Pénuries de puces dans l'industrie automobile : Une perspective d'assemblage

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Ingénierie des semi-conducteurs

20 mai 2021

Depuis mars 2020, la pandémie a entraîné une pénurie de biens de consommation courante tels que le papier hygiénique, la farine de boulangerie et les appareils d'exercice. La dernière victime en date est l'industrie automobile, la production de voitures dans le monde entier ayant été entravée par la pénurie de puces. Si l'on a beaucoup écrit sur le rôle des fournisseurs de semi-conducteurs, des fonderies, des équipements de fabrication de plaquettes, des incendies et des tempêtes de neige dans la pénurie de puces, il convient également de se pencher sur quelques éléments de la chaîne d'approvisionnement de l'assemblage des circuits intégrés.

Matériel d'assemblage

Au premier trimestre 2020, les prévisions pour le marché automobile étaient catastrophiques et les constructeurs automobiles ont immédiatement réduit leurs commandes de puces. J'ai écrit un article à ce sujet l'année dernière. Heureusement, le "travail à domicile" a entraîné un boom soudain des serveurs, du "cloud" et des circuits intégrés pour ordinateurs, et la capacité de production de semi-conducteurs a été réaffectée à ces applications en plein essor.

Lorsque le marché de l'automobile a commencé à se redresser à la fin de l'année 2020, les équipementiers automobiles ont fait des pieds et des mains pour retrouver leur capacité, ce qui s'est avéré difficile. La plupart des circuits intégrés automobiles utilisent des boîtiers filaires tels que SOIC, TSSOP, QFN, QFP, BGA et Power Discrete.

Selon un rapport de Yole, les emballages wirebond représentent plus de 90 % du marché de l'emballage automobile.

Tous les circuits intégrés utilisent des scies à plaquettes ou des rainureuses laser pour découper les plaquettes en puces individuelles. Les circuits intégrés à liaison filaire ont besoin de colleuses pour lier les puces isolées aux substrats leadframe ou laminate . Ils utilisent ensuite une machine à relier les fils pour connecter les puces aux fils de l'emballage à l'aide de fils d'or ou de cuivre.

Les délais d'exécution des lieuses de fils ont considérablement augmenté, comme le montre cette citation du directeur financier du fournisseur de lieuses de fils Kulicke and Ssurfa (KnS) lors de la conférence téléphonique sur les résultats du premier trimestre : "Les délais d'exécution ont considérablement augmenté. Je dirais qu'ils atteignent presque 40 semaines", a déclaré Lester Wong, vice-président et directeur financier de KnS.

Par une ironie du sort, les bonders KnS sont retardés en raison d'une pénurie de microcontrôleurs, dont beaucoup sont probablement assemblés à l'aide d'un bonder KnS. Les délais de livraison moyens des équipements d'emballage de Kulicke et Ssurfa Industries Inc. qui nécessitent des microcontrôleurs, ont doublé pour atteindre six mois.

D'autres équipements d'assemblage, tels que les scies à plaquettes, les rainureuses laser, les machines à coller les matrices et les équipements de moulage, ont également vu leurs délais de livraison s'allonger en raison de l'augmentation de la demande. Les fournisseurs d'équipement tentent de suivre le rythme, mais cette pénurie d'équipement retarde l'augmentation de la capacité d'assemblage des circuits intégrés.

Pénuries de matériaux

Dans certains cas, même si la capacité est disponible, il y a une pénurie de matériaux pour les composants critiques tels que les substrats et les leadframes des circuits intégrés. La pénurie de substrats est un problème depuis un certain temps en raison de la forte demande de puces utilisées dans les centres de données et l'informatique en nuage. Comme les fournisseurs de substrats consacrent davantage de capacité à ces applications, l'approvisionnement des clients dusecteur automobile qui utilisent flipchip et des circuits intégrés wirebond a été limité.

La mise en place de nouvelles capacités pour ces matériaux est un défi. Les fournisseurs de substrats et de leadframes ont de faibles marges, ce qui les rend prudents lorsqu'il s'agit de mettre en ligne de grandes quantités de capacité. En conséquence, les délais d'approvisionnement des substrats et des leadframes se sont allongés et les prix ont augmenté.

Résumé

La capacité de production de semi-conducteurs a été réaffectée de l'automobile à l'informatique et aux applications serveur lorsque la pandémie a frappé en 2020. La demande automobile a commencé à se redresser au troisième trimestre 2020, mais il a été difficile de récupérer cette capacité. Du point de vue de l'emballage, les circuits intégrés pour l'automobile utilisent principalement des boîtiers à fil collé. Les équipements d'assemblage, tels que les machines à coller les fils, sont en pénurie. Les pénuries de matériaux entraînent également des retards dans la chaîne d'approvisionnement. Les fournisseurs de matériaux pour les substrats et les leadframes n'ont pas de grandes marges et doivent investir avec prudence par rapport aux entreprises de semi-conducteurs qu'ils desservent. Ces facteurs ont contribué à la pénurie actuelle de puces automobiles.