前不久,一篇名為《一家味精工廠,卡住了全世界芯片企業的脖子》的文章刷屏。
文章指出,當今芯片大規模短缺竟和日本一家名為“味之素”的味精企業有著莫大的關聯,因為它掌握著一項芯片生產過程中的重要材料,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,紛紛感嘆這堪稱現實版的“蝴蝶效應”。
文章陳述的事件有據可依,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業鏈,各個國家都有獨到的一面。而造成全球范圍芯片短缺現象,日本味之素的 ABF 只是其中的一個因素,但不是決定性因素。”
既然 ABF 不是主要因素,那造成當今全球大規模芯片短缺的原因是什么?對此,清微智能產品工程副總裁李秀冬總結概括出以下 5 個方面:
市場的真實需求。隨著 5G 技術發展,5G 手機內 PA 芯片數量比 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,這對服務器芯片和 PC 芯片有強烈需求。
供應鏈太長,部分環境擴產不足。
國產替代。由于國產替代加快,很多芯片提前量產,系統方案廠商也給了機會測試或者試用,從客觀上造成了供應鏈的緊張。
恐慌性的預定下單。當企業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。
中美半導體摩擦的影響。
接下來,本文將站在產業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,為什么芯片行業離開它不行?
ABF(Ajinomoto Build-up Film)是日本味之素公司在生產味精時的一種副產物,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節。
芯片內部有數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。傳統工藝使用的絕緣材料是液態的,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,如此往復循環消耗掉大量時間、人力、物力。
隨著芯片制程工藝的不斷進步,芯片產業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宋長庚也表達了類似的觀點,他說:“半導體集成電路產業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。”
彼時,味之素公司發現生產味精時的一種副產物擁有非常好的絕緣性,他們認為這或許可以用作半導體行業的絕緣涂層劑,于是便對該材料展開技術攻關,最終研發出這種薄膜狀的絕緣材料—— ABF。
ABF 用于芯片內部的絕緣填充材料,相較于傳統的液體絕緣材料,ABF 采用薄膜的形式更便于使用,覆蓋壓合即可完成操作,可極大提升生產效率。“ABF 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,半導體的先進制程更需要這種精度極高的絕緣材料。”傅旭文說。
圖 | 味之素的 ABF 用于芯片(來源:味之素官網紀錄片)
自從使用 ABF 這種絕緣材料之后,芯片制備在降低生產成本的同時,還可大幅提高生產效率,而且質量、性能都有保證。
隨后,全球眾多芯片企業向味之素拋出橄欖枝,紛紛大量采購 ABF,于是 ABF 開始出現在各類半導體芯片制造環節,并逐漸被整個半導體行業所使用。
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,在這個領域里 ABF 幾乎沒有競爭對手。”
為什么沒有其他企業與味之素競爭?
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 開始變得供不應求。據產業鏈人士透露,從去年年底開始,ABF 供應鏈就出了問題,ABF 的交付周期已經長達 30 周,而今年全年 ABF 依然會持續供貨不足。
正所謂“巧婦難為無米之炊”,ABF 的供應出了問題必然導致芯片的制造受到影響。
既然味之素產能跟不上,那其他企業為何不去生產類似材料與之競爭呢?主要原因可以歸結為以下兩點:
其一,成本。味之素把 ABF 的利潤壓得足夠低,做到量大利薄,其他企業插足進來很難實現盈利,因此也就沒有企業愿意去競爭。
當時確實也有一些企業看到這片藍海,投入資金去研發這種絕緣材料與味之素競爭,但最終因為研發成本或專利費等因素放棄。這也給了味之素“可乘之機”,借著半導體產業發展的東風打下屬于自己的一片天地。
舉個例子,全球生產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把價格壓得非常低了,其他企業做可樂的利潤很薄甚至會虧本。
其二,技術。味之素的這種 ABF 材料擁有數十年的技術沉淀(包括秘密配方),其他企業進行技術研發雖然也能生產出來,但是品質不一定能夠達到 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:味之素官網紀錄片)
“對于 ABF 這種材料,其他企業想要做出來應該不難,但難的是要達到和 ABF 一樣的超高標準,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。”傅旭文指出。
以高濃度硫酸為例,比如有 A、B 兩家企業分別生產 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,而在芯片領域就顯得尤為關鍵了,B 企業高出的那 0.9% 可能直接影響芯片加工制造,而這也正是 B 企業技術領先的優勢所在。
“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手中,不止是味之素的 ABF,很多日本的基礎材料,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。日本企業能做的,其他企業當然也能做,但是做出來的產品還是存在細微差別的。”傅旭文說道。
芯片歸根結底還是一種商品,既然是商品,企業就會在保證質量性能的前提下,想方設法地壓低成本、提高利潤。而 ABF 這種材料幾乎完美地契合了這兩點——技術足夠好、成本足夠低,這才是導致 ABF“無法替代”的根本原因。
ABF 供貨持續短缺,接下來將會如何?
