Garantire il supporto a lungo termine dei componenti per i progetti esistenti con lo stoccaggio dei wafer
Nella prima parte della nostra panoramica sulla produzione, abbiamo esaminato la storia di come e perché gli assemblaggi di semiconduttori si sono allontanati dal classico assemblaggio basato su lead frame. Ricapitolando, questi richiedono costose attrezzature per il taglio e la formatura e il mercato si è orientato verso assemblaggi di tipo BGA (Ball Grid Arrays), QFN (Quad Flat No-lead Packages) e DFN (Dual Flat No-lead Packages). Nella seconda parte abbiamo discusso di come gli assemblaggi QFN e DFN, che si collocano nella fascia bassa di complessità e costo, avranno un forte impatto sul futuro degli assemblaggi SOIC e PLCC a basso numero di pin. Adesso, nella terza parte, prendiamo in esame le tecnologie di stoccaggio dei wafer e di produzione dei semiconduttori.
Cosa spinge la domanda di stoccaggio dei wafer ed è sempre presente?
Come per molte sfide tecnologiche, la risposta è complicata e per apprezzarne le sfaccettature è necessario entrare nei dettagli.
L'argomentazione a favore dello stoccaggio dei wafer è piuttosto semplice e si basa su due idee. In primo luogo, i costi di assemblaggio e collaudo si evitano quando il processo di fabbricazione viene interrotto. In secondo luogo, i wafer possono essere immagazzinati in uno spazio minore e per un periodo più lungo rispetto ai prodotti assemblati. Entrambi i punti sono veri, soprattutto per quanto riguarda i prodotti più datati, ma solo fino a quando:
1. L'assemblaggio e il collaudo possono ancora essere effettuati.
2. Il prodotto wafer è già stato completamente testato o configurato.
La prima condizione può sembrare ovvia, ma molti ne trascurano le potenziali implicazioni. L'assemblaggio o l'incapsulamento devono rimanere disponibili affinché lo stoccaggio dei wafer abbia senso. La piattaforma di test deve rimanere in funzione per tutto il tempo necessario allo stoccaggio dei wafer. Nei nostri precedenti articoli sul puzzle della produzione, abbiamo parlato dell'incapsulamento e di come le classiche tecnologie basate su lead frame stiano per scomparire. Piattaforme di test e circuiti esterni appropriati devono essere disponibili per tutta la durata desiderata dello stoccaggio dei wafer. Se non è possibile garantire la disponibilità dei tester, un altro costo da considerare per la sostenibilità finanziaria dello stoccaggio dei wafer è il porting del programma di test. Questa prima condizione può essere soddisfatta con un'adeguata pianificazione e preparazione. Rochester Electronics ha investito nell'assemblaggio e nel collaudo per continuare a rendere fattibile lo stoccaggio dei wafer.
La seconda parte dell'argomentazione relativa alla necessità che i prodotti wafer siano completamente testati o configurati è molto più complicata. Negli ultimi 50 anni di stoccaggio dei wafer nel settore dei semiconduttori, è stato semplice capire la complessità del prodotto e il fatto che le operazioni di test e assemblaggio garantissero la fattibilità. Oggi la cosa non è così semplice. La complessità dello stato dei prodotti wafer dipende da diversi fattori, tra cui:
- I prodotti di memoria di base non esistono in modo isolato. Poiché i costi delle maschere per i nodi avanzati sono così elevati, è ormai comune che un singolo set di maschere rappresenti diversi prodotti selezionati per la fusione dei wafer. Non è raro che lo stesso wafer rappresenti da 4 a 8 prodotti finali diversi.
o Conoscere la posizione delle scorte di ogni singolo prodotto non è facile con i wafer multiprodotto.
o La memoria EEPROM di solito richiede un'operazione di selezione dei wafer ad alta temperatura prima dell'assemblaggio. Ciò implica che un programma di test di selezione dei wafer deve far parte del processo di stoccaggio dei wafer. - I prodotti con una grande memoria a bordo sono costretti a implementare il Built-In Self-Repair (BISR) per ottenere un'operazione di smistamento dei wafer. Ciò si applica alla maggior parte delle tecnologie a 65 nm e inferiori, in cui l'area del die è costituita principalmente dalla memoria. Il BISR viene eseguito come un'operazione di ordinamento del wafer, di solito seguita da una fusione per consentire lo scambio di colonne o righe di memoria ridondanti e migliorare il rendimento. Gli algoritmi BISR sono brevettati e unici per ogni azienda di semiconduttori o fornitore di proprietà intellettuale.
- Il prodotto wafer Flip Chip ha bisogno di essere sottoposto a bumping per essere assemblato. La metallurgia basata sul bumping è importante e non è ancora chiaro se i bump (le placchette intere prima del taglio) con un contenuto di piombo abbiano problemi di affidabilità a lungo termine. Sono necessari ulteriori studi. L'immagazzinamento dei wafer potrebbe essere fatto senza bumping, ma le operazioni di BISR e fusione dovrebbero essere abilitate nel tempo.
