クライアントPC、コンシューマーエレクトロニクス、サーバー、その他のハイテク機器の需要が様々なプロセッサの販売を牽引しており、ここ数四半期、半導体サプライチェーンはチップ需要に追いついていません。ファウンドリが顧客向けにシリコンを製造するのに十分な能力を持っていないことに加え、パッケージングハウスのリードタイムも大幅に増加しています。報道によると、チップパッケージングの問題は、クライアント向けCPUやGPU、そして様々なコンシューマーグレードの電子機器の供給に年間を通して影響を与えると予想されています。
チップの種類によってパッケージの種類は異なります。複雑な電源や多数の入出力ピンを必要としない小型集積回路（IC）では、安価な ワイヤボンドパッケージが使用される傾向があります。より複雑なデバイスでは 、リードフレームパッケージ （クワッドフラットパッケージ（QFP）、クワッド/デュアルフラットノーリードパッケージ（QFN/DFN）、薄型スモールアウトラインプロファイルパッケージ（TSOP）など）が使用されます。これらは通常、ワイヤボンドパッケージをプラスチックなどのモールドに封止することで、剛性と信頼性を高めています。
CPU、GPU、SoCなど、多数の電源ピンとI/Oピンを使用するチップでは、通常 、狭ピッチ、低インダクタンス、表面実装の容易さ、優れた信頼性などを備えたラミネート型フリップチップ・ボール・グリッド・アレイ（FC-BGA）パッケージが使用されます 。一方、ワイヤボンディングに依存し続けるBGAや、フリップチップ・パッケージを使用するBGAもあります。
不十分なワイヤボンディング能力
ワイヤボンディングパッケージは、ディスプレイドライバICやTDDI（タッチディスプレイドライバ統合）チップソリューションといった普及している汎用チップに使用されています。昨年はDDICとTDDIの供給不足により、モニターやノートパソコンの出荷に影響が出ました。これは、第4四半期に一部のPCメーカーから苦情が寄せられたほどです。
DigiTimesの報道によると、ASE Technology（世界No.1のチップパッケージング企業）、Greatek Electronics、Lingsen Precision IndustriesといったOSAT（アウトソーシング組立・テスト）企業は、すでに生産能力不足により、ワイヤボンディングパッケージのリードタイムを2ヶ月、3ヶ月、あるいはそれ以上に延長しているという。OSAT各社はこの報道についてコメントしていない。
ワイヤボンディング用の装置の追加は比較的簡単な作業ですが、需要の高まりから、Kulicke & SoffaやASM Pacific Technologyといったツールメーカーは、納期を最大9か月に延長しています。一方、DDICおよびTDDI用のテスト装置を製造するアドバンテストも、納期を6か月以上に延長しています。
十分なワイヤボンディング能力がなければ、少なくとも一部のディスプレイメーカーやPCメーカーは、ディスプレイドライバICなどの様々な重要部品の不足に少なくとも2四半期は悩まされるでしょう。あるいは、部品供給元を追加で探すか、サプライヤーが代替の組み立て・テストパートナーを探す必要が出てくるでしょう。いずれの場合も、対策には時間がかかります。
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ABF基質が足りない
ラミネートパッケージは、クライアントPC向けの安価なSoCから、サーバーや5G機器向けの複雑なハイエンドCPUまで、幅広い半導体に採用されています。ラミネートパッケージを採用したチップには、絶縁性の「味の素ビルドアップフィルム（ABF）」を基板に採用するケースが多く見られますが、このABF基板を製造しているのは味の素ファインテクノ株式会社のみです。しかし、一部のABF基板サプライヤーでは、歩留まりに問題を抱えていることが判明しています。
DigiTimesによると、台湾のサプライヤーであるUnimicron Technology、Nan Ya PCB、Kinsus Interconnect TechnologyのABF基板生産における歩留まりは、ハイエンド製品で現在約70%以下となっている。各社は段階的に生産を拡大しようとしているが、2021年から2022年にかけては10%程度の増加にとどまるとレポートは述べている。
特に、ユニミクロン社は、損傷した生産設備の1つをABF基板の製造に転用することを検討していると報じられていますが、計画はまだ確定しておらず、新工場の稼働開始は少なくとも1年後以降になる見込みです。両社ともこの件について肯定も否定もしていません。記事によると、このようなわずかな値上げは、ABF基板製造装置の納期が現在4～3/4であることに大きく起因しているとのことです。
先端チップの需要が全般的に高まっているため、プロセッサ開発者は当然のことながら、スーパーコンピュータ、データセンター、サーバー、そして高性能クライアントPCといったハイエンド製品を優先しています。ABF基板サプライヤーも顧客の需要を満たす必要があるため、当然のことながら生産においてもハイエンド基板を優先しています。チップメーカーと基板サプライヤー双方の優先順位の変化の結果、ノートパソコン向けエントリーレベルおよびミッドレンジプロセッサの生産能力は縮小しており、市場での供給不足がさらに深刻化しています。
大惨事じゃないの？
近年、業界が重要な部品の不足を経験したことはこれが初めてではない。
近年、業界はIntel CPUの供給逼迫に直面しました。これは、同社が14nm製造プロセスで製造された部品の需要を満たせなかったためです。当然のことながら、同社はミッドレンジおよびローエンドPC向けに、エントリーレベルのCore i3、Pentium、またはSoCよりも、ハイエンドのXeon ScalableプロセッサやCore i5/i7/i9プロセッサの供給を優先しました。PCメーカーは供給不足に必ずしも満足していたわけではありませんでしたが、実際にはそれほど苦戦していませんでした。しかし今回は、DellやHPなどの企業が多様なコンポーネントを十分に入手できないため、状況は異なります。
一部のメーカーや組立・試験サービスにおけるパッケージング能力の不足により、ABF基板の供給が逼迫し、業界にとって不快な状況が生じています。しかし、これは解決不可能な状況ではありません。
装置メーカーの納期延長は、必要な設備を既に取得し、他社よりも早く入手する企業が存在することを示しています。これらの企業は、これらの設備を用いてチップの組み立てとテストを行うことで、他のOSATプロバイダーの負担を軽減するでしょう。あるいは、統合デバイスメーカー（IDM）は、少なくとも業界が必要とするチップを生産できる可能性があります。
いずれの場合でも、PC、電子機器、サーバー、その他の機器の需要が高いということは価格が上昇することを意味するため、今後数四半期は多くの製品の価格がメーカー希望小売価格を上回る状態が続くでしょう。
アントン・シロフはTom's Hardwareの寄稿ライターです。過去数十年にわたり、CPUやGPUからスーパーコンピュータ、最新のプロセス技術や最新の製造ツールからハイテク業界のトレンドまで、あらゆる分野をカバーしてきました。
