Besi incasseert chipdip laconiek en ziet forse groei

René Raaijmakers
Leestijd: 6 minuten

Orders voor geavanceerde chipverpakkingsmachines van Intel en TSMC jagen de omzet van BE Semiconductor Industries (Besi) aan. De backend-equipmentleverancier gebruikt de huidige dip om een aanloop te nemen voor een jaaromzet boven de één miljard euro in de komende upswing.

In de huidige milde chiprecessie lijkt Besi eindelijk de golf te pakken waarvoor het al twintig jaar investeert. Na de millenniumwisseling nam het bedrijf uit Duiven vier kleinere machinebouwers over die gespecialiseerd waren in geavanceerde verbindingstechnieken voor chips, zoals flipchip. Die investering zorgde de afgelopen tien jaar voor goede cijfers en gaat zich de komende jaren dubbel en dwars uitbetalen.

Want de halfgeleidermarkt staat voor een gedaanteverwisseling waarop Besi gaat meeliften. De grote chipfabrikanten Intel, Samsung en TSMC investeren momenteel fors in eigen backend- en middle-endfabrieken. De eisen in precisie en schoon werken nemen toe, inclusief de kapitaalinvesteringen die nodig zijn voor verpakken van high-end chips.

Ook geheugenchipfabrikanten Micron Technology, Samsung en SK Hynix gaan eigen verpakkingslijnen opzetten voor het topsegment van de snelle geheugens voor datacentra. Het zijn schone, dure fabrieken waarin dit soort spelers relatief dure machines zullen plaatsen. Door de forse groei in deze geavanceerde chipassemblage verwacht Besi zijn omzet de komende jaren boven de één miljard euro uit te kunnen tillen.

Mijlenver voor

Met de technologie uit de vier acquisities en het vertrouwen van grote klanten als Intel en TSMC was Besi de afgelopen jaren in staat om machinelijnen op te tuigen voor hybrid bonding, wafer-level assembly en thermal compression bonding (tcb). De eerste technologie ontwikkelde het Duivense bedrijf samen met Applied Materials. Doordat het daarin acht jaar geleden al instapte, op verzoek van TSMC, ligt Besi mijlenver voor op concurrenten Kulicke & Soffa en ASM PT. Intel neemt de hybrid bonding-machines ook af. Besi-ceo Richard Blickman verwacht daarvoor nog voor het einde van dit jaar een grote order. In tcb loopt Besi achter, maar het maakt nu een inhaalslag op zijn twee rivalen.

Maar het is vooral hybrid bonding dat tot de verbeelding spreekt. Voor dit proces tuigen Intel en TSMC momenteel grote fabrieken op. Besi en Applied gaan er de machines voor leveren. De verbindingstechnologie zal een nieuwe impuls geven aan de systeemintegratie van halfgeleiders. Misschien moeten we spreken van een revolutie.

TSMC fabriceert de chips voor AMD’s Epyc-microprocessoren voor servers en stopt ze vervolgens in één verpakking. In de eerste generatie (2017) waren vier geavanceerde flipchipplaatsingen nodig, de tweede generatie (2019) vroeg negen flipchipplaatsingen. Voor de onlangs op de markt gebrachte vierde generatie (Genoa) zijn vijftig plaatsingen nodig, waaronder hybrid bonding-stappen. Foto: AMD

Hybrid bonding maakt namelijk verregaande miniaturisatie mogelijk in chipverpakkingen, met een duizendvoudige verhoging van het aantal contacten tussen chips, tot tienduizend per vierkante millimeter en meer. Met de grenzen in lithografische krimp in zicht kijken vooral de chipfabrikanten in het meest geavanceerde segment, zoals Intel, Micron, Samsung, SK Hynix en TSMC, naar dit soort technologie om de honger naar rekenkracht en geheugen te blijven stillen.

Besi heeft in Singapore met Applied Materials een procesontwikkelcentrum voor hybrid bonding opgezet. De Amerikanen leveren de apparatuur om de chips vlak en schoon te maken, Besi stapelt de silicium dies met een precisie van 10 tot 15 nanometer op elkaar. Daarbij maken de koperen contactvlakjes direct verbinding met elkaar zonder dat er soldeer aan te pas komt. Andere verpakkingsprocessen als flipchip en tcb hebben reflowprocessen op hoge temperatuur nodig om de contacten met vloeibaar tin te bevochtigen.

Zonder soldeertin

De afwezigheid van soldeertin bij hybrid bonding is een van de redenen voor de potentieel verregaande contactdichtheid. Daardoor worden schoon werken en de plaatsingsnauwkeurigheid de limiterende factor. Voor hybrid bonding-productielijnen is een omgeving nodig die vergelijkbaar is met frontend chipfabricageprocessen.

Dit jaar en volgend jaar moet hybrid bonding zich bewijzen bij Intel en TSMC. De jaren daarna volgen hogere volumes. Besi zegt de afgelopen twee jaar voorbereidingen te hebben getroffen om de productie op te kunnen schalen naar 180 hybrid-bonders. Dat is het niveau dat klanten verwachten af te nemen als de technologie algemeen is omarmd. De machines leveren tussen de 2 en 2,5 miljoen euro per stuk op.

