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马克·拉佩德斯(2/22/2021)

在过去几年里,巴西的半导体产业一直在苦苦挣扎,随着IC设计服务、内存模块和封装的发展,巴西最终可能在市场上找到了自己的位置。

在半导体领域,巴西的表现很低调。但多年来,中国一直在努力建造晶圆厂,组装芯片,并发展无晶圆厂IC设计产业。巴西在这方面取得了一定的成功,但也经历了几次挫折,包括几年前与IBM在巴西建立的代工合资企业倒闭,以及最近政府支持的芯片组织CEITEC的关闭。NXP最近还关闭了在巴西的IC设计业务。

作为世界第六大人口大国,巴西拥有超过2.12亿人口,在21世纪初开始认真发展国内集成电路产业。当时,该国已成为手机、个人电脑和其他产品的一个庞大市场。为此,几家公司在巴西建立了生产工厂,生产这些产品。


图1:巴西地图。来源:疾病预防控制中心

同样在那个时候,巴西的制造公司所有的芯片都是从外国供应商进口的,造成了巨大的贸易逆差。在此期间,巴西没有晶圆厂。因此,由于巴西的高进口关税,非法走私芯片的行为开始在该国猖獗。

为了解决这些问题和其他问题,巴西政府在2002年开始努力发展国内半导体产业。目标是建立晶圆厂和发展无晶圆厂设计产业,国家计划培养一批新的工程师来支持这些努力。

如今,巴西拥有庞大的个人电脑、智能手机和其他产品消费市场,但其半导体计划却未能实现。总体而言,巴西的芯片收入在2020年仅占全球市场的3.2%,根据ABISEMI的数据,ABISEMI是一家引领巴西IC产业发展的半导体组织。此外,巴西尚未建立前端晶圆厂。全国有几家集成电路设计公司,但没有以前计划的那么多。

简而言之,巴西的半导体努力受到资金缺乏、政府政策放任自流和其他因素的影响。但也不全是厄运和悲观。巴西目前已经放弃了建造晶圆厂的想法,但它继续追求几个需要较少资金的市场,即IC设计、内存模块和包装。事实上,巴西正在通过2.5D/3D、多芯片模块(MCMs)和系统封装(SiP)的努力,从商品包装转向更先进的包装形式。

“巴西有一些半导体封装和测试公司,以及存储模块制造商,主要专注于服务当地市场,”巴西Smart Modular Technologies高级副总裁兼总经理、ABISEMI总裁Rogerio Nunes说。“我们还看到巴西正在努力提高我们的竞争力,比如实施税收改革,降低不断上升的劳动力成本。这不仅是为了当地市场,也是为了扩大出口。巴西的机会就在我们面前。”

ABISEMI成立于2014年,由十几个成员组成,包括HT Micron, Smart Modular, Qualcomm等。


图2:巴西PC市场的单位规模。来源:Gartner


图3:巴西智能手机市场的单位规模。来源:Gartner

从有厂到无厂
巴西的半导体产业最早出现在20世纪80年代,当时来自各国的近20多家公司在巴西设立了办事处或工厂。

然而,在20世纪80年代,巴西政府实施了一些不利的外国直接投资和进口税政策。这些政策被证明是灾难性的。到1990年,所有半导体公司都关闭了在巴西的业务,并将其转移到其他地方。一些人逃到亚洲,在那里生产产品,然后出口回巴西。

然后,在20世纪90年代初,政府颁布了新的更有利的法律,使公司回到巴西。1996年,摩托罗拉在巴西开设了集成电路设计中心。(该小组现在是恩智浦的一部分)。戴尔、IBM和其他公司也在那里设立了工厂。

1997年,美国存储器模块供应商Smart Modular在巴西设立了生产工厂。2009年,韩国Hana美光(Hana Micron)旗下的HT美光(HT Micron)在巴西成立。HT Micron与Smart Modular一起,构成了巴西目前最大的半导体相关市场的基础,即内存模块、组件和封装。

巴西最雄心勃勃的努力发生在2002年,当时政府启动了国家微电子计划。目标是发展国内集成电路产业,建设晶圆厂和创建集成电路设计中心。

这一战略有点像“金砖四国”集团的另一个成员。“金砖四国”是巴西、俄罗斯、印度和中国的首字母缩写,它们正处于相似的发展阶段。南非现在也是该集团的一员。

与巴西一样,中国也拥有庞大的制造基地,很大比例的半导体从外国供应商进口。不过,与巴西不同的是,中国多年来一直在大力支持本国半导体产业。它正在向国内产业投入1500亿美元,并计划生产更多的芯片。

