Markt- und Technologiebericht Aufbau- und Verbindungstechnik ist weiterhin zentrales Thema

Das Marktpotenzial für Halbleiter-Packaging soll nach Prognose des französischen Analysten Yolé Développement mittelfristig auf 48 Mrd. US-$ wachsen. Im März-Marktmonitor für Advanced Packaging (High-End Performance Packaging 2022 – Focus on 2.5D/3D Integration) sind die Analysen zusammengefasst.

Ob aller großen Fortschritte bei SiC & GaN Devices steht die Technologie der Wide Bandgap auch 2022 noch am Anfang ihrer Entwicklung. Zugleich sind Siliziumbauelemente nicht am Ende und überraschen immer wieder mit beeindruckenden Leistungssteigerungen. So bleiben sie auch in den nächsten zwei Dekaden weiterhin Umsatzträger der Branchen. Generell und insbesondere bei den Wide-Bandgap-Leistungsbauteilen, geht es weiterhin um die sichere Beherrschbarkeit der Devices in der konkreten Schaltung. Damit bleiben Wärme-Management, Robustheit, Zuverlässigkeit und schließlich das Packaging zentrale Themen, auch für Halbleiter aus Silizium quer durch die Anwendungen.

Aufgrund der strategischen Bedeutung für IDMs (Integrated Device Manufacturer), Foundries und OSATs (Outsourced Semiconductor Assembly and Test) wurden mehr als 10 Mrd. US-$ in die Packaging-Technik investiert. Anmerkung: Ein traditioneller IDM entwirft und fertigt seine Markenhalbleiter in eigenen Produktionsstätten. Dem gegenüber sind Foundries Auftragsfertiger ohne Entwicklung, zu denen die IDMs auch Produktionskapazitäten auslagern. Die ausgelagerte Halbleiter-Montage und den Halbleiter-Test können so genannte OSAT-Firmen übernehmen.

Die Unternehmensberatung Yolé Développement hat im aktuellen Markt- und Technologiebericht zum Thema AVT & Packaging den Status des Advanced Packaging (AP) analysiert, mit folgendem Ergebnis:

Während die Nachfrage aufgrund der COVID-Situation im Laufe des vergangenen Jahres uneinheitlich war (globale Schließungen, Digitalisierung, Konsumverhalten der Verbraucher etc.) stieg der globale Halbleiterumsatz um 6,8% im Vergleich zum Vorjahr auf 440 Mrd. US-$ im Jahr 2020, so Yolé. Im Verlauf 2022 soll er um mehr als 15 % zulegen und 500 Mrd. US-$ überschreiten. Hierin hatte das Advanced Packaging einen Wert von 30 Mrd. US-$ (2020) und soll mit einem Jahresdurchschnitt von etwa 8% auf 47,5 Mrd. $ im Jahr 2026 wachsen. Das konventionelle Packaging indes lege im gleichen Zeitraum im Schnitt um 4,3% zu. Beide Segmente werden bis 2026 auf etwa 95 Mrd. $ geschätzt.

Was den Aufschwung des Advanced Packaging treibt

Front-End-Knoten werden immer kleiner bei steigenden Kosten für das Design. Advanced-Packaging-Lösungen können Kosten senken und gleichzeitig die Systemleistung verbessern (geringere Latenz, höhere Bandbreite, mehr Energieeffizienz). Gegenwärtige Techniken sind etwa UHD FO (Ultra-High-Density Fan-Out), Si-Interposer, 3D-Die-Stapel und 3DSoC. Neben Netzwerken, Datenzentren und Hochleistungsrechner treiben autonome Fahrzeuge die Einführung von High-End Performance Packages voran, ebenso wie deren technologische Weiterentwicklung selbst. Der Trend geht laut Yolé auch zu größeren Rechenressourcen auf Cloud-, Edge-Computing- und Geräteebene. Dies befeuere die AP-Nachfrage zusätzlich.

Stefan Chitoraga ist Technologie- und Marktanalyst für Aufbau- und Verbindungstechnik sowie Montage bei Yolé und konstatiert: „2021 investierten die wichtigsten Player etwa 11,6 Mrd. US-$ in Aktivitäten zur Aufbau- und Verbindungstechnik.“ Intel sei mit 3,5 Mrd. US-$ der wichtigste Investor. Deren 3D-Chip-Stapeltechnologie Foveros packt Dies auf einem aktiven Silizium-Interposer. Intels 2,5D-Lösung für die Aufbau- und Verbindungstechnik heißt EMIB (Embedded Multi Die Interconnect Bridge). Aus der Kombination von Foveros und EMIB wird Co-EMIB, eine Technik, die beispielsweise für die GPU Ponte Vecchio verwendet wird.

Aufbau- und Verbindungstechnik auf der PCIM 2022

Zunehmende Leistungsdichte bei steigender Schaltfrequenz erzwingen deutliche Verbesserungen in der Aufbau- und Verbindungstechnik der Leistungshalbleiter. Denn geeignete Ansätze, etwa 3D-Aufbautechnik, machen parasitäre Effekte gezielt beeinflussbar. Die Wahrung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer bleibt zentrale Aufgabe. Die kommende Konferenz-Messe PCIM Europe 2022 (10.-12.5.) etwa vermittelt entsprechendes Wissen zum gesamten Themenspektrum der Halbleiter und Leistungselektronik und informiert unter anderem über neue Materialien, Konzepte, Aufbautechniken, Systemintegration oder Zuverlässigkeitsfragen.

Entwicklerforum Leistungselektronik

Chips, Tipps und Tools für effiziente Leistungselektronikentwicklung

Die Leistungselektronik – mit Leistungshalbleitern als grundlegendes Produktsegment – ist die unverzichtbare Basis, um die Welt energieeffizienter zu gestalten. Dies gilt für Traktionssysteme für den Schienenverkehr und Elektrofahrzeuge genauso, wie für Industrieroboter, Elektrogeräte und ITK-Systeme.

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