前不久,一篇名為《一家味精工廠,卡住了全世界芯片企業(yè)的脖子》的文章刷屏。
文章指出,當(dāng)今芯片大規(guī)模短缺竟和日本一家名為“味之素”的味精企業(yè)有著莫大的關(guān)聯(lián),因為它掌握著一項芯片生產(chǎn)過程中的重要材料,時至今日,全球幾乎 100% 的芯片制造都離不開這種材料。
消息一出,眾人一片嘩然,紛紛感嘆這堪稱現(xiàn)實版的“蝴蝶效應(yīng)”。
文章陳述的事件有據(jù)可依,讀后著實令人感到不可思議,但若深度分析揣摩,其實文章存在一個巨大的漏洞,即就該事件得出的最終結(jié)論是完全錯誤的。
對于這個事件,印芯科技 CEO 傅旭文告訴 DeepTech,“芯片制造是一個非常成熟的全球分工的產(chǎn)業(yè)鏈,各個國家都有獨到的一面。而造成全球范圍芯片短缺現(xiàn)象,日本味之素的 ABF 只是其中的一個因素,但不是決定性因素?!?/p>
既然 ABF 不是主要因素,那造成當(dāng)今全球大規(guī)模芯片短缺的原因是什么?對此,清微智能產(chǎn)品工程副總裁李秀冬總結(jié)概括出以下 5 個方面:
市場的真實需求。隨著 5G 技術(shù)發(fā)展,5G 手機內(nèi) PA 芯片數(shù)量比 4G 手機更多;自動駕駛所帶來的汽車芯片的廣泛需求;由于疫情原因需要線上辦公,這對服務(wù)器芯片和 PC 芯片有強烈需求。
供應(yīng)鏈太長,部分環(huán)境擴產(chǎn)不足。
國產(chǎn)替代。由于國產(chǎn)替代加快,很多芯片提前量產(chǎn),系統(tǒng)方案廠商也給了機會測試或者試用,從客觀上造成了供應(yīng)鏈的緊張。
恐慌性的預(yù)定下單。當(dāng)企業(yè)感覺資源緊張的時候都會提前多備貨,盡管自身需求并沒有明顯增加,更多是一個心理因素。
中美半導(dǎo)體摩擦的影響。
接下來,本文將站在產(chǎn)業(yè)鏈高度來看待和剖析整個事件,力求回歸理性,并為大家還原一個客觀公正的事件真相。
ABF 是什么,為什么芯片行業(yè)離開它不行?
ABF(Ajinomoto Build-up Film)是日本味之素公司在生產(chǎn)味精時的一種副產(chǎn)物,又稱“味之素堆積膜”,是一種用合成樹脂類材料做成的薄膜,具有很好的絕緣性。
講 ABF 之前,先來講講芯片加工流程中的一個重要環(huán)節(jié)。
芯片內(nèi)部有數(shù)十億個晶體管通過電路進行連接,電路之間還需要進行絕緣處理,用來保障每一層的晶體管電路互不干擾。傳統(tǒng)工藝使用的絕緣材料是液態(tài)的,因此需要進行噴涂和晾曬,此外還要考慮到噴涂均勻性問題,所以要等徹底干燥后才能進行下一步流程工序。這種噴涂晾曬操作非常繁雜,如此往復(fù)循環(huán)消耗掉大量時間、人力、物力。
隨著芯片制程工藝的不斷進步,芯片產(chǎn)業(yè)亟待一種兼具極好絕緣性、耐熱性和易用性的全新材料。傅旭文指出:“在芯片制造的 IC 電路中,尤其是比較高端的芯片,電路線寬越小,絕緣材料原有的間隙就越小,還需要能夠填充進去,這對絕緣材料要求也就越高。”
對此,芯謀研究市場研究總監(jiān)宋長庚也表達了類似的觀點,他說:“半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)使用電子材料種類繁多,比如電子級特氣、光刻膠等電子材料都包括數(shù)十個子類別,雖然每一個子類的全球消耗量都不大,但對于材料的要求卻特別高,比如電子特氣的純度要在 5N~6N 以上?!?/p>
彼時,味之素公司發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)味精時的一種副產(chǎn)物擁有非常好的絕緣性,他們認為這或許可以用作半導(dǎo)體行業(yè)的絕緣涂層劑,于是便對該材料展開技術(shù)攻關(guān),最終研發(fā)出這種薄膜狀的絕緣材料—— ABF。
ABF 用于芯片內(nèi)部的絕緣填充材料,相較于傳統(tǒng)的液體絕緣材料,ABF 采用薄膜的形式更便于使用,覆蓋壓合即可完成操作,可極大提升生產(chǎn)效率?!癆BF 這種絕緣材料填充在芯片電路層與層之間,線寬很細,精度極高,半導(dǎo)體的先進制程更需要這種精度極高的絕緣材料?!备敌裎恼f。

圖 | 味之素的 ABF 用于芯片(來源:味之素官網(wǎng)紀(jì)錄片)
自從使用 ABF 這種絕緣材料之后,芯片制備在降低生產(chǎn)成本的同時,還可大幅提高生產(chǎn)效率,而且質(zhì)量、性能都有保證。
隨后,全球眾多芯片企業(yè)向味之素拋出橄欖枝,紛紛大量采購 ABF,于是 ABF 開始出現(xiàn)在各類半導(dǎo)體芯片制造環(huán)節(jié),并逐漸被整個半導(dǎo)體行業(yè)所使用。
傅旭文表示:“味之素做的 ABF 材料很好地滿足了芯片制造極為苛刻的要求,可以說,在這個領(lǐng)域里 ABF 幾乎沒有競爭對手?!?/p>
為什么沒有其他企業(yè)與味之素競爭?
