Подавляющее большинство отечественных производителей микросхем работают исключительно на покрытие внутреннего спроса страны, который в основном формируется в рамках государственного оборонного заказа. Вместе с тем зачастую возникает ситуация, когда существующих в России технологий недостаточно для удовлетворения потребностей заказчиков. В этой связи отечественные производители микроэлектроники вынуждены покупать современные или новейшие изделия электронной компонентной базы (ЭКБ) за рубежом. Но импортные изделия в силу требований различных регулирующих госструктур в ряде случаев не могут быть допущены к установке на финишные изделия. Круг замыкается… Одно из возможных решений в этой ситуации – использование кристаллов микросхем зарубежных производителей, отвечающих требованиям заказчика, при этом корпусирование и испытания интегральных схем (ИС) должны осуществляться российскими компаниями, что в конечном итоге позволит создать чип уже отечественной сборки. На сегодня в России такая бизнес-модель развита слабо, но в последние годы начинают появляться предприятия с современными технологиями корпусирования микросхем, способные удовлетворить возрастающие запросы по сборке чипов на территории нашей страны.
Развитие рынка ЭКБ и существенная перестройка номенклатуры мировой электронной промышленности в последние десятилетия привели к появлению двух принципиально различающихся бизнес-моделей. Первая из них связана с традиционно крупными компаниями, имеющими полный цикл разработки и производства микросхем (IDMs).
Вторая бизнес-модель распадается на три ветви. Первая – разработчики микросхем, не имеющие собственного производства, но располагающие высоко-квалифицированным персоналом инженеров и маркетологов. Вторая ветвь включает в себя отдельные полупроводниковые производства, хорошо оснащенные для выполнения узких производственных задач. Третья ветвь – фирмы, занимающиеся корпусированием и испытаниями ИС.
Очевидно, что вторая бизнес-модель связана с дополнительными транспортными и налоговыми издержками, но вместе с тем она гораздо мобильнее в плане реакции на требования рынка и не требует высоких (по сравнению, разумеется, с первой моделью) затрат на оснащение и прочее.
Именно вторую бизнес-модель стали реализовывать многие страны Юго-Восточной Азии и достигли в этом большого успеха. Основные лидеры рынка корпусирования, такие как Amkor, АSЕ, SPIL и ряд других, располагают основными производственными мощностями в Китае и на Тайване: примерно 70% этого рынка концентрируется именно в этих государствах. Развитая сеть технологических парков и низкая относительно западных стран себестоимость производства позволяют успешно развивать такую бизнес-модель.
В ее пользу говорит и тот факт, что в последние годы в мире наблюдается явная тенденция сокращения циклов смены технологий корпусирования. Каждые пять-семь лет лидеры рынка в существенном объеме обновляют парк своего оборудования и внедряют новейшие технологии. Характеризуя масштабы обновления, достаточно сказать, что ежегодный прирост рынка нового оборудования в мировых масштабах составляет порядка 20%!
Российская электронная промышленность в глобальную систему производства ИС до сих пор не встроена и занимает в ней обособленное место. Причины этого уходят корнями в последние десятилетия ХХ века и анализировать их в этой статье не имеет смысла. Даже то, что доля российских компаний, занимающихся сборкой микросхем, в мировом объеме ничтожно мала – мало, о чем говорит. Вопрос этот на данном этапе исторического развития, скорее, политический и имиджевый, требующий государственной схемы модернизации отрасли.
Наш рынок слишком зациклен на внутреннем спросе, порядка 80-90% отечественного производства микросхем – это оборонные заказы. В этом сегменте, с одной стороны, остро нуждаются в самых передовых изделиях и технологиях, с другой стороны, его емкость невелика, что приводит к нерентабельности производства. К сло ву, даже в советское время электронная отрасль жила не за счет оборонной продукции, а за счет производства товаров широкого потребления. Вот этот рынок в России для отечественного производителя ИС действительно важнее всего, но пока ситуация складывается в пользу покупки готовых чипов от азиатских, американских или европейских производителей, которые в общей сложности поставляют в Россию порядка 90% всей микроэлектронной продукции.
