Auteur: Jan-Willem Nijkamp            Datum: 05-12-2023

Stapelen zet de halfgeleiderindustrie op zijn kop

Een verrassing uit China

De Chinese telecomgigant Huawei lanceerde in september zijn nieuwe Mate 60 Pro smartphone. De smartphone lijkt te kunnen concurreren met bestaande topmodellen. Hogere snelheden en ingebouwde satellietconnectiviteit in de chip verbaasden de kenners. Waarom hadden Amerikaanse exportbeperkingen niet kunnen voorkomen dat China deze technologie had ontwikkeld? De Amerikaanse minister van handel verdedigde het restrictieve Amerikaanse chipbeleid ten aanzien van China. De reden achter dit succes was volgens haar echter iets anders: advanced packaging.

De Wet van Moore

“Packaging” wordt gezien als het kantelpunt voor de halfgeleiderindustrie. Door chips te stapelen en samen te verpakken worden hun prestaties enorm opgeschroefd. Eerst even terug in de tijd. Eerder dit jaar overleed op 94-jarige leeftijd Gordon Moore. Moore was mede-oprichter van chipgigant Intel en één van de pioniers van Silicon Valley. Hij was één van de grondleggers van de chipindustrie. Hij werd onder meer bekend van zijn uitspraak in 1965 dat chips ieder jaar in kracht verdubbelen terwijl de prijs ervan juist daalt. De “Wet van Moore” moest later overigens bijgesteld worden naar iedere twee jaar. 

Maatstaf voor exponentiële groei

Het aantal schakelingen in een chip groeide van een handjevol tot miljarden. De Wet van Moore werd de maatstaf voor exponentiële groei. Niet alleen voor chips, maar ook voor afgeleide technologieën, zoals hogere datasnelheden of de ontwikkeling van kunstmatige intelligentie. De kunst van het proppen van zoveel mogelijk transistoren op één chip is het domein van ASML. Inmiddels zijn de schakelingen op een chip zo klein geworden dat het einde van de wet in zicht lijkt. Om halfgeleiders nog krachtiger en sneller te kunnen maken zoekt de industrie naar innovaties in andere onderdelen van de productie.

Back-end productie

Assemblage, testen en packaging (ATP) van chips wordt ook wel de back-end productie genoemd. Dat proces voegde lange tijd niet veel waarde toe. De stappen moesten snel en goedkoop. De aandacht ging vooral uit naar de front-end fabricage van de chips. De packaging wordt echter snel geavanceerder. Nieuwe technologie om chips te combineren en te stapelen maakt hun prestaties veel beter. In de sector is men zich er van bewust dat er mogelijk een kritisch punt wordt gepasseerd.

Made in China

China is reeds actief in deze sector. Voor de technologie gelden geen Amerikaanse sancties zodat China hier eenvoudiger progressie kan boeken. Met packaging zouden ze de kloof kunnen overbruggen. De technologie heeft al jarenlang strategische prioriteit blijkt uit het programma Made in China. Volgens de American Semiconductor Industry Association heeft China 38 procent van de wereldmarkt voor ATP in handen. Dat is meer dan ieder ander land. Ook met deze technologie kan China nog steeds niet concurreren met de hoogstaande halfgeleiders uit de VS, maar het is wel in een veel betere positie om de achterstand in te lopen. Voor westerse landen lijkt het weinig zin te hebben om de chipproductie weer naar eigen land te halen zolang men packaging blijft uitbesteden.

Veel investeringen

TSMC, de belangrijkste chipleverancier van Nvidia, investeerde deze zomer 3 miljard dollar in een nieuwe packagingfabriek. Micron bouwt er één in India, Intel bouwt er één in Polen en investeert 7 miljard dollar in fabriek in Maleisië. Het Zuid-Koreaanse Hynix gaat 15 miljard dollar investeren in de VS. In Nederland blijven we overigens niet achter. Zo is BE Semiconductor uit Duiven de grote winnaar op de beurs dit jaar met een koerswinst van ruim 130 procent.

Hybrid bonding

BESI is een pionier met de nieuwe hybrid bonding-technologie, waarmee verschillende chips in één verpakking kunnen worden gestopt.  Daarmee kan meer computerkracht op een kleiner oppervlak worden gepropt. Het bedrijf leidde als small- en midcap lang een bestaan in de marge van de beurs.  Maar nu kunstmatige intelligentie is doorgebroken komt het bedrijf in beeld. Kunstmatige intelligentie  vergt een ongekende rekenkracht. Volgens consultant McKinsey zullen zeer krachtige chips voor datacenters, AI-accelerators en consumentenelektronica de vraag naar advanced-packaging technologie opdrijven.

Het einde van Moore?

De meest geavanceerde lithografiemachine van ASML kan nu chips met een nauwkeurigheid van 3 nanometer afdrukken, drie miljoenste van een millimeter. Maar deze schaalverkleining kan niet tot in het oneindige worden volgehouden. De Wet van Moore moest al eerder bijgesteld worden. Nu lijkt de  wet tegen een grens aan te lopen. Het stapelen van chips lijkt de toekomst te hebben. Advanced Packaging kan het landschap van de halfgeleiderfabricage totaal veranderen.   

Maak vrijblijvend een afspraak met een van onze specialisten