与此同时,在21世纪初,巴西缺乏必要的资金、技术诀窍和工程人才来迅速建立芯片产业。超大规模集成电路研究公司总裁Risto Puhakka表示:“这在纸面上看起来很容易,但实际上完全不同。”“巴西也有一些问题。它远离半导体制造业的中心。”

最后,在2008年,政府成立了CEITEC,一家国有半导体机构。CEITEC位于阿雷格里港市,计划在全国范围内推出一系列IC设计中心。该组织还计划建造美国第一家6英寸的小型晶圆厂。CEITEC还从德国X-Fab获得了部分技术。

CEITEC的计划要求赞助新的设计公司。这包括设计工具。它还包括IC设计课程,以培训新的芯片设计师,”CEITEC员工协会Acceitec的发言人Julio Leão da Silva说。

另一项有前景的芯片项目也出现了。2012年,IBM、巴西国家经济和社会发展银行(National Bank for Economic and Social Development)和EBX宣布计划在巴西建立一家代工企业。目标是为芯片供应商提供代工服务。

这家位于巴西的合资企业名为SIX semiconductors,计划在2015年左右投入5亿美元的工厂投产。IBM向该合资企业提供了130纳米和90纳米工艺,以换取SIX半导体的股份。

但问题在2013年前后开始浮现,EBX董事长埃克•巴蒂斯塔(Eike Batista)在遇到财务问题后退出了SIX半导体。2014年,一家阿根廷企业集团收购了EBX在SIX半导体公司的股份,该晶圆厂合资企业更名为Unitec半导体公司。Unitec最初是一家无晶圆厂设计公司,但最终目标是将产品转移到另一家晶圆厂。

“Unitec半导体是一家未投入运营的公司。我们有30多名IC设计师,开发了至少两种产品,”巴西HT Micron公司总监兼ABISEMI公司创新总监Edelweis Ritt说。从2014年到2018年,Ritt在Unitec担任多个产品开发职位。

到2018年,Unitec难以找到投资者并获得必要的融资。这家公司最终倒闭了。

巴西的不幸在2020年底继续,当时政府威胁要关闭CEITEC。当时,CEITEC已经开发了几种芯片设计。它还完成了6英寸晶圆厂的后端操作。

该组织需要更多的资金,但政府拒绝了。Acceitec的Leão da Silva说:“CEITEC的销售额多年来一直很低,因为政府订购了项目,但没有购买。”“一旦CEITEC开始为私营部门开发产品,销售额就开始增长。”

最近,巴西政府签署了一项法令,关闭了目前形式的CEITEC。对于该单元的IC设计部分,政府正在寻求创建一个非营利性组织来维护设计师和开发的产品。它可能会卖掉工厂和设备。

因此,巴西建造晶圆厂的梦想已经半途而废。建造晶圆厂很难开始,而且需要雄厚的财力。“假设你想建一个普通的28纳米晶圆代工厂。你马上就能拿到100亿美元。当然,结果非常不确定,”VLSI研究公司的Puhakka说。

巴西缺乏进行这类投资的资本和支持。普客卡说:“像巴西这样的地方,有好几条路可走。”“一种方法是让一家大公司在那里建立业务。以越南为例。英特尔现在在越南的包装能力上投资了数十亿美元。你还需要一个稳定的政府。政府可能愿意提出一些激励措施,特别是在基础设施方面。就巴西而言,我认为没有人做出了那种程度的承诺。”

回顾过去,巴西本可以将资源转移到其他地方。巴西IC无晶圆厂设计公司Chipus的技术销售经理海德•马可尼(Heider Marconi)表示:“的确,巴西在建造晶圆厂方面失败了,资金本可以花得更好。”“巴西的半导体行业本可以获得更多收益。这笔钱本可以投入无晶圆厂公司、专用集成电路公司和设计服务,而不是集中在晶圆代工厂。与代工厂相比,这些企业需要更少的资金才能实现自我可持续发展。”

不过,巴西也不是什么都没了。事实上,这个国家可能已经在半导体领域找到了自己的利基市场,比如IC设计、内存模块和封装。多年来,巴西出现了几家无晶圆厂设计公司,如Chipus, IDEA!, Pi-tec等。

例如,Chipus在2008年以模拟IP公司的身份起步,但此后已转向asic和其他产品。马可尼说:“我们仍在开发模拟IP,但不仅仅是在成熟的节点上。”“在ASIC市场,Chipus解决了一个不太受关注的市场。我们专注于模拟密集型asic。我们有涉及高电压、高速和定制模拟的项目。”

