够的。 BGA封装采取芯片倒装将芯片互连到基板并克服了引线键合连接的不足,从而达到高速SerDes 标准要求的信号完整性。21世纪初,随着引线框架产量的减少,针对引脚数较少的封装出现了四方扁平无引脚封装 (QFN)。QFN是基于基板的封装技术,大批量采用引线键合。直到今天,基于引线框架的封装产量仍远低于基于基板的封装。装配引线框架封装的最大成本在于修整和成型。随着引线框架体积的缩小、引线框架修整和成型工具的更换成本,加上离岸外包供应商个位数的利润率,都加速了淘汰引线框架封装的进程。

综上,行业放弃引线框封装的原因在于,新技术性能追求零引线接合,以及继续降低引线框架体积的成本十分高昂。

罗彻斯特电子预见到这一趋势,决定同时投入基于引线框的封装以及基于基板的QFN和BGA封装。罗彻斯特电子拥有数十亿片芯片和晶圆的库存,其中大多数需要引线框封装,因此这一决定十分合乎逻辑。罗彻斯特电子不仅投入PLCC封装的昂贵修整和成型——即使世界上最大的封装厂及其他许多封装厂已不再提供该封装——还在美国建立了自有的标准封装厂,基本支持所有的封装类型。

一旦封装解决方案到位,测试服务解决方案也必须满足适用。考虑到测试技术中出现向基板封装测试过渡的趋势,最新的处理测试程序主要面向基于基板的封装。眼下的趋势是努力降低基板封装产品的批量生产成本。在封装工厂做小批量的试产越来越难,如果是引线框架封装则会难上加难。

假设晶圆还可用,如果一家公司收购了封测代工厂(OSAT)的供应链,继续生产相同的半导体产品会发生什么呢?

罗彻斯特电子认为这只是个短期解决方案。生产难题贯穿了引线框架、封装到测试的全过程。OSAT供应链的任何一个环节出现资金问题,都有可能导致停产。由于收购OSAT供应链管理的公司往往难以达到原厂那样的规模产量,停产的风险仍会增加。因此,收购公司无法维持同等水平确保不间断生产。故而,OSAT供应链管理可以在短期内继续生产相同产品,但长远来看并不明智。

罗彻斯特电子作为可针对停产元器件进行复产的许可制造商,至今已复产20,000多种停产元器件,拥有超过120亿颗晶圆/裸片库存,并可提供70,000多种复产解决方案。

成立40多年来,罗彻斯特电子与70多家领先元器件制造商建立合作,为客户持续提供关键半导体元器件。

罗彻斯特电子可提供全面的生产服务:

  • 设计服务:罗彻斯特电子支持复产原厂器件,避免了高成本的重新鉴定、重新认证、重新设计过程。最终产品在封装、适用性、功能性及性能指标等方面与原厂器件保持一致。
  • 晶圆存储:罗彻斯特电子的新一代晶圆存储能力包括ISO-7/10K认证、充氮气调储存、专用的储藏室和独立的存储柜 、采用智能控制的不锈钢干燥盒储存。
  • 晶圆加工:罗彻斯特电子生产制造基地位于美国马塞诸萨州纽伯里波特,采用最先进设备对晶圆进行背面研磨(BSG)、切割、切片检查和裸片筛选。
  • 封装服务:罗彻斯特电子可提供全面的封装服务,包括针对IC 原型开发的封装服务、密封封装、塑料封装、器件引脚镀层、基板和引线框架的复产,以及各种引脚镀层(包括Sn、SnPb和RoHS)。
  • 测试服务:罗彻斯特电子具备丰富的跨平台测试能力,针对模拟、数字、混合信号、存储器和电源等器件,可以提供多样化的测试服务。
  • 分析服务和可靠性验证:罗彻斯特电子在压力测试方面拥有丰富的专业知识和经验,能够帮助客户快速识别潜在的失效机理、确定根本原因,并采取措施来预防失效模式。分析服务包括电气分析、材料分析和聚合物分析。

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