半導體供應鍊的一小部分關鍵依賴關系需要十年和數萬億美元才能完全複制。這些依賴的典型例子是中國台灣的台積電和荷蘭的ASML，但整個行業還有更多的瓶頸。那些熟悉半導體行業的人可以很容易地說出另外十幾家對全球半導體供應鍊同樣重要的公司。這份名單将包括三星、英特爾、Synopsys、德州儀器、高通、博通、東京電子、應用材料和 Lam Research 等知名公司。
除此之外，半導體供應鍊中許多不為人知的環節都集中在地理位置上。這些被低估的依賴關系從化學品到裝置、制造、封裝、IP、設計和晶片。為了展示供應鍊的集中度和廣泛性，這裡重點介紹奧地利的兩家公司。奧地利不以半導體聞名，在供應鍊安全和地緣政治方面也很少讨論到。
盡管沒有聲名遠播，但奧地利的 EV Group和 IMS Nanofabrication 對所有先進的半導體制造都至關重要。每家先進的邏輯、DRAM、NAND 和圖像傳感器制造公司都依賴這兩家公司的産品。通過這兩家公司，奧地利在晶圓鍵合領域的市場佔有率為 82%，在生産多光束掩模寫入機方面的市場佔有率超過 95%。尋找替代供應商需要相當長的時間才能實作技術和供應鍊的替代。
IMS Nanofabrication
IMS Nanofabrication 于 1985 年在維也納成立。他們進行了激動人心的研究，但幾十年來沒有産生出有影響力的産品。2009 年，由于他們的多束直寫可程式設計電子束系統的前景廣闊，他們獲得了英特爾的投資。最終，英特爾甚至收購了該公司，因為他們在 2016 年釋出了第一款商用多光束掩模刻錄機。該産品及其衍生産品适用于 7nm 以上的所有工藝節點。
EUV 光刻技術被視為先進半導體制造的最大瓶頸，但這些價值超過 1.5 億美元的工具是沒有光掩模的鎮紙。一個恰當的比喻是，光掩模可以被認為是光刻工具對晶片層進行圖案化所需的實體模闆。反過來，IMS Nanofabrication 的多光束掩模寫入器可以被視為模闆抽屜。就像在印刷機或木版印刷時代一樣，主印刷機可以精心建立所有印刷品的基本設計；掩模寫入器幫助建立掩模組，然後将其列印在許多最終晶片上。
多光束掩模寫入器實際上比 EUV 光刻工具更精确和準确，但速度非常慢，這是它們僅用于建立掩模組的一個重要原因。IMS Nanofabrication 在 NuFlare（東芝）是競争對手，但 東芝的工具不太精确，而且速度較慢。此外，他們的多光束掩模寫入器在 IMS Nanofabrication 多年後才開始進入市場。超過 98% 的生産 EUV 掩模是使用IMS Nanofabrication 的多光束掩模寫入器制造的。
每個單獨的晶片設計都帶有一組掩模，在 3nm 級節點上的成本可能高達 5000 萬美元。新設計不僅需要新掩模，現有設計也需要新掩膜。随着時間的推移，掩膜開始出現缺陷；是以，它們需要修理，或者必須制造新的來替換老化的。
如果沒有 IMS Nanofabrication 的掩模寫入器，所有 EUV 工藝技術都将陷入停頓。EUV 用于超過 7nm 的所有 Intel 和 台積電工藝節點。自 7nm 以來，三星的所有邏輯工藝技術也都使用了 EUV。三星還在其最新的兩代 DRAM 工藝技術中使用了 EUV。此外，SK 海力士在其最新一代的 DRAM 工藝技術中使用了 EUV。美光計劃将 EUV 引入DRAM。這3家公司占DRAM産量的90%以上。
雖然領先的邏輯至關重要，但每一種電子産品都使用 DRAM，是以不應低估 IMS Nanofabrication 和奧地利在半導體供應鍊上的重要性。
EV Group
EV Group 是一家總部位于奧地利的私營公司，是以大多數人可能沒有聽說過他們。他們是用于掩模對準、納米壓印光刻、光刻膠架、晶圓清洗以及檢測和計量的半導體制造裝置的供應商。雖然他們在這些市場上取得了不同程度的成功，但EV Group完全主導的市場是晶圓鍵合。他們在這類工具中擁有 82% 的市場佔有率，緊随其後的是東京電子，僅擁有 17% 的市場佔有率。
他們在這一領域的主導地位意味着索尼、三星和豪威科技制造的大多數 CMOS 圖像傳感器都将他們的技術用于背照式 CMOS 圖像傳感器或混合粘合圖像傳感器。幾乎所有智能手機、汽車和安全攝像頭傳感器都與EV Group 工具相關聯。
此外，他們的技術用于中國的先進公司。EV Group 的晶圓對晶圓混合鍵合工具對于這些公司實作業内最高的電池陣列效率至關重要。這種對 NAND 的混合鍵合的使用也在SK 海力士、铠俠、西部資料、三星和美光的未來路線圖中。
除了圖像傳感器和 NAND，晶圓鍵合對于前沿邏輯也至關重要。2nm工藝節點将需要晶圓鍵合工具。片上互連已成為擴充到未來工藝節點的主要限制因素。觸點和通孔的電阻呈指數增長，限制了縮小到最新工藝節點時的功耗和性能改進。
在過去的幾年裡，IMEC、英特爾、台積電和應用材料等領先公司的大量研究已經投入到打破這一瓶頸的過程中。已經找到了解決方案，這些公司都同意後端供電網絡是前進的方向。
目前，制造半導體層（前端），然後是觸點，然後是後端，将所有半導體連接配接在一起，并從晶片外部連接配接到外部世界。這有幾個問題：電源和信号必須在同一個互連堆棧中路由。
背面供電網絡試圖通過在半導體層的另一側添加用于供電的第二個互連層來解決這個問題。信号和電力傳輸互連可以針對其特定任務分别進行優化。英特爾計劃在 2024/2025 年在其 20A 節點上引入這項技術，台積電計劃在 2025/2026 年将其作為 2nm 節點的可選部分引入。
建構半導體層、建構信号互連、鍵合到晶圓、然後翻轉晶圓、露出納米 TSV 和建立功率傳輸網絡的工藝流程。
英特爾和台積電的這一工藝流程将嚴重依賴 EV Group 的晶圓對晶圓鍵合機。
未來，所有中高端 CMOS 圖像傳感器、全 NAND 閃存、全 DRAM 記憶體，以及所有超過 7nm 的先進工藝技術都将嚴重依賴奧地利 EV GROUP 的晶圓上晶圓鍵合技術和多光束掩模來自奧地利 IMS Nanofabrication 的作者。
在這個半導體處在晶片聯盟和高度政治化的時代，如果奧地利願意，可以單槍匹馬地讓 NAND、DRAM、邏輯和 CMOS 圖像傳感器的半導體供應鍊屈服。
但這隻是一個假設的情況，它表明半導體供應鍊在沒有許多國家的情況下無法運作。美國的晶片法案百億美元的半導體補貼都不會建立完整的供應鍊。
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