Fertigung komplexer Chips Neue Ära: China setzt auf Advanced Packaging und Testing

Autor / Redakteur: Henrik Bork / Michael Eckstein

Moore´s Law in der Hochintegration von ICs fortzuführen, stellt Chiphersteller vor enorme Probleme. Daher gewinnt Advanced Packaging und Testing schnell an Bedeutung – auch in China.

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Komplex: Das Zusammenfügen heterogener Funktionsgruppen auf Chiplevel zu einer funktionierenden Einheit erfordert ausgeklügelte Packaging-Techniken.
Komplex: Das Zusammenfügen heterogener Funktionsgruppen auf Chiplevel zu einer funktionierenden Einheit erfordert ausgeklügelte Packaging-Techniken.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay )

Dass „Moore´s Law“ irgendwann an seine Grenzen stößt, war klar. Dieser Zeitpunkt wurde zwar immer wieder nach hinten verschoben, doch in nicht allzu ferner Zukunft dürften die physikalischen Grenzen erreicht sein. Weniger klar war bislang, dass dann die große Stunde chinesischer Unternehmen im Bereich Packaging und Testen schlägt. Die Umsätze der Top 10 unter Chinas OSAT-Unternehmen (OSAT steht für „Outsourced Semiconductor Assembly and Test“) sind im Jahr 2020 um 17 Prozent im Vergleich zum Vorjahr gewachsen, berichtet das chinesische Fachmagazin Bandaoti Hangye Guancha.

Besonders das Thema fortgeschrittene Endmontage oder „Advanced Packaging“ ist in der Volksrepublik gerade brandheiß, wie die Umsatzzahlen, aber auch eine große Zahl von Investitionen und Übernahmen belegen. „Während die Prozessknoten in den Foundries weiter schrumpfen, stößt das Moore´sche Gesetz an seine Grenzen. Advanced Packaging wird zum Game-Changer der Post-Moore-Ära”, heißt es in einer Marktstudie der chinesischen Investmentfirma Xinding Ziben.

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Drei Arten von Unternehmen haben Packaging und Testen für sich entdeckt

Der Markt ist in Bewegung. In China gibt es derzeit drei verschiedene Arten von „Playern“, die mit unterschiedlichen Geschäftsmodellen versuchen, diesen technologischen Trend in Profite zu verwandeln. Erstens die OSAT-Firmen. Zweitens Chipmaker wie SMIC, die zunehmend ein gesteigertes Interesse an den Backend-Prozessen Chipmontage und Testen entwickeln. Und drittens Gemeinschaftsunternehmen zwischen Chipherstellern und Unternehmen, die sich auf solche Prozesse spezialisiert haben.

Zum ersten Modell: Die drei führenden OSAT-Firmen in China haben alle seit Jahren mit strategischem Weitblick daran gearbeitet, sich durch Übernahmen von spezialisierten Unternehmen im Ausland Know-how im Bereich „Advanced Packaging“ anzueignen. Nun hat die Erntezeit begonnen. Alle drei konnten im vergangenen Jahr ihre Umsätze steigern – Corona und Aufruhr in den Lieferketten zum Trotz.

Das chinesische Unternehmen JCET (Jiangsu Changjiang Electronics Tech) hat schon 2015 sämtliche Anteile der in Singapur registrierten Firma STATS ChipPac erworben – damals bereits die Nummer Vier im weltweiten Ranking. JCET ist damit nun weltweit zur Nummer Drei im Bereich Testing und Packaging geworden, und die Nummer Eins in China.

JCET beherrscht bereits Spitzentechnologien wie Fan-in- und Fan-out-Wafer-Level-Packaging

Was das Produktionsvolumen betrifft, hat JCET den Rest der Konkurrenz in China deutlich abgehängt. Mit Spitzentechnologien wie Fan-in- und Fan-out-Wafer-Level Packaging und 2.5- und 3-D-Packaging machte der chinesische Marktführer im vergangenen Jahr 25,5 Milliarden Yuan (rund 3,3 Milliarden Euro) Umsatz. Das war ein großer Abstand zur Nummer Zwei auf dem chinesischen Markt: Das Unternehmen Tongfu Microelectronics erwirtschaftete einen Umsatz von 1,08 Milliarden Yuan (rund 140 Millionen Euro).

Die Mehrheit der chinesischen OSAT-Unternehmen sind immer noch im Mündungsdelta des Jangtsekiang und seiner Umgebung zu finden. 65 Prozent aller chinesischen Unternehmen der Branche sind dort angesiedelt. So sind sowohl Tongfu Microelectronics als auch der Marktführer JCET in der Küstenprovinz Jiangsu nördlich von Shanghai zuhause.

