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PCB制造能力和制造工厂：展望未来
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发布时间：
2024-09-13
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随着需求不断增加，大规模建设制造厂的可行性受到质疑，提前考虑新项目和新法规是值得的。 PCB 制造公司及其 OEM 合作伙伴不仅需要关注机会，还需要关注组件过时的潜在问题。 PCB 测试将在 2023 年继续带来独特的挑战，请考虑使用我们的免费资源来帮助您处理这些问题。
PCB 组装能力的世界正在迅速变化，预测者预计 PCB 制造能力将在未来 10 年内不断扩大。全球 PCB 市场预计将实现 5.6% 的复合年增长率，从 2019 年的 639 亿美元达到 2025 年的 901 亿美元。
这种快速的发展需要快速改变和改进生产流程和能力，以及建立建筑所需半导体的新制造工厂。
《芯片与科学法案》是一项开创性的立法，它有可能彻底改变我们使用技术改善生活的方式。该法案旨在让美国在曾经由美国率先发起竞争的市场上成为更强大的竞争对手。
机器人技术和更小的芯片为手持电子设备提供更多电力意味着 PCB 制造能力的不断变化。事实上，预计到本世纪末，半导体将成为一个价值 1 万亿美元的产业。
然而，这对于幕后的 PCB 意味着什么呢?
虽然 PCB 制造公司发现高性能半导体生产所需的 PCB 需求量非常大，但这些 PCB 并未被优先考虑在自己的机器上生产。新的制造厂已被选为生产汽车或电子行业的半导体。那么制造这些半导体所需的机器人和其他机器又在哪里呢?
芯片和科学法案：追踪数据
2022 年《芯片与科学法案》由参议员查克·舒默和丽莎·穆尔科斯基于 2021 年提出，该法案建立了三个旨在加强美国半导体产业的计划：
美国芯片计划，该计划将为企业投资先进芯片技术提供激励。
美国科学计划，将资助新兴技术的研究和开发
创新基金，将提供补助金来鼓励重点行业的创新。
该法案通过提供投资尖端技术和研究的激励措施，旨在确保美国在技术进步和 PCB 制造能力方面保持全球竞争力。
该计划将在未来 10 年内拨款 2800 亿美元：
2000亿美元用于科学研发和商业化；
520 亿美元用于半导体制造、研发和劳动力发展；
240亿美元用于芯片生产；
30 亿美元用于尖端技术和无线供应链项目；
《CHIPS法案》还向美国国防部拨款20亿美元，用于资助微电子研究、制造和劳动力培训。另外5亿美元将拨给美国国务院，用于与外国政府合作伙伴协调半导体供应链安全。
此外，15亿美元将支持美国2020年电信法案，旨在增强开放式RAN(无线接入网络)5G网络软件和硬件供应链的竞争力。
投入运营：新的 PCB 工厂会带来不同吗?
半导体制造在美国越来越受到关注，也越来越重要。一些公司已经开始努力巩固自己的立足点。
该工厂预计将为该地区带来 600 个就业岗位，到 2029 年将达到满负荷状态。计划到 2024 财年将其收入提高到 15 亿美元，部分原因是与北卡罗来纳州工厂相比，莫霍克谷工厂的芯片产量要大得多。汽车行业的半导体是莫霍克谷工厂的主要重点。。
该工厂的规划和融资问题已经存在了几十年。决定性因素可能是纽约州提供了一笔补助金，以支付该工厂 5 亿美元建设费用的一半。
人们寄希望于引发一场新的电子制造革命，将计算机芯片生产带回其诞生地。然而，这些希望可能没有充分考虑到这样一个事实：当前的技术之所以先进，是因为它是由一系列跨国公司生产的。事实上，成千上万家公司为推动技术进步的供应链做出了贡献。
竞争也依然激烈，因为台湾也在试图提高半导体产量。台湾芯片制造商台积电目前负责生产 92%先进的半导体，在制造小晶体管的竞争中胜出。台积电生产的芯片晶体管宽度不到 10 纳米。
半导体制造和加工工厂建设
PCB 制造和半导体制造过程都必须小心处理——这意味着涉及更多自动化，以及更多的建筑施工和生产线设置成本。依赖机器人的半导体芯片制造过程需要洁净室以避免任何污染。
生产过程中一个特别重要的部分是光刻，在这个过程中，微小的图案被印制到芯片上。另一个机器人成功的关键步骤是沉积，在这个过程中，金属层被添加到碳化硅上。
这两个过程都依赖于半导体制造自动化，以尽量减少人与敏感元件的接触。虽然这些步骤由洁净室外的人员仔细监控，但并没有直接的人工参与。
建设成本和场地要求
建造半导体制造厂需要战略和足够的资金支持才能完成整个过程。制造厂的建设成本从 10 亿美元到 200 亿美元不等——具体取决于芯片的复杂程度。
首先，制造工厂的选址必须满足几个关键要求：
靠近可靠电源；
靠近大片水域；
不要靠近机场或断层线，因为定期振动会破坏机械的精度。
该工厂还会产生碳排放和废水，因此最好将其建在远离社区的地方。
供应链问题也一直存在。芯片生产有时需要多达 1.000 个步骤，零部件需要跨越 70 个国家的边境。一次中断就可能延迟发布，因为通常没有其他选择。
至于芯片制造所需的专用供应品，选择也很有限。半导体设备制造商都是专业制造商，有时仅仅因为所需的复杂功能就形成了市场垄断。荷兰只有一家公司生产所需的专用光刻工具。与此同时，乌克兰有两家公司提供氖气，这是该工艺的另一个重要组成部分。
技术复兴蓄势待发，美国空中跟进
在相当长的一段时间内，科技领域中半导体和 PCB 的需求将保持旺盛，供应却不会增加。关于新建工厂的预测很多，但这些重大项目的可行性降低了实现的可能性。
提前规划，大限度提高 PCB 制造能力
随着需求不断增加，大规模建设制造厂的可行性受到质疑，提前考虑新项目和新法规是值得的。 PCB 制造公司及其 OEM 合作伙伴不仅需要关注机会，还需要关注组件过时的潜在问题。 PCB 测试将在 2023 年继续带来独特的挑战，请考虑使用我们的免费资源来帮助您处理这些问题。
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