През февруари 2019 г., годината преди избухването, SIA (Американската асоциация на полупроводниковата индустрия) обяви, че само през 2018 г. е бил продаден рекорден брой чипове" над 1 трилион." Според скорошен доклад в Wall Street Journal, полупроводниците са четвъртият най -търгуван продукт в света, след суровия петрол, рафинираните нефтени продукти и автомобилите.
Това беше последвано от изявлението на президента на САЩ Джо Байдън' изрично изричащо чипове&"инфраструктура"," потвърждавайки, че няма двусмислие относно факта, че полупроводниковите чипове, които са в голямо търсене, са новата обща валута. Способността им да извършват милиони сложни операции и тяхната енергийна ефективност са направили полупроводниците ключов компонент на почти всяка индустрия, движещи световната икономика.
Днес един смартфон има много по -голяма изчислителна мощ от компютъра, който НАСА използва, за да постави човек на Луната през 1969 г. Нещо повече, почти всички нововъзникващи технологии като ИЗКУСТВЕН интелигент, облачни изчисления, квантови изчисления, напреднали безжичните мрежи, блокчейн приложенията, добивът на биткойни, 5G, Интернет на нещата, самоуправляващите се автомобили, дронове, роботиката, игрите и носимите устройства се управляват от тези дискретни технологии. Но много сложни полупроводници. Според нов доклад на Juniper Research броят само на устройствата Iot ще достигне 46 милиарда до края на 2021 г. Всяко от тези устройства ще се захранва от полупроводник.
Полупроводниците са от решаващо значение за високоизчислителните приложения в електрониката и производството, селското стопанство, здравеопазването, инфраструктурата, развлеченията, телекомуникациите, транспорта, управлението на енергията, военните системи и космическото пространство.
Стълб от множество индустрии
Започнете с най-важното здравеопазване-полупроводниците са неразделна част от клиничните диагностични, терапевтични и следрехабилитационни интервенционни приложения. Полупроводникови устройства като машини за ядрено -магнитен резонанс (ЯМР), пейсмейкъри, апарати за кръвно налягане, анализатори на кръвен газ, безжични монитори за пациенти и вентилатори спасяват човешки животи всеки ден. Някои хирургични процедури се революционизират чрез използването на роботизирани хирургични системи, които поддържат чипове.
Само за грижата за Covid тестовото оборудване, кислородните монитори и почти всички системи за поддържане на живота разчитат на полупроводници. В допълнение, разпространението на ваксини в различните страни, сертифицирането на базата на приложения, дронове, доставящи лекарства за поддържане на живота, осигурявайки постоянен поток от данни във военната стая за COVID-19-всички разчитат на силициеви пластини.
Прогнозите за пазарни проучвания показват, че интегрираните в мрежата безжични устройства за здравеопазване, 3D отпечатване на носими устройства и органи и медицински устройства, оборудвани с полупроводници, ще бъдат ключови фактори за осигуряване на предлагането на нови и креативни подходи в здравеопазването в бъдеще. Глобалният автомобилен пазар на полупроводници беше на стойност 48,13 милиарда долара през 2020 г. и се очаква да достигне 129,17 милиарда долара до 2026 година.
Производителите на автомобили интегрират автомобилни електрически системи, които изискват мощни диоди и регулатори с превъзходна надеждност. Автомобилни полупроводникови икони с различни функции се използват в различни автомобилни продукти, като например навигационни контроли, информационно -развлекателни системи и системи за откриване на сблъсъци. Модерен свързан самоуправляващ се автомобил може лесно да има повече от 3000 чипа с най-новите технологични възможности. В ситуации, при които настоящите пандемични сили&"всичко отдалечено &" - независимо дали за бизнес, учене, забавление или комуникация с приятели и семейство- полупроводниците поддържат техническата инфраструктура, необходима за поддържане на комуникационни мрежи, а не традиционните физически среди.
По време на тази пандемия организациите успяха безпроблемно да преместят операциите си онлайн с помощта на цифрови устройства и технологии, управлявани от полупроводници, и да позволят на хората да работят безопасно и дистанционно без намеса. Тази цифрова трансформация отвори нов свят на възможности за полупроводниковата индустрия
Вози се на чип
Новите технологии, особено Интернет на нещата, изкуствен интелект, разширена и разширена реалност и блокчейн, стават все по -известни в различни индустрии. Тъй като тези приложения привличат повече внимание в целия спектър, необходимостта от специални сензори, интегрални схеми, подобрена памет и подобрени процесори се увеличава.
Много интелигентни градове по света са ангажирани да подобрят драматично градските услуги и критичната гражданска инфраструктура за своите граждани. За да направят това, те трябва да свържат почти всички аспекти на общинската инфраструктура към различни устройства, които от своя страна ще бъдат свързани с отделни лица. Тази взаимосвързана инфраструктура ще се захранва от полупроводници.