Übernahmen ehemaliger AMD-Fabs in China und Malaysia

Tongfu Microelectronics hatte 2016 85 Prozent der Anteile an den Testing-und-Packaging-Fabriken von AMD im chinesischen Suzhou und Penang in Malaysia erworben. Neben den neuesten Methoden im Bereich Advanced Packaging sicherten sich die Chinesen damit auch AMD als ihren fortan größten Kunden – 49 Prozent seines Umsatzes machte Tongfu Microelectronics im Jahr 2019 mit Aufträgen von AMD.

Auch die drittplatzierte chinesische OSAT-Firma Huatian Technology, ausnahmsweise nicht in Jiangsu beheimatet, sondern in der chinesischen Provinz Gansu, hat sich mit Hilfe von Akquisen in ein echtes Powerhouse verwandelt. Die wichtigste Übernahme war die von Unisem im Jahr 2019. Seither ist Huatian Technology im Packaging und Testen von RF- und Automobilelektronik aktiv, und hat Prozesse des Advanced Packaging und der Produktion wie Bumping, SiP, FC und MEMS im Angebot.

Auch Wafer-Foundries haben das Potenzial erkannt

Zum zweiten Modell: Auch Wafer-Foundries haben das Potenzial Advanced-Packaging-Techniken für die Wertschöpfung erkannt. Hier ist vor allem SMIC zu nennen. Die „Semiconductor Manufacturing International Corporation“, die führende Wafer-Foundry Chinas, macht schon seit 2014 Jahr für Jahr mehr Umsatz mit Advanced Packing. 2019 machte dieser aber mit 476 Millionen Yuan (rund 60,9 Millionen Euro) noch immer lediglich 2,2 Prozent des Gesamtumsatzes von SMIC aus.

Genau dieser Anteil aber könnte nun bald größer werden. Denn SMIC hat im Dezember vergangenen Jahres den Top-Experten Chiang Shang-yi eingestellt, der früher die Forschung und Entwicklung beim taiwanesischen Konkurrenten TSMC geleitet hat. Auf der „China IC Conference“ im Januar sagte Chiang, künftige Durchbrüche bei der Halbleiterfertigung seien möglicherweise eher im Bereich Packaging und Testing zu erwarten, als dabei, immer mehr Schaltkreise pro Chip zu integrieren.

Künftige Strategie von SMIC: Mehr Packaging

Marktbeobachter in China sind lesen daraus einen Hinweis auf die künftige Strategie von SMIC. Besonders weil dem Unternehmen aufgrund der Wirtschaftssanktionen aus Washington der Zugang zu den fortgeschrittensten Maschinen zur Herstellung der jüngsten Halbleiter-Generation verwehrt ist.

Die führende chinesische Foundry könnte sich unter Chiang auf reifere Prozesse, unter anderem für Autochips, gleichzeitig aber auf fortschrittliche Methoden des Packaging verlegen, sagte Eric Tseng, ein Halbleiter-Experte bei Isaiah Research in Taiwan gegenüber der Zeitung South China Morning Post in Hongkong.

Auch das dritte Geschäftsmodell, neue Partnerschaften und Joint Ventures für das Advanced Packaging, wird unter anderem bei der in Shanghai beheimateten und zum Teil staatseigenen SMIC erprobt. Schon 2014 hat SMIC gemeinsam mit JCET das Gemeinschaftsunternehmen SJ Semi gegründet.

Advanced Packaging in China: Beginn einer neuen Ära

All dies ist voraussichtlich erst der Anfang einer neuen Ära. Aufgrund von technologischen Megatrends wie der Konvergenz zwischen Technologien und ganzen Branchen aufgrund der Digitalisierung – zum Beispiel dem Zusammenwachsen der Automobil- und IT-Industrie – und aufgrund massiver politischer Förderung steht Chinas Halbleiter-Industrie derzeit der Meinung von Insidern nach am Anfang einer „Goldenen Ära“.

Chinas kommunistische Führung hat die Chipfertigung zu einer besonders förderungswürdigen Schlüsselindustrie ernannt, und ihre Unterstützung dafür seit Beginn des Handelskrieges mit den USA und der Coronakrise noch einmal deutlich intensiviert. Das ist eine gute Zeit, um Geld von Investoren einzusammeln.

Alle vier führenden Unternehmen im Bereich Packing und Testen haben kürzlich angekündigt, dass sie „Secondary Public Offerings“ (SPO) planen. Das frische Kapital wollen sie vor allem in neue oder bessere Fertigungslinien und Prozesse für das Advanced Packaging wie SiP (System-in-Package), MCP (Multiple Chip Package) und WLP (Wafer Level Packaging) investieren, schreibt Xinding Ziben in seinem Marktbericht.

* Henrik Bork ist Analyst bei Asia Waypoint, einem auf den chinesischen Markt fokussierten Beratungsunternehmen in Peking.

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