Rozwiązania zapewniające długoterminową dostępność komponentów
W każdej "łamigłówce" dotyczącej produktów półprzewodnikowych istnieje wiele elementów, które mogą być przyczyną starzenia. Elementy te obejmują zarówno przychody biznesowe, jak i wszelkiego rodzaju inne zagadnienia dotyczące produktów półprzewodnikowych, takie jak technologie procesów odlewniczych, opakowania, podłoża lub ramki wyprowadzeniowe, platformy testowe lub zasoby projektowe. Elementy tej układanki wymagają często od firmy produkującej półprzewodniki ścisłego zdefiniowania priorytetów dla określonego rynku. W przypadku firmy produkującej półprzewodniki, takie priorytety rynkowe mogą zmieniać się z biegiem czasu, nawet jeśli długoterminowa firma systemowa, będąca klientem, może nie zmienić w tym czasie swojego ukierunkowania na produkt. Poprzez zrozumienie długoterminowego ryzyka dostępności związanego z wyborem produktu, numery części oferowane przez producentów oryginalnych komponentów muszą wykraczać daleko poza same raporty stanu zestawień materiałowych, opracowywane przez różne narzędzia dostępne na rynku.
W jaki sposób łańcuch dostaw produkcyjnych wpływa na długoterminową dostępność produktów?
W większości starszych produktów półprzewodnikowych wykorzystywane są ramki wyprowadzeniowe, takie jak DIP, PLCC, QFP i PGA. Rynek półprzewodników odszedł jednak od pakietów zawierających ramki wyprowadzeniowe jako głównego czynnika wpływającego na wielkość sprzedaży, kierując się w stronę zespołów na podłożach.
Dlaczego branża odeszła od produktów z ramkami wyprowadzeniowymi?
Aby to zrozumieć, należy znać historię różnych lokalizacji montażu, marże zysku i dążenie do stałego podnoszenia wydajności.
Offshoring montażu, czyli zlecanie montażu firmom zlokalizowanym w krajach, który oferują korzystne warunki podatkowe i prawne, rozpoczął się na dobre w latach 80. XX wieku. Było to przed okresem dominacji TSMC w technologiach odlewniczych. Offshoring montażu wynikał przede wszystkim z chęci obniżenia kosztów, ale także z ograniczeń środowiskowych, ponieważ procesy montażowe w latach 80. XX wieku nie były tak czyste jak obecnie. Nacisk na większe marże zysku stopniowo eliminował z rynku wielu dostawców ramek wyprowadzeniowych, co spowodowało, że tylko najwięksi dostawcy mogli osiągać zyski. Marże zysku z produkcji ramek wyprowadzeniowych spadły do wartości jednocyfrowych, podczas gdy marże większości firm produkujących półprzewodniki zbliżały się do 50%. Produkcja ramek wyprowadzeniowych osiągnęła szczyt w latach 90. XX wieku i na początku XXI wieku, równolegle z dążeniem do wykorzystywania coraz szybszych układów wejść/wyjść i wynalezieniem montażu BGA. Wykorzystanie szybkich wejść/wyjść, takich jak stosowane w produktach PCI-e, wielogigabitowej sieci Ethernet, SATA, SAS, s-Rio i innych, wykazały, że łącza przewodowe powodują ograniczenie wydajności. Standardy dotyczące wejść/wyjść i inne nowe standardy związane z rozwojem Internetu wymagały opracowania planów działania w zakresie podnoszenia wydajności, której łącza przewodowe nigdy nie mogłyby osiągnąć. Wraz ze znacznym wzrostem prędkości urządzeń wzrosła także ich moc.
Łącza przewodowe rozprowadzają moc z zewnątrz chipa w kierunku rdzenia. W przypadku produktów o wyższej wydajności, które stały się dostępne w latach 90. XX wieku, zasilanie urządzenia z zewnątrz matrycy nie było wystarczające. Chipy typu flip-chip i podłoża w układach BGA umożliwiły częściowe rozwiązanie wyzwań związanych z dystrybucją mocy, zapewniając dostarczanie mocy bezpośrednio do rdzenia bez wykorzystywania przewodów łączących, umożliwiając lepszą integralność sygnału dzięki szybkim standardom SerDes. Wraz ze spadkiem produkcji zespołów z ramkami wyprowadzeniowymi na początku XXI wieku, na rynek wprowadzone zostały zespoły QFN dla pakietów o mniejszej liczbie pinów. QFN to zespoły oparte na podłożu, w których najczęściej łącza przewodowe są wykorzystywane w dużych ilościach. Przechodząc do czasów współczesnych, zespoły z ramkami wyprowadzeniowymi są produkowane w znacznie mniejszych ilościach niż zespoły oparte na podłożu. Największym kosztem instalacji zespołów z ramkami wyprowadzeniowymi jest oprzyrządowanie wykorzystywane ich do przycinania i formowania. W miarę spadku produkcji ramek wyprowadzeniowych, koszt wymiany oprzyrządowania do przycinania i kształtowania ramek wyprowadzeniowych, w połączeniu z jednocyfrową marżą zysku dostawców offshore, spowodował ogromną presję na całkowitą rezygnację z zespołów z ramkami wyprowadzeniowymi.
Odpowiedzią na pytanie, dlaczego branża odeszła od zespołów z ramkami wyprowadzeniowymi, jest to, że wydajność technologii wymagała rezygnacji z łączy przewodowych, a koszty kontynuowania produkcji mniejszych zespołów z ramkami wyprowadzeniowymi były zbyt wysokie.
