As limitações do processo avançado, você acha que são apenas as máquinas de litografia?

Na verdade, há também o Photomask (máscara / placa de máscara).
Se a máquina de litografia é uma impressora, então o Photomask é um molde de impressão / filme de máscara, e o wafer (fábrica de silício) é o papel onde o conteúdo impresso é colocado.
O aumento na complexidade dos semicondutores causado pela IA irá afetar diretamente o Photomask, e até ser amplificado ainda mais.
No passado, a indústria usava +10% de wafers e +10% de demanda por máscaras.
Na era da IA, pode estar se tornando: wafer +10%, valor das máscaras +20% a +40%.
Porque o crescimento não é apenas na quantidade de máscaras, mas também em:
camadas de máscara
camadas EUV
complexidade de multi-patterning
máscaras de embalagem avançada
máscaras relacionadas a RDL / interposer / HBM
complexidade de inspeção
dificuldade de reparo
tempo de escrita da máscara
O Photomask, na sua essência, já não é mais apenas uma “placa de vidro”, mas cada vez mais se assemelha a uma “matriz mestre” na indústria de semicondutores.
A área da máscara é muito maior do que a do chip, mas os requisitos de precisão são ainda mais elevados. Isso é semelhante às lentes EUV: desenhar um mapa de uma cidade inteira em uma área do tamanho de uma folha A4, com erro não superior a alguns nanômetros.
Se uma máscara de alta qualidade tiver defeitos, pode resultar na inutilização de dezenas de milhares de wafers posteriormente.
Portanto, o núcleo da indústria é a capacidade de controle de defeitos. Atualmente, máscaras de alta qualidade já entraram na fase de engenharia óptica em nível nanométrico.
Máscaras EUV, máscaras lógicas de 3nm/2nm, máscaras relacionadas a HBM, máscaras de embalagem avançada, todas muito além da era tradicional de DUV.
Assim, as máscaras de alta tecnologia naturalmente apresentam baixa taxa de produção, expansão lenta e uma indústria que exige acumulação de processos complexos.
Enquanto as máscaras DUV tradicionais são transmissivas, com a luz passando diretamente; as máscaras EUV possuem uma estrutura de espelhos multicamadas, contendo camadas de Mo/Si, absorvedores, películo e blank de defeitos ultrabaixos.
Defeitos na máscara podem ser copiados infinitamente, tornando defectos de fase, erro de CD, erro de sobreposição e multilayer extremamente fatais.
Por isso, a inspeção de máscaras começa a se aproximar da importância das próprias máquinas de litografia, com barreiras tecnológicas cada vez mais altas.
Além de fabricar chips, há também máscaras para Embalagem Avançada: essencialmente, também é uma indústria de litografia.
CoWoS, Fan-Out, RDL, Interposer, EMIB, Hybrid Bonding dependem fundamentalmente de Photomask.
Porque a embalagem avançada não é mais apenas “soldar chips”, mas reconstruir sistemas de interconexão micro de alta densidade dentro do pacote, responsáveis por transmissão de dados, distribuição de energia, sincronização de clock e integridade de sinais de alta frequência.
A demanda gerada pela IA não é apenas pelo aumento na quantidade de embalagens, mas pela explosão na complexidade de cada pacote.
No passado, 1 a 2 camadas de RDL; agora, 5, 8, 10 ou mais camadas.
Cada camada adicional de RDL geralmente implica um novo processo de máscara correspondente.
Assim, a demanda por máscaras começou a passar de “crescer junto com a quantidade de wafers” para “crescer com a complexidade do sistema”.
A embalagem avançada pode ser um dos subsegmentos de máscaras que mais crescerão nos próximos anos, pois os pacotes de IA estão se tornando cada vez mais como “microplacas-mãe”.
Muitas funções que antes pertenciam a PCBs e placas de sistema estão migrando para dentro do pacote: interconexões HBM, SerDes de alta frequência, distribuição de energia, fabric de chiplets.
Portanto, a embalagem avançada está cada vez mais parecida com uma “fábrica de wafers de última etapa”.
Essa é a razão fundamental pela qual CoWoS, EMIB, Foveros, SoIC, Hybrid Bonding estão se tornando ativos de maior valor e mais difíceis de expandir.
Elas deixaram de ser apenas embalagens tradicionais, tornando-se manufatura de interconexões de silício em nível de sistema.
E, à medida que as máquinas de litografia ficam mais caras e escassas, cada exposição se torna mais dispendiosa.
Assim, as fabs irão valorizar ainda mais:
máscaras de alta qualidade
inspeção
reparo
película de proteção (pellicle)
metrologia de sobreposição (overlay)
Ao mesmo tempo, a escassez de EUV impulsionará o multi-patterning.
Originalmente, uma camada de EUV, pode ser forçada a se transformar em múltiplas exposições de DUV por imersão, SADP, SAQP, aumentando o número de máscaras.
Portanto, a escassez de EUV não necessariamente reprime a indústria de Photomask, muitas vezes aumenta a demanda por máscaras DUV de alta qualidade, especialmente em etapas que usam muita imersão DUV e litografia de embalagem, como HBM, CoWoS, Embalagem Avançada, RDL, Substratos.
Essa é a razão pela qual a indústria de máscaras de alta qualidade está cada vez mais parecida com o ecossistema de HBM, CoWoS e EUV.
O que realmente limita a expansão da indústria não é mais apenas CapEx, mas:
redução de defeitos
aprendizado de rendimento (yield)
capacidade de inspeção
ajuste de processos
banco de dados de clientes
validação de longo prazo
acúmulo de processos
Muitos aspectos já estão se assemelhando a uma “artesanalização industrial”.
Sua capacidade de negociação dentro do ecossistema de semicondutores se tornará cada vez maior, e o mercado provavelmente ainda não percebeu totalmente isso.
Aviso de isenção: Possuo ativos mencionados neste artigo, minhas opiniões são tendenciosas, não constituem aconselhamento de investimento, faça sua própria pesquisa.