十年前,智能手機猶如雨后春筍般崛起,隨著高端芯片需求逐年攀升,ABF 開始變得供不應(yīng)求。據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈人士透露,從去年年底開始,ABF 供應(yīng)鏈就出了問題,ABF 的交付周期已經(jīng)長達 30 周,而今年全年 ABF 依然會持續(xù)供貨不足。
正所謂“巧婦難為無米之炊”,ABF 的供應(yīng)出了問題必然導(dǎo)致芯片的制造受到影響。
既然味之素產(chǎn)能跟不上,那其他企業(yè)為何不去生產(chǎn)類似材料與之競爭呢?主要原因可以歸結(jié)為以下兩點:
其一,成本。味之素把 ABF 的利潤壓得足夠低,做到量大利薄,其他企業(yè)插足進來很難實現(xiàn)盈利,因此也就沒有企業(yè)愿意去競爭。
當(dāng)時確實也有一些企業(yè)看到這片藍海,投入資金去研發(fā)這種絕緣材料與味之素競爭,但最終因為研發(fā)成本或?qū)@M等因素放棄。這也給了味之素“可乘之機”,借著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的東風(fēng)打下屬于自己的一片天地。
舉個例子,全球生產(chǎn)可樂的巨頭公司就兩家——可口可樂和百事可樂,為何一直沒有其他企業(yè)涉足?其中,秘密的配方是一方面,但更多的因素還是成本問題。這兩家可樂公司已經(jīng)把價格壓得非常低了,其他企業(yè)做可樂的利潤很薄甚至?xí)澅尽?/p>
其二,技術(shù)。味之素的這種 ABF 材料擁有數(shù)十年的技術(shù)沉淀(包括秘密配方),其他企業(yè)進行技術(shù)研發(fā)雖然也能生產(chǎn)出來,但是品質(zhì)不一定能夠達到 ABF 的級別,性能不一定能夠滿足芯片對材料的苛刻需求。
圖 | ABF 是一種獨特的絕緣材料(來源:味之素官網(wǎng)紀(jì)錄片)
“對于 ABF 這種材料,其他企業(yè)想要做出來應(yīng)該不難,但難的是要達到和 ABF 一樣的超高標(biāo)準(zhǔn),達到這么好的絕緣效果,在極小的線寬下還能用,這就很難了?!备敌裎闹赋觥?/p>
以高濃度硫酸為例,比如有 A、B 兩家企業(yè)分別生產(chǎn) 99% 硫酸和 99.9% 的硫酸,兩者在一般的使用場合下可能察覺不到兩者的差別,而在芯片領(lǐng)域就顯得尤為關(guān)鍵了,B 企業(yè)高出的那 0.9% 可能直接影響芯片加工制造,而這也正是 B 企業(yè)技術(shù)領(lǐng)先的優(yōu)勢所在。
“ABF 的市占比達到 70-80% 甚至以上。事實上,很多芯片原材料都掌握在日本企業(yè)手中,不止是味之素的 ABF,很多日本的基礎(chǔ)材料,比如高濃度的氫氟酸、硫酸,或者是光刻膠等等,這些材料都起到舉足輕重的地位。日本企業(yè)能做的,其他企業(yè)當(dāng)然也能做,但是做出來的產(chǎn)品還是存在細微差別的?!备敌裎恼f道。
芯片歸根結(jié)底還是一種商品,既然是商品,企業(yè)就會在保證質(zhì)量性能的前提下,想方設(shè)法地壓低成本、提高利潤。而 ABF 這種材料幾乎完美地契合了這兩點——技術(shù)足夠好、成本足夠低,這才是導(dǎo)致 ABF“無法替代”的根本原因。
ABF 供貨持續(xù)短缺,接下來將會如何?