巴西也在其他方面做出了贡献。多年来,巴西一直是寻找集成电路设计师和工程人才的关键地方。“巴西大学有能力在半导体设计方面开发良好的人力资源。巴西绝对有人才储备。”“以印度为例,他们无疑拥有人才输送渠道。就像印度一样,巴西是一个既有大学又有潜力成为集成电路强国的地方。挑战在于,许多离开巴西的巴西人不会再回来。他们也没有在美国市场开设自己的公司,尤其是在硅谷。相比之下,印度工程师已经在国内设立了工厂,以支持他们在美国的业务。”

接下来是模块和包装
除IC设计外,国家还制造和开发内存模块,嵌入式组件和其他产品。它也有一个适度的包装和测试行业。几家原始设备制造商在巴西设有制造厂。

根据ABISEMI的数据,2019年巴西半导体收入总计为5.528亿美元,低于2018年的6.2665亿美元。下降的主要原因是内存市场的低迷。

毋庸置疑,巴西希望在电子和半导体领域保持竞争力。该国还希望吸引更多的公司在该国投资。

但也有一些令人不安的迹象。恩智浦关闭其在巴西的IC设计业务的决定是一个重大打击。由于亏损,福特还计划关闭在中国的制造工厂。

其他人可能会效仿,除非政府扩展一项支持企业的法律。PADIS是一项为巴西企业提供激励和税收优惠的法律,将于2022年1月到期。

Smart Modular的Nunes敦促政府将PADIS延长到2029年。此外,政府需要采取更多措施来支持其半导体行业。但就目前而言,巴西政府不干涉的政策使这一目标难以实现。

与此同时,在半导体领域,巴西最大的产业围绕着内存相关产品的生产和组装,如内存模块、嵌入式多媒体控制器(emmc)、嵌入式多芯片封装(eMCPs)和固态存储驱动器(ssd)。

例如,Smart Modular在巴西生产和销售内存模块。Nunes说:“Smart Modular还在巴西生产和销售其他产品,包括先进内存ic的包装和测试,如eMCP、eMMC、LPDRAM和DRAM ic。”“Smart Modular为高级内存ic提供了强大的包装和测试,例如具有11个芯片堆叠功能的产品。”

基本上,eMMC是将闪存和嵌入式应用程序控制器结合在一起的组件。通常,emmc包含在BGA包中。同时,eMCPs将emmc和DRAM集成到一个包中。

其中一些产品是使用电线粘合技术堆叠和缝合在一起的。线键合是一种较老的技术,但在今天的芯片封装中仍然广泛使用。

展望未来,巴西希望扩展其内存模块和组装利基市场,并转向先进的封装和sip。

例如,巴西的HT Micron, emmc和emcp的供应商,最近推出了所谓的多组件集成电路(MCO)。该设备是一个支持Sigfox通信协议的射频收发器。它结合了Arm Cortex核心和意法半导体的低功率收发器,它们被安置在一个SiP中。

Ritt表示:“HT美光将成为低功耗广域网领域的全球参与者。”“我们的愿景是成为先进包装的相关合作伙伴。我们的韩国股东在存储器领域拥有很高的系统封装技术。我们的使命是提取这些知识的价值,并将其应用于现有的物联网行业。”

巴西还有其他的包装努力。例如,Smart Modular在巴西有一条研发线,与一家名为Eldorado Research Institute的研发机构合作。目标是开发用于集成电路封装和测试的新产品和新工艺。

埃尔多拉多是巴西最大的研发中心之一,专注于农业、汽车、能源、医疗保健和采矿等领域的技术开发。该组织还致力于微电子,包括具有测试能力的IC设计公司。Eldorado与多个合作伙伴共同设计了多种芯片,如解调器、医疗集成电路和rfid。

最近,该组织开设了一个先进的包装实验室,由洁净室空间和设备组成。埃尔多拉多的研发经理爱德华多·罗德里格斯·德·利马说:“我们有一条用于研发和小批量生产的先进包装生产线。”“我们在巴西的这个地区也有客户。”

埃尔多拉多最近概述了包装行业的五年路线图。在第一阶段,该实验室已经开发了光子学能力,MCMs和sip。随着时间的推移,目标是开发2.5D/3D和倒装芯片技术。

结论
巴西似乎终于在半导体领域走上了正确的道路。中国正在寻找资本密集度较低的地区,而不是建造成本高昂的晶圆厂。“以包装为例,你有很多机会。有了这些能力,你可以去很多地方,”VLSI研究公司的Puhakka说。

但它不太可能像中国那样成为半导体市场的一支力量。巴西可以开拓几个不断增长的市场(如果不是利基市场的话)。但即使是利基市场也需要时间和资金来开发。

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