缓解供应链中断：硅、制造工艺和晶圆

来源：罗彻斯特发布时间：2024-04-18

摘要： 在“探索半导体生产难题”内容的第一部分，我们回顾了半导体器件摆脱传统引线框架封装的原因及历史。

确保长寿命元器件支持的晶圆存储现有设计

在“探索半导体生产难题”内容的第一部分，我们回顾了半导体器件摆脱传统引线框架封装的原因及历史。总而言之，这些花费昂贵修整和成型工序的封装类型：PDIP、PLCC、PQUAD和PGA等，以及市场已转向基于基板的球栅阵列封装(BGA)、四方扁平无引线封装(QFN)和双边扁平无引线封装(DFN)。在第二部分，我们理解了复杂性和成本较低的QFN和DFN封装对 SOIC封装和低引脚数PLCC封装的未来产生重要影响。在这第三部分里，我们把重点放在晶圆存储和半导体制造技术。

是什么助推了晶圆存储的需求？这种需求是否始终存在？

与众多技术挑战一样，答案很复杂，为了理解答案的微妙之处，我们必须深入分析。

晶圆存储的理论十分简单，由两个基本观点构成。第一，当制造过程中断时，可以避免封装和测试成本。第二，与封装产品相比，晶圆可以在更小空间内储存更长时间。这两点都是正确的，尤其对于停产元器件，但前提是：

1．仍可完成封装和测试。

2．晶圆状态通过完全测试或配置。

第一前提是显而易见的，但很多人忽视了潜在含义。封装或包装都需要保持晶圆存储的可用性。对于晶圆存储来说，测试平台必须保持其可行性。在之前的半导体生产难题文章中，我们了解了传统引线框封装技术如何逐渐消失。测试平台和相应的外部电路必须保证在晶圆存储的整个生命周期内可用。如果无法保证测试平台的可用性，测试程序移植则是考虑晶圆存储可行性的另一项财务成本。第一前提可以通过合理规划和准备工作来克服。罗彻斯特电子致力于封装及测试，使得晶圆存储更具可行性。

关于第二前提则更加复杂。过去的半个世纪中，可以直接理解产品的复杂性，以及封装测试的可行性。如今的情况已不再简单，各方因素导致了晶圆存储的复杂条件，包括：

存储器产品并不是孤立的。由于先进的节点光刻掩膜成本十分高昂，通过单个掩膜处理多个晶圆类型，再用熔丝来选定最终产品的方式，变得越来越常用。同一晶圆呈现4到8种最终产品并不罕见。
o 对于多产品晶圆，无法单独了解任何产品的库存状况。
o EEPROM存储器在封装前通常需要进行高温晶圆筛选。这意味着晶圆筛选测试是晶圆存储的必要步骤。
集成式存储产品采用内建自修复(BISR)进行晶圆筛选操作。对65纳米及以下的大多数技术节点来说都是如此，针对芯片中的存储单元。BISR作为晶圆排序操作，通常通过熔合启用冗余的内存列或行，从而提升良率。BISR分析是每个半导体公司或IP提供商专属且独有的。
倒装芯片的晶圆产品需要进行凸块(bumping)封装。关于凸点金属化问题，目前尚不清楚含铅的凸点是否存在长期可靠性问题。这需要进一步的研究。无凸块制程也可完成晶圆存储，但随着时间的推移需要启用BISR和熔断。
如果晶圆产品采用BGA封装，则需要有可供芯片键合或倒装封装的基板。基板的保质期短，因此采购的数量通常超过长生命周期应用的实际需求。有关基板的长期存储也需要进一步研究。

关于影响晶圆存储环境的各方因素，真正答案取决于产品本身。上述检测的条件都需要进行可行性最终评估。

何时最后一次购买(LTB)可用晶圆？

真实情况是，晶圆存储解决方案并不是最终客户的必选项。有关LTB的财务预测是针对现货库存，以及LTB结束前的短期收入增长。固有的阻力是库存备货导致的短期营收占比增加。在实际情况发生之前，LTB预测和收入增长规划都已成为商业计划的一部分。无晶圆厂模式公司采用供应链分包模式。半导体制造、封装和测试大多都是外包项目。因此不存在专门的晶圆生产环节。简而言之，大多数无晶圆厂模式公司并未将晶圆制造视为独立开发项目或可交付业务。

因此，应该在LTB之前与无晶圆厂模式公司协商好晶圆存储的事宜，否则存储方案的适用性会大大降低。集成电路制造商 (IDM)可能会采取不同的做法。IDM对产品开发流程中的每一步都拥有更多的控制权。IDM比无晶圆厂模式公司更有可能购买晶圆，但必须在LTB之前进行协商，否则会错失机会。

晶圆的LTB非常复杂且很少遇到。宣布LTB后再次采购的概率很低。专业产品管理团队及公司（例如罗彻斯特电子）的合理规划可以增加关于成功实施长期晶圆存储协议的可能性。罗彻斯特电子拥有数十亿片现货库存，覆盖多种产品选择，为长生命周期客户提供原厂授权产品。此外，罗彻斯特电子提供长生命周期应用的长期存储解决方案。

作为许可制造商，罗彻斯特电子至今已复产20,000多种停产元器件。拥有超过120亿颗晶圆/裸片库存，并可提供70,000多种复产解决方案。

成立40多年来，罗彻斯特电子与70多家元器件制造商建立了合作关系，为客户持续提供关键半导体元器件。

罗彻斯特电子位于马萨诸塞州纽伯里波特的工厂可提供全面的晶圆加工与晶圆存储服务。

晶圆加工