Мобилните мрежи от пето поколение са предназначени да свързват почти всички и всичко-машини, предмети и устройства; Осигурете максимална скорост на предаване на данни; Постигнете ултра-ниско забавяне; По -висока надеждност; Огромен капацитет на мрежата; По -висока използваемост и по -унифицирано потребителско изживяване. В основата на това следващо поколение технологии най-модерните полупроводникови чипове с по-малки възли и по-голяма ефективност ще осигурят критични, бързи и високопроизводителни изчисления.
Напредък в полупроводниковите технологии
Разделителната линия между производството на интегрални схеми от среден и среден до висок клас (IC) е 12/16 nm и 7 nm технологични процеси. Те се използват в приложения като централни процесори, графични процесори, изкуствен интелект и в продукти като телевизори, климатици, автомобили, високоскоростни влакове, спътници, промишлени роботи, асансьори и дронове.
Напредъкът в полупроводниковата технология доведе до въвеждането на 5 nm технология, която е по -малка и по -бърза от предишните поколения чипове.
С наскоро IBM представи първата в света' първата технология за производство на 2 nm чипове (45% по -бърза и 75% по -енергийно ефективна от традиционните 7 nm чипове, използвани в много лаптопи и мобилни телефони днес), индустрията се стреми да отключете по -висока производителност и енергийна ефективност в бъдеще.
Сложно производство на чипове
Самото производство на чипове е сложен процес, включващ множество зависимости от държава/регион. От проектирането на чипове до закупуването на основни суровини до производството, монтажа, тестването, опаковането, съхранението и крайната доставка на полупроводници, персонализирани за различни индустрии, процесът може да включва повече от 1000 стъпки и 70 национални гранични пункта. В момента собствената технология и способността за изпълнение от Alpha до Omega зависи от професионални световни лидери като Intel, TSMC и Samsung, както и редица други.
В настоящия глобален контекст Съединените щати, със своите университети от световна класа и инженерни таланти и екосистема, ориентирана към пазара, предлагат повечето от интензивните дейности на R& D като автоматизация на електронно проектиране, основна интелектуална собственост, чип проектиране и модерно производствено оборудване и капиталови инвестиции.
Региони като Тайван, континентален Китай и Южна Корея са водещи в производството на вафли, функции, които изискват значителни капиталови инвестиции, силна инфраструктура и квалифицирана работна ръка. Тайван също е лидер в функциите за сглобяване, опаковане и тестване на полупроводници, следван от Китай и Малайзия, които са с по -малко умения и капиталоемки.
Глобална криза с чипове
Кризата с COVID-19 доведе до широко разпространен недостиг на чипове по целия свят, отваряйки дупки в глобалната верига за доставки на полупроводници и излагайки на риск много технологии и продукти, критични за ежедневието ни.
Основните причини за този недостиг включват недостатъчно инвестиране в капацитет на вафли през предходни години, прекъсвания на веригата на доставки поради пандемията COVID-19, увеличаване на търсенето на нови технологии като изкуствен интелект и електрически превозни средства и повишено търсене на работа от дома (WFH) .
Като добавим към това засушаването в Тайван (някои от най-големите и най-напредналите високотехнологични леярни в света' разчитат на водоемки производствени процеси за разпределението им на вода) и нарастващата геополитическа несигурност относно търговията с Китай.
Път напред
Добрата новина е, че няколко създатели, включително TSMC, Intel и GXIC, инвестират милиарди долари за надграждане на оборудването и изграждане на нови производствени линии, за да посрещнат нарастващото търсене и недостиг на предлагане за" богат на функции" ; чипс.
TSMC наскоро представи най-голямата инвестиция в индустрията' заделя 100 млрд. Долара през следващите три години за увеличаване на капацитета. Intel обеща 20 милиарда долара за два обекта в Аризона и казва, че ще поеме допълнителни инвестиционни ангажименти тази година. Samsung Electronics от Южна Корея' задели 116 млрд. Долара инвестиции до 2030 г., за да диверсифицира производството си на чипове.
Индия също финализира плановете си за масово производство на полупроводникови чипове като част от своя" Make in India" програма. Страната предлага повече от 1 милиард долара в брой на всяка компания за полупроводници, която създава производствено звено в страната. Чиповете, произведени на местно ниво, ще бъдат обозначени като" надеждни източници" и може да се използва в продукти, вариращи от камери за видеонаблюдение до 5G оборудване. През декември Индия покани" изразяване на интерес" от производителите на чипове относно създаването на производствени единици в страната или придобиването на такива звена.
Целта е' постигане на самодостатъчност в производството на полупроводници, осигуряване на по-добър контрол върху сигурността на данните и предотвратяване на държавата по целия свят да бъде държана под изкуп от конкретни членове на съществуващата верига за доставка на полупроводници.
Ясно е, че полупроводниците променят правилата на играта в нашия модерен, бързо развиващ се свят. Ясно е, че полупроводниковата индустрия е изправена пред нови предизвикателства. За да бъде по -ясно, правителствата по света сега са в режим на управление на кризи и в близко бъдеще полупроводниците ще получат&"критична инфраструктура [GG" quot; статут в повечето страни.