În februarie 2019, cu un an înainte de izbucnire, SIA (Semiconductor Industry Association of America) a anunțat că numai în 2018 s-a vândut un număr record de jetoane" peste 1 trilion." Potrivit unui raport recent publicat în Wall Street Journal, semiconductorii sunt al patrulea produs cel mai comercializat din lume, după țiței, produse petroliere rafinate și automobile.
Aceasta a fost urmată de declarația președintelui SUA Joe Biden' numind în mod explicit jetoane" infrastructură," confirmând că nu există nicio ambiguitate cu privire la faptul că cipurile semiconductoare, care sunt foarte solicitate, sunt noua monedă comună. Capacitatea lor de a efectua milioane de operațiuni complexe și eficiența lor energetică au făcut din semiconductori o componentă cheie a aproape oricărei industrii, conducând economia globală.
Astăzi, un smartphone are mult mai multă putere de calcul decât computerul folosit de NASA pentru a pune un om pe Lună în 1969. Ce mai mult, aproape toate tehnologiile emergente, cum ar fi inteligența ARTIFICIALĂ, cloud computing, computere cuantice, avansate rețelele fără fir, aplicațiile blockchain, mineritul bitcoin, 5G, Internetul obiectelor, mașinile cu conducere automată, dronele, robotica, jocurile și dispozitivele portabile sunt conduse de aceste tehnologii discrete. Dar semiconductori foarte complexi. Potrivit unui nou raport al Juniper Research, doar numărul de dispozitive Iot va ajunge la 46 miliarde până la sfârșitul anului 2021. Fiecare dintre aceste dispozitive va fi alimentat de un semiconductor.
Semiconductorii sunt esențiali pentru aplicații de înaltă calcul în electronică și producție, agricultură, asistență medicală, infrastructură, divertisment, telecomunicații, transport, managementul energiei, sisteme militare și aerospațială.
Un pilon al mai multor industrii
Începeți cu cea mai importantă asistență medicală - semiconductorii sunt o parte integrantă a aplicațiilor de diagnostic clinic, terapeutic și de intervenție post-reabilitare. Dispozitivele semiconductoare, cum ar fi aparatele de imagistică prin rezonanță magnetică (RMN), stimulatoarele cardiace, monitoarele tensiunii arteriale, analizorii de gaze din sânge, monitoarele fără fir pentru pacienți și ventilatoarele salvează vieți în fiecare zi. Unele proceduri chirurgicale sunt revoluționate prin utilizarea unor sisteme chirurgicale robotizate care susțin cipuri.
Numai pentru îngrijirea Covid, echipamentele de testare, monitoarele de oxigen și aproape toate sistemele de susținere a vieții se bazează pe semiconductori. În plus, distribuția la nivel național a vaccinurilor, certificarea bazată pe aplicații, dronele care livrează medicamente care susțin viața, oferind un flux constant de date către camera de război COVID-19 - toate se bazează pe napolitane de siliciu.
Previziunile cercetărilor de piață sugerează că dispozitivele de asistență medicală fără fir integrate pe web, imprimarea 3D a dispozitivelor portabile și a organelor și dispozitivele medicale echipate cu semiconductori vor fi factori cheie pentru a asigura furnizarea de abordări medicale noi și creative în viitor. Piața mondială a semiconductorilor auto a valorat 48,13 miliarde de dolari în 2020 și se așteaptă să ajungă la 129,17 miliarde de dolari până în 2026.
Producătorii auto integrează sisteme electrice auto care necesită diode de putere și regulatoare cu fiabilitate superioară. Semiconductorii auto cu funcții diferite sunt utilizate într-o varietate de produse auto, cum ar fi comenzile de navigație, sistemele de infotainment și sistemele de detectare a coliziunilor. O mașină modernă cu conducere automată autonomă ar putea avea cu ușurință mai mult de 3.000 de jetoane cu cele mai recente capacități tehnologice. În situațiile în care pandemia actuală forțează" totul de la distanță" - indiferent dacă este vorba de afaceri, studii, divertisment sau comunicare cu prietenii și familia - semiconductorii sprijină infrastructura tehnică necesară pentru întreținerea rețelelor de comunicații, mai degrabă decât mediile fizice tradiționale.
În timpul acestei pandemii, organizațiile au reușit să-și mute lin operațiunile online cu ajutorul dispozitivelor și tehnologiilor digitale, semiconductoare și să permită persoanelor să lucreze în siguranță și la distanță fără interferențe. Această transformare digitală a deschis o nouă lume de oportunități pentru industria semiconductoarelor
Plimbări pe un cip
Tehnologiile emergente, în special Internetul obiectelor, inteligența artificială, realitatea mărită și extinsă și blockchain, sunt din ce în ce mai proeminente în diferite industrii. Pe măsură ce aceste aplicații câștigă mai multă atenție în întreaga gamă, crește nevoia de senzori dedicați, circuite integrate, memorie îmbunătățită și procesoare îmbunătățite.
Multe orașe inteligente din întreaga lume se angajează să îmbunătățească dramatic serviciile urbane și infrastructura civică critică pentru cetățenii lor. Pentru a face acest lucru, trebuie să conecteze aproape toate aspectele infrastructurii municipale la o varietate de dispozitive, care la rândul lor vor fi conectate la persoane. Această infrastructură interconectată va fi alimentată de semiconductori.