Все старания лидеров отечественной отрасли в последние два десятилетия по технологическому обновлению лишь незначительно сократили отставание от мировой индустрии. При этом попытки разместить иностранные заказы в России по тем или иным причинам, за редким исключением, заканчиваются неудачей.
В этих условиях говорить о массовом внедрении современных технологий сборки микросхем в нашей стране пока не приходится.
Но не все так безнадежно. В последние годы все больше российских заказчиков, как оборонных, так и гражданских, ищут возможности сборки чипов на родине. Спрос все чаще появляется на современные типы корпусов и передовые технологии сборки. Это способствует развитию второй бизнес-модели и ветки корпусирования в России. Шанс занять эту нишу есть не только у предприятий, входящих в Ростех, но и у частных компаний.
Мировая тенденция сборки ИС заключается во внедрении все более сложных многокристальных решений на основе техноногий Wafer Level Packaging и 3D-интеграции, которые стали локально проникать в промышленность еще более десяти лет назад. Будущее корпусирования именно за этой технологией, однако в России ее внедрение запаздывает. На сегодня методами ЗD-сборки в полной мере ни одно из отечественных предприятий не располагает, хотя за последние несколько лет неоднократно делались заявления о намерениях внедрить такие технологии. Тем не менее существует ряд компаний (например, «Элкус» и «Радиант») с хорошей технологической базой, которые в ближайшей перспективе способны установить соответствующее оборудование и привлечь квалифицированных специалистов для осуществления полноценной трехмерной интеграции.
Говоря о многокристальных сборках, следует отметить, что уже сегодня в России есть успешные примеры разработки и корпусирования по технологии «система в корпусе» (system-in-package, SiP). Важнейшее ее преимущество связано с уменьшением размеров модуля, повышенной производительностью и снижением себестоимости ИС. Эти факторы объясняют повышенный интерес к SiP-технологии со стороны многих компаний в нашей стране.
Одним из наиболее ярких примеров использования технологии «система в корпусе» на отечественном рынке может служить разработанный российской компанией ОАО «ДжиЭс-Нанотех» многокристальный модуль с четырьмя интегрированными кристаллами – основным процессором, криптопроцессором, оперативной и флэш-памятью. Этот модуль планируется использовать для спутниковых телевизионных приставок.
Кристаллы в корпусе располагаются в одной плоскости, что позволяет говорить о планарности или 2D SiP технологии, разваривались они золотой проволокой по технологии Wire Bond в пластиковые корпуса ВGА.
Все операции проводились на современном оборудовании предприятия «ДжиЭс-Нанотех», расположенного в городе Гусев Калининградской области. Объемы производства достигают 17 млн микросхем в год! Более того, компания располагает мощностями, позволяющими собирать сложные высокоинтегрированные структуры в корпуса типа QFN и LGA. Уже сегодня на предприятии ведутся разработки по сборке кристаллов по технологии Flip-Chip (метод перевернутого кристалла). В среднесрочной перспективе компания ставит перед собой задачу освоить корпусирование ИС на основе технологии ЗD-сборки и делает ставку на эту перспективную технологию, которая позволяет достичь высокой степени интеграции, как одну из своих будущих основных компетенций. Совершив технологический рывок, компания не без оснований намерена занять лидирующие позиции в отечественной микро-электронной промышленности страны и громко заявить о себе на зарубежных рынках.
Одним из важных аспектов корпусирования микросхем в России является экономическая целесообразность. Оправданна ли эта бизнес-модель в РФ? Выгодна ли для заказчика сборка чипов в РФ или дешевле покупать готовые компоненты за рубежом?
Предлагаем рассмотреть следующую бизнес-модель сборки ИС в РФ:
- дизайн микросхемы или системы в корпусе в России;
- изготовление пластин на любой сторонней фабрике;
- финальная сборка и испытания в России.
Развитие такой бизнес-модели в нашей стране позволит получить российский чип, полностью адаптированный под требования заказчика. Кроме того, данная модель ведет к сокращению сроков реализации инженерных идей и запуска продуктов благодаря быстрому доступу к современному контрактному сборочному производству в РФ.
