(408) 844-7100 자동차 칩 부족: 어셈블리 관점
반도체 공학
2021년 5월 20일
2020년 3월부터 팬데믹으로 인해 화장지, 제빵용 밀가루, 운동기구와 같은 생필품의 품귀 현상이 발생하고 있습니다. 가장 최근의 피해자는 자동차 산업으로, 전 세계 자동차 생산이 칩 부족으로 인해 차질을 빚고 있습니다. 칩 부족 사태에서 반도체 공급업체, 파운드리, 웨이퍼 팹 장비, 화재, 눈폭풍의 역할에 대해 많은 글이 작성되었지만, IC 조립 공급망의 몇 가지 구성 요소도 살펴볼 필요가 있습니다.
조립 장비
2020년 1분기에 자동차 시장에 대한 예측이 어두웠고 자동차 제조업체들은 즉시 칩 주문을 축소했습니다. 작년에 이에 대한 포스팅을 쓴 적이 있습니다. 다행히 '재택근무'로 인해 서버, 클라우드, 컴퓨터 IC가 갑자기 호황을 누렸고 반도체 생산 능력은 이러한 성장하는 애플리케이션에 재할당되었습니다.
2020년 말부터 자동차 시장이 회복세를 보이기 시작하면서 자동차 공급업체들은 생산 능력을 회복하기 위해 분주하게 움직이고 있지만, 이는 쉽지 않은 일입니다. 대부분의 차량용 IC는 SOIC, TSSOP, QFN, QFP, BGA 및 Power Discrete와 같은 와이어본드 패키지를 사용합니다.
Yole의 보고서에 따르면 와이어본드 패키지는 자동차 패키징 시장의 90% 이상을 차지합니다.
모든 IC는 웨이퍼 톱 또는 레이저 그루버를 사용하여 웨이퍼를 개별 다이로 다이싱합니다. 와이어본드 IC는 단일 다이를 리드프레임 또는 라미네이트 기판에 접착하기 위해 다이 본더가 필요합니다. 그런 다음 와이어 본더를 사용하여 금 또는 구리 와이어를 사용하여 다이를 패키지 리드에 연결합니다.
와이어 본더의 리드 타임은 1분기 실적 발표에서 와이어 본더 공급업체인 쿨리케 앤 소파(KnS)의 CFO가 한 말에서 알 수 있듯이 크게 늘어났습니다: "이제 리드 타임이 크게 늘어났습니다. 거의 40주 정도까지 늘어났습니다."라고 KnS의 수석 부사장 겸 최고 재무 책임자인 Lester Wong은 말합니다.
아이러니하게도 마이크로 컨트롤러 부족으로 인해 KnS 와이어 본더가 지연되고 있으며, 이 중 상당수는 처음부터 KnS 와이어 본더를 사용하여 조립될 가능성이 높습니다. 마이크로컨트롤러가 필요한 쿨리케와 소파 인더스트리의 패키징 장비의 평균 배송 시간이 두 배로 늘어나 6개월이 걸렸습니다.
웨이퍼 톱, 레이저 그루버, 다이 본더, 금형 장비와 같은 다른 조립 장비도 수요가 증가함에 따라 리드 타임이 길어지고 있습니다. 장비 공급업체들이 이를 따라잡기 위해 노력하고 있지만, 장비 부족으로 인해 IC 조립 용량 추가가 지연되고 있습니다.
자재 부족
경우에 따라 용량을 확보하고 있더라도 IC 기판 및 리드프레임과 같은 핵심 부품의 재료가 부족한 경우도 있습니다. 기판 부족은 데이터센터와 클라우드 컴퓨팅에 사용되는 칩에 대한 높은 수요로 인해 한동안 문제가 되어 왔습니다. 기판 공급업체가 이러한 애플리케이션으로 더 많은 용량을 전환함에 따라 플립 칩 및 와이어본드 IC를 사용하는 자동차 고객에 대한 공급이 제한되었습니다.
이러한 소재에 대한 새로운 용량을 늘리는 것은 어려운 일입니다. 기판 및 리드프레임 공급업체는 마진이 적기 때문에 대량의 용량을 온라인으로 전환하는 데 신중을 기합니다. 그 결과 기판과 리드프레임의 리드 타임이 길어지고 가격이 상승하고 있습니다.
요약
2020년 팬데믹이 닥치면서 반도체 생산 능력이 자동차에서 컴퓨팅 및 서버 애플리케이션으로 재배치되었습니다. 2020년 3분기부터 자동차 수요가 회복되기 시작했지만, 이 생산 능력을 회복하기는 어려웠습니다. 패키징 관점에서 보면 자동차 IC는 주로 와이어본드 패키지를 사용합니다. 와이어 본더와 같은 조립 장비는 공급이 부족했습니다. 자재 부족도 공급망 지연의 원인이 되고 있습니다. 기판 및 리드프레임용 소재 공급업체는 마진이 크지 않아 반도체 회사에 비해 신중하게 투자해야 합니다. 이러한 요인으로 인해 자동차 칩 부족 현상이 지속되고 있습니다.