Rețelele mobile de generația a cincea sunt concepute pentru a conecta aproape toată lumea și orice - mașini, obiecte și dispozitive; Oferiți viteza de vârf a datelor; Obțineți întârzieri ultra-mici; Fiabilitate mai mare; Capacitate de rețea masivă; Utilizare mai mare și o experiență de utilizator mai unificată. În centrul acestei generații următoare de tehnologie, cipurile de semiconductor de ultimă generație cu noduri mai mici și o eficiență mai mare vor oferi calcule critice, rapide și de înaltă performanță.
Progrese în tehnologia semiconductorilor
Linia de separare între producția de circuite integrate (IC) de la mijlocul la mijlocul și cel înalt este tehnologiile de proces de 12/16 nm și 7 nm. Sunt utilizate în aplicații precum unități centrale de procesare, unități de procesare grafică, inteligență artificială și în produse precum televizoare, aparate de aer condiționat, automobile, trenuri de mare viteză, sateliți, roboți industriali, ascensoare și drone.
Progresele în tehnologia semiconductorilor au introdus tehnologia de 5 nm, care este mai mică și mai rapidă decât generațiile anterioare de cipuri.
Odată cu introducerea recentă de către IBM a primei tehnologii de fabricație a cipurilor de 2 nm din lume&# 45 (cu 45% mai rapidă și cu 75% mai eficientă din punct de vedere energetic decât cipurile principale de 7 nm utilizate în multe laptopuri și telefoane mobile de astăzi), industria caută deblocați performanțe mai mari și eficiență energetică în viitor.
Producție complexă de cipuri
Producția de cipuri în sine este un proces complex care implică dependențe multiple de țară / regiune. De la proiectarea cipurilor la achiziționarea de materii prime de bază până la fabricarea, asamblarea, testarea, ambalarea, depozitarea și livrarea finală a semiconductoarelor personalizate pentru diferite industrii, procesul poate implica mai mult de 1.000 de pași și 70 de puncte de frontieră naționale. În prezent, tehnologia proprietară și capacitatea de a executa de la Alpha la Omega depind de lideri mondiali profesioniști precum Intel, TSMC și Samsung, precum și de un număr de alții.
În contextul global actual, Statele Unite, cu universitățile și talentul ingineresc de talie mondială și ecosistemul de inovare bazat pe piață, oferă cea mai mare parte a activităților intensive R &; D, cum ar fi automatizarea proiectării electronice, proprietatea intelectuală de bază, cipurile proiectare și echipamente avansate de fabricație și investiții de capital.
Regiuni precum Taiwan, China continentală și Coreea de Sud sunt lideri în producția de napolitane, caracteristici care necesită investiții semnificative de capital, infrastructură puternică și forță de muncă calificată. Taiwan este, de asemenea, un lider în funcțiile de asamblare, ambalare și testare a semiconductoarelor, urmat de China și Malaezia, care necesită mai puține abilități și necesită capital.
Criza globală a cipurilor
Criza COVID-19 a condus la o penurie largă de cipuri în întreaga lume, deschizând găuri în lanțul global de aprovizionare cu semiconductori și punând în pericol numeroase tehnologii și produse esențiale pentru viața noastră de zi cu zi.
Principalele motive pentru această penurie includ subinvestirea în capacitatea de napolitane din anii precedenți, întreruperile lanțului de aprovizionare datorate pandemiei COVID-19, creșterea cererii de noi tehnologii, cum ar fi inteligența artificială și vehiculele electrice, și cererea crescută de produse de lucru de la domiciliu (WFH) .
Adăugați la acea secetă din Taiwan (unele dintre cele mai mari și mai avansate turnătorii de înaltă tehnologie din lume&se bazează pe procese de fabricație intensive în apă pentru alocarea apei) și incertitudine geopolitică în creștere în ceea ce privește comerțul cu China.
Pas înainte
Vestea bună este că mai mulți fondatori, inclusiv TSMC, Intel și GXIC, investesc miliarde de dolari pentru modernizarea echipamentelor și construirea de noi linii de producție pentru a satisface cererea crescândă și lipsa de aprovizionare pentru" bogat în caracteristici" ; chipsuri.
TSMC a dezvăluit recent cea mai mare investiție din industrie &, alocând 100 de miliarde de dolari în următorii trei ani pentru a spori capacitatea. Intel a promis 20 de miliarde de dolari pentru două site-uri din Arizona și spune că va lua noi angajamente investiționale în acest an. Samsung Electronics din Coreea de Sud&# 39 a alocat investiții de 116 miliarde de dolari până în 2030 pentru a-și diversifica producția de cipuri.
India finalizează, de asemenea, planurile de producere în masă a cipurilor semiconductoare ca parte a" Make in India" program. Țara oferă mai mult de 1 miliard de dolari în numerar fiecărei companii de semiconductori care înființează o unitate de producție în țară. Jetoanele fabricate local vor fi desemnate ca" surse de încredere" și poate fi utilizat în produse, de la camere CCTV până la echipamente 5G. În decembrie, India a invitat" expresii de interes" de la producătorii de cipuri despre înființarea de unități de producție în țară sau achiziționarea unor astfel de unități.
& # 39; totul se referă la obținerea autosuficienței în fabricarea semiconductoarelor, asigurând un control mai bun asupra securității datelor și împiedicând țările din întreaga lume să fie ținute până la răscumpărare de către membrii specifici ai lanțului de aprovizionare cu semiconductori existent.
Este clar că semiconductorii schimbă regulile jocului în lumea noastră modernă, în mișcare rapidă. În mod clar, industria semiconductoarelor se confruntă cu noi provocări. Pentru a fi mai clari, guvernele din întreaga lume sunt acum în modul de gestionare a crizelor, iar în viitorul apropiat semiconductorii vor câștiga" infrastructură critică" statutul în majoritatea țărilor.