Firma Rochester Electronics doskonale zna te trendy rynkowe i przewidziała je, inwestując jednocześnie zarówno w zespoły z ramkami wyprowadzeniowymi, jak i zespoły QFN i BGA oparte na podłożu. Biorąc pod uwagę miliardy matryc i płytek posiadanych przez firmę w magazynie, z których większość wymagała montażu ramek wyprowadzeniowych, z pewnością była to logiczna decyzja. Firma Rochester nie tylko inwestuje w kosztowne opcje wykończenia i formowania pakietów PLCC, które nie są już dostępne w największych firmach montażowych na świecie, a wiele innych firm tego rodzaju szybko z nich rezygnuje, ale ponadto dysponuje zakładem montażowym w USA, którego działalność została zaplanowana w perspektywie długoterminowej i który może obsługiwać prawie wszystkie istniejące typy zespołów.
Po wprowadzeniu rozwiązania montażowego, niezbędne jest również rozwiązanie testowe. Należy brać pod uwagę te same trendy, które występują w technologii urządzeń testowych, aby umożliwić przejście do narzędzi testowania montażu podłoża, których brak mógłby doprowadzić do przestarzałości. Najnowsze moduły obsługi testów produkcyjnych są nastawione przede wszystkim na zespoły oparte na podłożu. Wszystkie wysiłki mające na celu redukcję kosztów produkcji seryjnej dotyczą obecnie zespołów opartych na podłożu. Testowanie mniejszej produkcji w lokalizacjach OSAT jest coraz trudniejsze, ponieważ wolumeny maleją, w szczególności w przypadku produktów opartych na ramkach wyprowadzeniowych.
Zakładając dostępność płytek, czy firma nie mogłaby po prostu przejąć istniejący łańcuch dostaw OSAT, aby nadal zapewniać dostawy tego samego produktu półprzewodnikowego?
Zdaniem firmy Rochester Electronics, jest to jedynie rozwiązanie krótkoterminowe. Trzeba pamiętać o wszystkich elementach „układanki” produkcyjnej, o których wspominaliśmy, od ramek wyprowadzeniowych i ich montażu aż po testowanie. Jeśli jakiekolwiek pojedyncze ogniwo w łańcuchu OSAT zostanie w przyszłości uznane za niewykonalne z powodu nieopłacalności, należy spodziewać się, że w rezultacie doprowadzi to do przestarzałości. Ryzyko tego rodzaju przestarzałości wzrasta, ponieważ żadna firma wspierająca zarządzanie łańcuchem dostaw OSAT nie jest w stanie zwiększyć wolumenu produkcji, tak jak w przeszłości mogła to zrobić pierwotna firma produkująca półprzewodniki. W związku z tym, firma nie może zapewnić takiego samego poziomu kontynuacji obsługi danego produktu. W perspektywie krótkoterminowej, zarządzanie łańcuchem dostaw OSAT może zapewnić utrzymanie produkcji, ale w dłuższej perspektywie zazwyczaj nie jest to opłacalne.
Jako licencjonowany producent półprzewodników, firma Rochester wyprodukowała ponad 20 000 typów produktów. Dysponując zapasami wynoszącymi ponad 12 miliardów matryc, firma Rochester utrzymuje zdolność do wytwarzania ponad 70 000 typów produktów.
Od ponad 40 lat, we współpracy z ponad 70 wiodącymi producentami półprzewodników, firma Rochester zapewnia swoim klientom ciągłe źródło półprzewodników o znaczeniu krytycznym.
Rochester oferuje pełen zakres usług produkcyjnych:
- Usługi projektowe: jesteśmy w stanie replikować oryginalne produkty, unikając konieczności długotrwałej i kosztownej ponownej kwalifikacji systemu, a także ponownej certyfikacji lub przeprojektowania. Produkt końcowy to zamiennik pod względem formy, dopasowania i funkcjonalności, gwarantujący wydajność zgodną ze specyfikacją oryginalnego produktu.
- Przechowywanie płytek: Nasze możliwości w zakresie produktów nowej generacji obejmują certyfikowane środowisko ISO-7/10K, środowisko kontrolowane azotem, bezpieczne pomieszczenia i indywidualne szafy, a także skrzynki suche ze stali nierdzewnej, wyposażone w kontrolę wilgotności za pomocą mikroprocesora.
Przetwarzanie płytek: obejmuje szlifowanie typu Back-side Grind (BSG), cięcie na kostki, kontrolę kostek i sortowanie przy użyciu najnowocześniejszych urządzeń, którymi dysponujemy w naszym zakładzie produkcyjnym w miejscowości Newburyport w stanie Massachusetts. - Usługi montażu: Zapewniamy pełen zakres usług, obejmujący montaż pakietów układów scalonych Quick Turn, montaż hermetyczny, montaż elementów z tworzywa sztucznego, wykańczanie komponentów, a także replikację obudowy, podłoża i ramek wyprowadzeniowych z różnymi wykończeniami ołowianymi, obejmującymi Sn, SnPb i RoHS.
- Usługi testowe: Zapewniamy szereg wysokiej jakości usług testowych, w tym dotyczących produktów analogowych i cyfrowych, sygnałów mieszanych, pamięci oraz zasilania, począwszy od szeregu starszych platform aż po zaawansowane rozwiązania testowe.
- Usługi analityczne i testowanie niezawodności: Dysponujemy rozległą wiedzą specjalistyczną, która umożliwia naszym klientom przyspieszenie przewidywania potencjalnych mechanizmów awarii, zidentyfikowanie ich pierwotnych przyczyn i podjęcie odpowiednich działań w celu zapobieżenia awarii. Zakres usług analitycznych obejmuje analizę elektryczną, materiałową i polimerową.
Dowiedz się więcej o rozwiązaniach w zakresie usług produkcyjnych firmy Rochester
Obejrzyj, aby dowiedzieć się więcej o możliwościach produkcyjnych firmy Rochester
