장기 부품 가용성을 위한 솔루션
노후화로 인한 반도체 제품의 수많은 “퍼즐” 조각이 있습니다. 이 퍼즐 조각은 사업 수익부터 파운드리 프로세스 기술, 패키지, 기판 및 리드 프레임, 테스트 플랫폼, 디자인 리소스와 같이 반도체 제품을 구성하는 서브 컴포넌트까지의 범위에 해당하죠. 이 퍼즐 조각은 해당하는 반도체 기업의 전반적인 기업 혹은 시장 초점을 포함하기도 합니다. 반도체 기업의 시장 초점은 시간이 지나면서 변화할 수 있는데, 고객과 같은 장기 시스템 회사에서는 자사 제품의 초점을 바꾸지 않을 수도 있습니다. 제품 셀렉션, 원 부품 제조업체에서 제공한 부품 번호의 장기 가용성 리스크를 이해하는 일은 다양한 상업용 도구에서 제공하는 BOM 상태 보고서를 훨씬 뛰어넘습니다.
제조 공급망이 장기 제품 가용성에 어떻게 영향을 미칠까요?
사용이 오래된 대부분의 반도체 제품은 DIP, PLCC, QFP, PGA와 같은 리드 프레임 패키지로 조립됩니다. 반도체 시장은 주된 용량에 관해 리드 패키지에서 멀어져 기판 기반 어셈블리로 향해 나아가고 있습니다.
왜 반도체 업계는 리드 프레임 어셈블리에서 멀어지고 있나요?
리드 프레임 어셈블리가 사라지는 이유를 완전히 이해하기에는 어셈블리의 위치, 이윤, 계속 증가하는 성능의 역사를 알아보는 것이 중요합니다.
어셈블리 오프쇼어링은 1980년대에 본격적으로 시작되었습니다. 이는 파운드리 기술의 TSMC의 존재감이 커지기 이전이었습니다. 오프쇼어 어셈블리는 주로 비용으로 인해 수행되었지만, 환경 제약이라는 이유도 있었는데 이는 1980년대의 어셈블리 프로세스가 오늘날처럼 깨끗하지 않았기 때문입니다. 더 큰 이윤을 위한 압박이 점차적으로 수많은 리드 프레임 공급업체를 집단에서 밀어냈는데, 이러한 현상은 가장 큰 공급업체만이 이윤을 낼 때까지 계속되었습니다. 리드 프레임 관련 이윤은 한 자릿수까지 감소했으며, 대부분의 반도체 기업의 수익 추세는 50%를 향해 가고 있었습니다. 리드 프레임 볼륨은 1990년대와 2000년대 초반에 그 정점을 찍었으며, 이는 고속 IO와 BGA 어셈블리의 발명을 향해 나아가는 현상과 공존하기도 했습니다. PCI-e, 멀티 기가비트 이더넷, SATA, SAS, s-Rio 등에서 찾아볼 수 있는 고속 IO는 와이어 본딩이 성능을 저하시킨다는 사실을 알려주었죠. IO 표준과 온라인에서 제공되는 다른 표준은 와이어 본딩으로는 결코 달성할 수 없던 수준의 성능 로드맵을 보여주었습니다. 장치의 속도가 상당히 높아진 만큼, 장치의 전력도 그랬죠.
와이어 본딩은 칩 외부에서 코어로 전력을 분산합니다. 1990년대에 사용할 수 있었던 더 높은 성능의 제품을 위해서는 다이 외부에서 장치 전력을 얻는 것으로는 부족했습니다. BGAs의 기판과 플립 칩은 와이어 본딩을 제거하고 전력을 코어로 직접 전달해 전력 분산 문제를 완화시켰고, 이는 고속 SerDES 표준의 더 좋은 신호 무결성을 가능하게 만들었습니다. 2000년대 초반, 리드 프레임의 양이 감소하면서 낮은 핀 카운트 패키지로 QFN 어셈블리가 등장했습니다. QFNs는 대량 제작 시 대부분 와이어 본딩을 사용하는 기판 기반 어셈블리입니다. 잠시 오늘날로 돌아와보자면, 리드프레임 어셈블리는 기판 기반 어셈블리에 비해 그 양이 상당히 감소했습니다. 리드 프레임 어셈블리 설치에 가장 큰 비용이 드는 일은 트리밍과 폼 툴링입니다. 리드 프레임의 양이 감소하면서, 리드 프레임 트리밍과 폼 툴링을 교체하는 비용은 오프쇼어 공급업체의 한 자릿수 이윤이라는 사항과 더해져 리드 프레임 어셈블리로부터 업계가 멀어지게 되는 엄청난 압력을 가했습니다.
업계가 리드 프레임 어셈블리로부터 멀어지는 이유에 대한 대답은 기술 성능이 와이어 본딩이 없는 것을 필요로 하게 되었고, 점차 낮아지는 양의 리드 프레임 어셈블리를 지속하는 비용이 어마어마했기 때문입니다.