Afgelopen juli, op Semicon West in San Francisco, bevestigden Besi’s belangrijkste eindklanten AMD en Qualcomm (waarvoor TSMC produceert) en Intel dat de fabricageprocessen voor hun microprocessoren op schema liggen. De huidige tests verlopen voorspoedig, komend jaar verwachten ze massaproductie te kwalificeren en in 2025 massaproductie van microprocessoren te starten.

Omvangrijke order Intel

Dit jaar nog levert Besi meerdere hybrid-bondingmachines aan TSMC. Blickman verwacht nog voor het einde van het jaar een omvangrijke order van Intel voor het opzetten van de eerste hybrid bonding-productiecapaciteit, boven op de reeds geïnstalleerde systemen. ‘We hebben het over een frontend omgeving’, zei Blickman om erop te wijzen dat die meer tijd vraagt dan een reguliere backendfabriek. ‘De belangrijkste boodschap is dat het perfect op schema ligt.’

Blickman verwacht dat de technologie in 2026 ook in snelle geheugens voor onder meer datacentra zal doordringen. Deze zogenaamde high-bandwidth memories (hbm) bestaan uit gestapelde drams met een snelle verbinding naar de sram-geheugens op grafische processoren. Het is een markt waarvan Morder Intelligence voorspelt dat die zal toenemen, van 2 miljard dolar dit jaar naar 6,3 miljard in 2028. Grootste producenten zijn Micron, Samsung en SK Hynix. In San Francisco ving Blickman overigens geluiden op dat deze markt haast heeft en dat hybrid bonding eerder in hbm-productie zou kunnen doordringen. ‘Er is een enorme drive in de industrie om nieuwe-generatie-systemen te ontwikkelen met hybrid bonding’, aldus Blickman bij de presentatie van de afgelopen kwartaalcijfers.

Bodem bereikt

Bij de kwartaalresultaten zei Blickman dat de markt voor assemblageapparatuur in het tweede kwartaal de bodem bereikte. Na de sterke daling die vanaf de zomer van 2022 werd ingezet, ziet Besi de bezettingsgraad van zijn machines bij klanten stijgen, al wilde de ceo niet zeggen of er sprake is van een seizoensgebonden verschijnsel of structurele trend.

Traditioneel is de backend-equipmentmarkt erg conjunctuurgevoelig. Besi kon de afgelopen en huidige recessie echter positieve winstcijfers blijven noteren. In het afgelopen tweede kwartaal – dat de Besi-ceo beschrijft als de bodem – steeg de omzet van het bedrijf naar 162,5 miljoen euro, 22 procent hoger ten opzichte van het eerste kwartaal. De nettowinst kwam neer op 52,6 miljoen euro, ruim de helft hoger dan een kwartaal eerder.

Voor het derde kwartaal is Besi echter minder positief, maar Blickman, de veteraan die intussen drie decennia leiding geeft aan het beursgenoteerde bedrijf, verwacht dat de omzet van zijn bedrijf in het vierde kwartaal weer met dubbele cijfers zal toenemen, vooral door de levering van machines voor hybrid bonding en wafer-level packaging-processen voor de high-end.

Afgaande op de traditionele cycli voor assemblageapparatuur verwacht Blickman een opleving na het derde kwartaal van dit jaar. Dat is in lijn met wat analisten verwachten voor de backend-markt. Techinsights verwacht volgend jaar en in 2025 weer significante groei voor de eindgebruikersmarkten van Besi’s klanten, als automotive, mobiele telefoons en datacentra.

Aan de ene kant wordt Besi sterk geleefd door de sterk cyclische backend-markt. In downturns brengt het zijn personeelsbestand terug – in 2022 nog met 322, totaal 15 procent van de medewerkers. Aan de andere kant begint het bedrijf trekken te krijgen van frontend-machinebouwers die traditioneel sterk inzetten op research en ontwikkeling. Om de komende generaties systemen voor hybrid bonding en assemblage op waferniveau te kunnen ontwikkelen, verhoogt Besi zijn r&d-investeringen. Op dit moment stopt het 16 tot 17 miljoen euro per kwartaal – een tiende van de omzet – in onderzoek en ontwikkeling.

De activiteiten op het gebied van hybrid bonding namen in de eerste helft van 2023 aanzienlijk toe, vooral voor het kwalificeren en testen van processen voor de komende generaties chipverpakkingen voor met name datacenters, kunstmatige intelligentie, chips voor mobieltjes en geheugens met hoge bandbreedte. ‘De vooruitzichten voor groei in assemblage op waferniveau nemen elk kwartaal toe’, aldus Blickman.

Besi voltooide in Singapore onlangs een cleanroomfaciliteit om de procesontwikkeling van hybrid bonding te ondersteunen. Daarnaast opent het eind dit jaar een vestiging in Vietnam en heeft het een bedrijf opgericht in India om de toenemende vraag naar de assemblage van mobieltjes in dat land te ondersteunen. Naast Europa, Japan en de VS heeft ook India een omvangrijke subsidieregeling opgezet om de toeleverketen voor halfgeleiders daar op te bouwen. AMD kondigde afgelopen juli aan dat het 400 miljoen dollar gaat steken om zijn grootste designcentrum op te zetten in Bengaluru.

Besi verwacht dit kwartaal nog een daling van de omzet met 20 tot 30 procent te moeten incasseren ten opzichte van het tweede kwartaal ‘als gevolg van typische seizoenspatronen en de huidige dip.’