- Se un prodotto wafer è un assemblaggio BGA, è necessario che sia disponibile un substrato su cui incollare il die o assemblare il flip chip. I substrati non hanno una lunga durata di conservazione e devono essere acquistati in quantità che di solito superano la domanda del sistema a lungo termine. Sono necessari ulteriori studi anche sullo stoccaggio a lungo termine del substrato.
Per quanto riguarda i fattori che determinano lo stoccaggio dei wafer e se sono sempre presenti, la vera risposta è che dipende dal prodotto. Per la valutazione finale della fattibilità è necessario comprendere tutte le condizioni sopra esaminate.
Quando sono disponibili i wafer in un evento Last Time Buy (LTB)?
La realtà è che la disponibilità di stoccaggio dei wafer spesso non è un'opzione offerta ai clienti finali. Le aspettative finanziarie di un LTB riguardano i prodotti finiti e un aumento delle entrate a breve termine prima della fine dell'evento LTB. Gli eventi LTB sono caratterizzati da una resistenza intrinseca ad accontentarsi di ricavi inferiori a quelli dei prodotti finiti. L'evento sarà già previsto e le entrate già pianificate. Il piano aziendale dovrebbe contemplare tutto ciò prima che si verifichi. Le aziende di semiconduttori senza fabbrica hanno una catena di fornitura esterna per la maggior parte dei prodotti. Le operazioni di produzione, l'assemblaggio e il collaudo dei semiconduttori sono per lo più affidate in subappalto. In genere non hanno un punto di uscita nel flusso di produzione dei prodotti riservato ai soli wafer. In breve, la maggior parte delle aziende di semiconduttori senza fabbrica non ha identificato i soli wafer come elemento di sviluppo o prodotto finale.
Le discussioni sullo stoccaggio dei wafer con un'azienda di semiconduttori senza fabbrica dovrebbero avvenire prima dell'evento LTB, altrimenti le probabilità di uno stoccaggio adeguato si riducono drasticamente. I produttori di dispositivi integrati (Integrated Device Manufacturers, IDM) che possiedono i loro impianti di produzione possono agire in modo diverso. Gli IDM hanno un maggiore controllo su ogni fase del flusso di sviluppo del prodotto. Gli IDM hanno maggiori probabilità di acquistare wafer rispetto alle aziende senza fabbrica, ma questa trattativa deve avvenire prima di un evento LTB, altrimenti si rischia di perdere l'occasione.
La disponibilità di wafer in un evento LTB è complicata e rara. Le probabilità di aggiudicarsi un appalto dopo l'annuncio di un evento LTB sono basse. Un'adeguata pianificazione da parte dei team di gestione dei prodotti e di aziende come Rochester Electronics aumenta le probabilità di implementare con successo un accordo di stoccaggio dei wafer a lungo termine. Rochester Electronics ha in stock miliardi di die e continua a incrementare la propria selezione di prodotti per fornire ai clienti con sistemi a lungo termine prodotti pienamente autorizzati necessari per decenni di vita del sistema. Inoltre, Rochester ha appurato che il prodotto può essere conservato per decenni, garantendone la fornitura ai propri clienti.
In qualità di produttore di semiconduttori su licenza, Rochester ha fabbricato oltre 20 mila tipi di dispositivi. Con oltre 12 miliardi di die in stock, Rochester è in grado di produrre più di 70 mila tipi di dispositivi.
Da oltre 40 anni, in collaborazione con oltre 70 produttori leader di semiconduttori, Rochester fornisce ai nostri stimati clienti una fonte continua di semiconduttori di importanza critica.
Presso il suo stabilimento di Newburyport, Rochester Electronics offre un'ampia gamma di servizi volti a estendere i cicli di vita dei prodotti a semiconduttore con servizi di stoccaggio dei wafer e di lavorazione die.
Lavorazione dei wafer
- Lappatura del retro dei wafer
- Wafer dicing
- Operazioni di pick and place dei die
- Ispezione dei die
Stoccaggio a lungo termine
- Programmi di stoccaggio e di produzione logistica gestita a lungo termine
- Servizi di accettazione dei lotti e di test di affidabilità per garantire la piena funzionalità del prodotto
Gestione dei ricambi - Relazione di utilizzo
- I documenti associati vengono convertiti e salvati in formato elettronico.
- Controllo ERP dell'inventario e degli attributi dei wafer
- Generazione di mappe elettroniche per inked wafer
Stoccaggio di nuova generazione
- Certificazione ISO-7/10K
- Controlli ESD potenziati
Aree di ispezione ISO-5 - Controllo dell’umidità relativa
- Monitoraggio in tempo reale di umidità e temperatura
- Auto-smaltimento in caso di mancanza di corrente
- Camera blindata e armadietti individuali
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Leggi la 1ª parte: Mitigare l'obsolescenza della catena di fornitura: Esaminiamo il puzzle sulla produzione dei semiconduttori
Leggi la 2ª parte: Mitigare l'obsolescenza della catena di fornitura: Lo spostamento della produzione di semiconduttori verso gli assemblaggi QFN e DFN
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