未來,會不會有企業開發出新材料取代 ABF 呢?傅旭文表示短期內不太可能,芯片原材料的更換并非易事。“半導體產業鏈如果要使用一種全新材料的話比較困難,芯片企業不敢貿然嘗試,因為這需要長時間的反復驗證和觀察,比如穩定性、可靠性等等一系列因素,關鍵是驗證新材料的時間周期比較長。”他說。
對此,宋長庚也表示,“由于使用的材料與晶圓制造工藝、芯片產品良率等息息相關,造成替換難度非常大,流程復雜,耗時較長,而最終帶來的收益卻不大。”
ABF 在半導體領域的應用“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 ABF 依然是芯片企業的首選材料。
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模化擴產,但也不會擴產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,一般是等到有大量需求的時候才會去擴產,而擴產之后一般得等到 3 年之后才能有效果,這個周期很長。”
這也就意味著,即便是擴產之后,產能一時半會還不能緩解芯片大規模短缺的現狀,未來芯片短缺的現象還將會持續下去。
面對芯片短缺問題,李秀冬指出:“對于中國而言,對內要進一步完善芯片供應鏈布局,著力解決關鍵核心問題;對外要尋求全球的資源合作。”
關于未來如何破局,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域的新企業并不多,只有中國,出于產業鏈安全的考慮,有很多新的企業進入這些領域。所以,我認為電子材料供應格局的突破也將發生在中國。”
ABF 雖是尖端技術,但沒有形成技術壁壘
芯片制造是一項龐大的系統化產業,任何一種材料能夠成功投產,前期都需要經歷長期的成本投入、技術研發和循環驗證,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沉淀,不論從技術還是商業角度出發,ABF 都是目前全球芯片企業的最佳選擇,但是,至關重要的一點—— ABF 尚未形成技術壁壘。
對于其他競爭企業來講,“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”并沒有導致圓珠筆成為稀缺物品,圓珠筆價格也并沒有高高在上,反而非常“親民”,這是為何?
第一,少數幾家企業的產能基本已經滿足了全球市場需求。
第二,研發投入太大而最終收益甚微,企業不愿意涉足。
不可否認,ABF 的確是芯片制造中至關重要的絕緣材料,但它和圓珠筆頭球座體的“境地”基本類似,屬于尖端技術,但還沒有達到“技術壁壘”的程度。只有技術壁壘才會“卡脖子”,除此之外的常規產品和普通技術是卡不住的,往大了說頂多也就影響一陣子而已。
那什么是技術壁壘?對于中國而言,諸如航空發動機、光刻機、高端芯片、操作系統、醫學影像設備元器件、核心工業軟件、超精密拋光工藝等等,這些才能稱之為技術壁壘,是需要集中科技力量去攻關的核心技術。
既然 ABF 不是技術壁壘,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的脖子”的荒謬結論。
最后總結一句話:ABF 卡不住全球芯片制造產業的脖子。
原文標題:一家日本味精廠真的卡住了全球芯片產業的脖子?業內人士:ABF是尖端技術但不是壁壘 | 專訪
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