Разработкой и корпусированием ИС, как и систем в корпусе (SiP), вполне могут заниматься небольшие отечественные инженерно-производственные компании, имеющие в штате высококвалифицированных сотрудников и новейшее оборудование по сборке чипов. Безусловно, в процессе реализации предложенной бизнес-модели возникают сложности коммерческого характера, напрямую влияющие на экономическую составляющую. Особенно это проявляется при производстве гибридных микросхем или систем в корпусе, заключающих в себе несколько компонентов разных компаний. В производственной цепочке заказного модуля (SiP) могут участвовать несколько поставщиков и производителей кристаллов и возникает необходимость координации работы с множеством компаний, имеющих свои устоявшиеся бизнес-процессы и технологические возможности.
Поэтому для предприятий, занимающихся сборкой, важно не только располагать продвинутыми технологиями высококвалифицированным инженерным персоналом, но и сильными проект-менеджерами, способными вести переговоры и добиваться выгодных предложений на кристаллы от ведущих мировых компаний.
Так в чем же состоит экономическая выгода для сборочных предприятий и их клиентов? В зависимости от назначения ИС и технологии корпусирования доля стоимости сборки корпуса может достигать 30 и более процентов в себестоимости готового чипа. Опыт показывает, что предложенная бизнес-модель жизнеспособна и прибыльна. Например, при выпуске многокристального модуля удается достичь снижения себестоимости почти на 20% по сравнению с дискретными микросхемами, которые раньше покупались напрямую у производителей. Подобный результат достигнут за счет миниатюризации размеров модуля и, соответственно, снижения затрат на прямые материалы, используемые в процессе корпусирования – подложки, проволоки, клеи, молды и т. п.
Помимо этого, уменьшение размера модуля влечет за собой возможность оптимизации печатной платы и параметров корпуса конечного устройства, что, в свою очередь, также ведет к экономии материалов и сокращению затрат на производство.
Еще один важный аспект: если предприятие пользуется преимуществами особой экономической зоны, то оно имеет льготные условия налогообложения на ввоз кристаллов.
Таким образом можно резюмировать, что многокристальная сборка ИС в России – это выгодный бизнес как для предприятия, производящего сборку, так и для потенциальных клиентов.
Как уже было сказано выше, производство ИС не может быть конкурентным в международном масштабе, если оно ориентировано в основном на гособоронзаказ. В развитых странах доля продукции для обороны и спецназначений составляет порядка 10-20% от общего объема полупроводникового производства. Остальное заполняется за счет потребительского сектора. В России эта пропорция – обратная, что ограничивает возможности отечественной электроники встроиться в глобальный рынок. И вот тут как раз корпусирование микросхем в РФ становится одним из способов переломить эту ситуацию и сократить технологическое отставание. При этом не стоит ориентироваться только на внутренний рынок. Российские предприятия, оснащенные современным оборудованием и технологиями, могут предложить западным заказчикам сборку чипов на территории РФ.
Во-первых, для западных производителей открываются дополнительные возможности выхода на российский рынок со своими продуктами и решениями. В свою очередь, для отечественных компаний также появляются перспективы выйти на международные рынки.
Во-вторых, это удобное местоположение – особенно это касается предприятий, находящихся в европейской части нашей страны. Для заказчиков из Европы целесообразнее кооперироваться с российскими компаниями, чем с азиатскими. Это решает множество транспортных и логистических вопросов и позволяет экономить время доставки.
В-третьих, это экономическая составляющая: уже сегодня отечественные предприятия могут предложить конкурентную цену на сборку микросхем для западных партнеров.
Если Россия стремится стать активным участником международного рынка, то, прежде всего, должна найти свою нишу. На современном этапе это может быть импорт зарубежных кристаллов и оборка чипов в России, а также проектирование и корпусирование многокристальных модулей как для российских, так и для зарубежных заказчиков. Следующим этапом может стать внедрение современных технологий ЗБ-сборки. После того как будет накоплен достаточный опыт в этой области, можно будет постепенно переносить и осваивать другие технологии, востребованные на мировом рынке.
Есть все основания считать, что такое поступательное движение будет способствовать новому витку становления российской микроэлектронной отрасли и выходу из затянувшегося кризиса.
Николай ВАЛУЕВ
comments powered by HyperComments