Oportunidades para High

Vikash Kumar | 11 de octubre de 2021

La demanda de bienes en lugar de servicios inducida por COVID-19 combinada con interrupciones en la cadena de suministro ha resultado en una escasez de chips que se espera que continúe hasta bien entrado el próximo año. Como era de esperar, ese desequilibrio entre la oferta y la demanda ha llevado a los fabricantes de semiconductores, incluidos TSMC e Intel, a subir los precios. Algunas empresas incluso han comenzado a invertir en nuevas plantas, y nuevos jugadores han ingresado al campo para aprovechar las oportunidades comerciales. Todo esto son buenas noticias para los plásticos de alto rendimiento (HPP), incluidos PI, PEEK/PEKK, PEI, PAI, PPSU, PESU, PPS, LCP y PFA. Estos materiales tienen amplias aplicaciones en la industria de los semiconductores, especialmente cuando se trata de altas temperaturas y procesos de limpieza química. Estos polímeros funcionan bien en condiciones extremadamente duras, pero cuestan relativamente menos que materiales como la cerámica o el cuarzo.

La producción de semiconductores es un proceso sofisticado y desafiante de tres etapas (fabricación, prueba y ensamblaje) en el que los HPP desempeñan múltiples funciones. Por ejemplo, los polímeros se utilizan para fabricar piezas de bancos húmedos, máquinas que limpian, enjuagan y secan químicamente obleas a altas temperaturas. Los HPP son los materiales preferidos para muchos componentes, como anillos CMP, portadores de obleas, guías/peines de obleas, enchufes de prueba de quemado, tarjetas de sonda y sujetadores. Además, debido a los cambios en los procesos, los HPP de alta temperatura están ganando popularidad para la producción de bandejas de manejo de circuitos integrados, mandriles giratorios y otros productos. Los HPP cumplen casi todos los criterios requeridos, que incluyen lo siguiente:

Recientemente, el diseñador de chips británico ARM Ltd. (Nvidia) anunció que construyó un procesador sobre un sustrato de poliimida en lugar de silicio. Si la implementación y la comercialización tienen éxito, esta podría ser otra aplicación HPP prometedora debido a su bajo costo y potencial para la producción en masa. Una CPU flexible o de plástico podría tener aplicaciones potenciales en dispositivos inteligentes, equipos de monitoreo de salud en tiempo real, entre muchos otros productos. También sería muy preferido en dispositivos autónomos y de conexión de baja potencia. Un posible desafío sería su vida útil útil, que aún no se ha demostrado en condiciones reales.

Los principales desafíos relacionados con algunos componentes HPP incluyen la selección de grados y las diferencias de precios entre varios polímeros. PPS, PESU, PSU y PEI son menos costosos que PEAK/PEKK; sin embargo, estos últimos ofrecen algunas propiedades deseables.

Los requisitos de volumen son inconsistentes y limitados; en consecuencia, el moldeo por inyección puede no ser un proceso de fabricación adecuado en muchos casos.

Además, la introducción de nuevos materiales es compleja, ya que involucra a múltiples partes interesadas.

El tamaño de la oblea (<150, 200, 300 y 450 mm) también es un factor de complicación. La oblea de 450 mm ha sido descontinuada debido a sus grandes dimensiones y peso. La oblea de 300 mm parece tener la mayor cuota de mercado y se espera que continúe.

El tamaño de las instalaciones de fabricación es un aspecto importante, ya que afecta los ciclos de mantenimiento y producción, y puede influir en la selección de materiales. Además, las innovaciones en el diseño de chips (cambios de sustrato (Si a SiC o GaN) y una reducción en las distancias de paso para lograr una mayor densidad de pines) pueden impulsar una preferencia por los materiales sobre los tradicionales. También puede aumentar la clasificación de temperatura en algunos casos de 150 a 200 °C a 200 a 250 °C.

Los fluoropolímeros relativamente menos costosos (PTFE, PVDF y ECTFE) están ganando popularidad en aplicaciones donde la resistencia química es crucial, aunque los materiales tienen problemas de procesabilidad. PEEK parece dominar el mercado donde la alta resistencia al calor es el criterio principal para la selección de materiales, pero el material es bastante caro.

Junto con un salto repentino en el consumo, la actividad geopolítica es responsable de la escasez de chips. Las nuevas inversiones en países en desarrollo como India, Indonesia, Filipinas y Vietnam aliviarán la escasez de chips. Inicialmente, estas naciones participarán activamente en las pruebas y el ensamblaje en lugar de la producción de chips, ya que eso requiere un conocimiento tecnológico significativo y una gran inversión. Sin embargo, a la larga, estas economías emergentes se convertirán en productores de chips.

Estados Unidos, Europa Occidental, Japón y Corea del Sur están aumentando la producción regional de chips para hacer frente a la escasez, y esto sin duda impulsará la demanda de HPP. Esto puede ser más pronunciado en los sitios de prueba y ensamblaje que en la fabricación, donde las empresas pueden optar por quedarse con los materiales existentes para evitar incertidumbres relacionadas con la calidad. El proceso de horneado a alta temperatura en el manejo de chips y la sostenibilidad impulsará el uso de HPP reciclados, ya que la resina virgen sería costosa de usar. Además, se anticipa la aparición de la fabricación aditiva y los desarrollos de nuevos grados para producir componentes con un mejor perfil de costo de propiedad a un nivel de rendimiento similar.

Sobre el Autor

Vikash Kumar es líder del programa, polímeros y materiales, en ChemBizR, un socio de consultoría e investigación comercial boutique de compañías químicas globales. ChemBizR ayuda a los clientes a abordar desafíos comerciales críticos e iniciativas de crecimiento estratégico y transformar su empresa para un crecimiento sostenible en un entorno altamente competitivo y en rápida evolución. Póngase en contacto con el autor y la empresa en [email protected].

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