Rochester Electronics는 이러한 추세를 인식하고 예측하는 동시에 리드 프레임 어셈블리, QFN과 BGA 어셈블리같은 기판 기반 어셈블리 모두에 투자를 진행했습니다. 보관 중인 수십억 개의 다이와 웨이퍼, 그리고 이 중 대부분이 리드 프레임 어셈블리를 필요로 하는 상황이 발생하며, 두 분야에 투자하기로 한 것은 명확히 논리적인 결정이었습니다. Rochester는 전 세계에서 가장 큰 어셈블리 기업에서 더 이상 제공하지 않는 PLCC 패키지의 비싼 트리밍과 폼 옵션에 투자했을 뿐 아니라, 거의 모든 기존 어셈블리 유형을 지원할 수 있도록 장기적으로 미국의 어셈블리 공장을 모았습니다.
어셈블리 솔루션이 준비된 후에는 테스트 솔루션도 반드시 실행할 수 있어야 합니다. 기판 어셈블리 테스트로 이전할 수 있도록 테스터 기업에서도 같은 추세가 발생하며, 노후화로 이어질 수 있는 단종이 발생한다는 것을 고려했죠. 새로운 생산 테스터는 주로 기판 기반 어셈블리를 위해 설계되었습니다. 대량 생산을 위한 비용 절감 노력은 현재 모두 기판 어셈블리에 기반하고 있습니다. OSAT 위치에서의 저용량 생산 테스트는 용적이 감소하면서 실현 가능성이 낮아졌는데, 특히 해당 제품이 리드 프레임 기반일 경우에는 더 낮아졌습니다.
웨이퍼 가용성이 충분하다고 가정할 경우, 기업이 기존 OSAT 공급망을 단순히 인수해서 동일한 반도체 제품을 제공하면 되지 않나요?
Rochester Electronics는 이것을 단기적 솔루션이라고 생각합니다. 리드 프레임과 어셈블리, 테스트까지 검증한 제조 퍼즐 조각을 기억해 주세요. OSTA 공급망 중 하나의 연결이라도 경제적으로 더 이상 지속하기가 어렵다고 판단되면, 그 결과로 노후화가 발생한다는 사실을 예상할 수 있습니다. OSAT 공급망 관리를 지원하는 어떤 회사도 원래의 반도체 회사처럼 제품의 양을 늘릴 수 없기 때문에 노후화의 위험이 증가합니다. 따라서 해당 회사는 같은 수준으로 제품을 지속시킬 수 없게 됩니다. 단기적으로 봤을 때 OSAT 공급망 관리는 제품을 생산할 수는 있지만, 장기적으로는 보통 실현 가능하지 않습니다.
공인된 반도체 제조업체인 Rochester는 20,000개 이상의 유형의 장치를 제조합니다. 120억개 이상의 다이 재고를 통해 Rochester는 70,000개 이상의 장치 유형을 제조할 수 있는 역량을 보유합니다.
40년이 넘는 시간 동안 70개의 선도적인 반도체 업계와 파트너십을 맺어온 Rochester는 소중한 고객 여러분께 주요 반도체의 지속적 원천을 제공해 왔습니다.
Rochester는 모든 범위의 제조 서비스를 제공합니다:
- 설계 서비스: Rochester는 시간이 오래 걸리고 비싼 시스템 재인정, 재인증, 재설계를 피할 수 있도록 원 장치를 복제할 수 있습니다. 최종 제품은 원본 데이터 시트 성능에 보장되는 형태, 적합성 및 기능을 대체합니다.
- 웨이퍼 보관: 차세대 역량에는 ISO-7/10K 인증, 질소 제어 환경, 안전실 및 개인 캐비닛, 마이크로프로세서 습도 제어를 통합한 스테인리스 스틸 소재의 드라이 박스 등이 포함됩니다.
- 웨이퍼 프로세싱: 매사추세츠 주 뉴버리포트의 최신 장비를 사용한 분류, BSG(Back-side Grind), 다이스 점검 등을 포함합니다.
- 어셈블리 서비스: Rochester는 Sn, SnPb, RoHS를 포함한 다양한 리드 피니시의 리드 프레임 복제, 퀵 턴 IC 패키지 어셈블리, 허메틱 어셈블리, 플라스틱 어셈블리, 부품 리드 피니싱, 패키지, 기판 등을 포함한 모든 범위의 서비스를 제공합니다.
- 테스트 서비스: Rochester는 고급 테스트 솔루션을 사용할 수 있는 다양한 레거시 플랫폼으로 아날로그, 디지털, 혼합 신호, 메모리, 전력을 포함한 다양한 고품질 테스트 서비스를 제공합니다.
- 분석 서비스 및 신뢰성 테스트: Rochester는 고객사가 강력한 고장 메커니즘을 확인하고, 근본 원인을 식별해 고장을 방지할 수 있는 조치를 취할 수 있도록 하는 상당한 전문성을 자랑합니다. 분석 서비스에는 전기, 자재, 폴리머 분석이 포함됩니다.