未來,會不會有企業(yè)開發(fā)出新材料取代 ABF 呢?傅旭文表示短期內(nèi)不太可能,芯片原材料的更換并非易事。“半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈如果要使用一種全新材料的話比較困難,芯片企業(yè)不敢貿(mào)然嘗試,因為這需要長時間的反復(fù)驗證和觀察,比如穩(wěn)定性、可靠性等等一系列因素,關(guān)鍵是驗證新材料的時間周期比較長?!彼f。
對此,宋長庚也表示,“由于使用的材料與晶圓制造工藝、芯片產(chǎn)品良率等息息相關(guān),造成替換難度非常大,流程復(fù)雜,耗時較長,而最終帶來的收益卻不大。”
ABF 在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用“歷史悠久”,加之驗證新絕緣材料的時間代價太長,所以說,短期內(nèi) ABF 依然是芯片企業(yè)的首選材料。
如果 ABF 一直缺貨,芯片短缺問題如何破局?對此,傅旭文表示:“我認為,接下來味之素公司會進行規(guī)?;瘮U產(chǎn),但也不會擴產(chǎn)到滿足市場需求的程度,因為日商的做法通常比較保守,通常不會去主動擴產(chǎn),一般是等到有大量需求的時候才會去擴產(chǎn),而擴產(chǎn)之后一般得等到 3 年之后才能有效果,這個周期很長。”
這也就意味著,即便是擴產(chǎn)之后,產(chǎn)能一時半會還不能緩解芯片大規(guī)模短缺的現(xiàn)狀,未來芯片短缺的現(xiàn)象還將會持續(xù)下去。
面對芯片短缺問題,李秀冬指出:“對于中國而言,對內(nèi)要進一步完善芯片供應(yīng)鏈布局,著力解決關(guān)鍵核心問題;對外要尋求全球的資源合作。”
關(guān)于未來如何破局,宋長庚表達了自己的看法,他認為,“種類多、要求高、用量少,這些因素造成進入電子材料領(lǐng)域的新企業(yè)并不多,只有中國,出于產(chǎn)業(yè)鏈安全的考慮,有很多新的企業(yè)進入這些領(lǐng)域。所以,我認為電子材料供應(yīng)格局的突破也將發(fā)生在中國?!?/p>
ABF 雖是尖端技術(shù),但沒有形成技術(shù)壁壘
芯片制造是一項龐大的系統(tǒng)化產(chǎn)業(yè),任何一種材料能夠成功投產(chǎn),前期都需要經(jīng)歷長期的成本投入、技術(shù)研發(fā)和循環(huán)驗證,味之素的 ABF 材料也不例外。
由于起步早,味之素擁有深厚的技術(shù)沉淀,不論從技術(shù)還是商業(yè)角度出發(fā),ABF 都是目前全球芯片企業(yè)的最佳選擇,但是,至關(guān)重要的一點—— ABF 尚未形成技術(shù)壁壘。
對于其他競爭企業(yè)來講,“能不能造出來”和“想不想去造”是兩碼事兒,顯然,ABF 屬于后者。
舉個例子,圓珠筆頭球座體的加工制造對于原材料要求極為嚴(yán)苛,需要具備極高耐磨度同時還易于切削加工等,長期以來一直都掌握在瑞士、日本等國家手中。
然而,這項“尖端技術(shù)”并沒有導(dǎo)致圓珠筆成為稀缺物品,圓珠筆價格也并沒有高高在上,反而非?!坝H民”,這是為何?
第一,少數(shù)幾家企業(yè)的產(chǎn)能基本已經(jīng)滿足了全球市場需求。
第二,研發(fā)投入太大而最終收益甚微,企業(yè)不愿意涉足。
不可否認,ABF 的確是芯片制造中至關(guān)重要的絕緣材料,但它和圓珠筆頭球座體的“境地”基本類似,屬于尖端技術(shù),但還沒有達到“技術(shù)壁壘”的程度。只有技術(shù)壁壘才會“卡脖子”,除此之外的常規(guī)產(chǎn)品和普通技術(shù)是卡不住的,往大了說頂多也就影響一陣子而已。
那什么是技術(shù)壁壘?對于中國而言,諸如航空發(fā)動機、光刻機、高端芯片、操作系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)影像設(shè)備元器件、核心工業(yè)軟件、超精密拋光工藝等等,這些才能稱之為技術(shù)壁壘,是需要集中科技力量去攻關(guān)的核心技術(shù)。
既然 ABF 不是技術(shù)壁壘,自然也就談不上“卡脖子”。所以,整個事件屬于“小題大做”,將芯片制造中的一種重要原材料無限放大,最終才得出“一家味精工廠卡住了全世界芯片企業(yè)的脖子”的荒謬結(jié)論。
最后總結(jié)一句話:ABF 卡不住全球芯片制造產(chǎn)業(yè)的脖子。
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