I februar 2019, året før udbruddet, meddelte SIA (Semiconductor Industry Association of America), at der alene i 2018 var solgt et rekordstort antal chips &, over 1 billion." Ifølge en nylig rapport i Wall Street Journal er halvledere det fjerde mest handlede produkt i verden efter råolie, raffinerede olieprodukter og biler.
Dette blev efterfulgt af USA's præsident Joe Biden' s erklæring, der eksplicit kaldte chips" infrastruktur," bekræfter, at der ikke er nogen tvetydighed om, at halvlederchips, som er meget efterspurgte, er den nye fælles valuta. Deres evne til at udføre millioner af komplekse operationer og deres energieffektivitet har gjort halvledere til en nøglekomponent i næsten alle brancher, der driver den globale økonomi.
I dag har en smartphone langt mere computerkraft end computeren, NASA plejede at sætte en mand på månen i 1969. Hvad mere er, næsten alle nye teknologier såsom ARTIFICIAL intelligence, cloud computing, quantum computing, avanceret trådløse netværk, blockchain-applikationer, bitcoin mining, 5G, tingenes internet, selvkørende biler, droner, robotik, spil og wearables er drevet af disse diskrete teknologier. Men meget komplekse halvledere. Ifølge en ny rapport fra Juniper Research vil antallet af Iot -enheder alene nå 46 milliarder ved udgangen af 2021. Hver af disse enheder vil blive drevet af en halvleder.
Halvledere er kritiske for high-computing applikationer inden for elektronik og fremstilling, landbrug, sundhedspleje, infrastruktur, underholdning, telekommunikation, transport, energistyring, militære systemer og rumfart.
En søjle i flere brancher
Start med det vigtigste sundhedsvæsen-halvledere er en integreret del af kliniske diagnostiske, terapeutiske og post-rehabiliteringsinterventioner. Halvlederanordninger som f.eks. Magnetiske resonansbilledmaskiner (MRI), pacemakere, blodtryksmålere, blodgasanalysatorer, trådløse patientmonitorer og ventilatorer redder liv hver dag. Nogle kirurgiske procedurer revolutioneres ved brug af robotkirurgiske systemer, der understøtter chips.
Alene for Covid -behandling er testudstyr, iltmonitorer og næsten alle livsstøttesystemer afhængige af halvledere. Derudover distribuerer vaccinationer på tværs af lande, app-baseret certificering, droner, der leverer livsstøttende lægemidler, en konstant strøm af data til krigsrummet COVID-19-alt afhænger af siliciumskiver.
Markedsundersøgelsesprognoser tyder på, at webintegrerede trådløse sundhedsudstyr, 3D-print af wearables og organer og medicinsk udstyr udstyret med halvledere vil være nøglefaktorer for at sikre levering af nye og kreative sundhedstilgange i fremtiden. Det globale automobilhalvledermarked var på 48,13 milliarder dollars værd i 2020 og forventes at nå 129,17 milliarder dollar i 2026.
Bilproducenter integrerer elektriske bilsystemer, der kræver overordnede dioder og regulatorer med overlegen pålidelighed. Automotive halvleder -ics med forskellige funktioner bruges i en række forskellige bilprodukter, såsom navigationskontroller, infotainmentsystemer og kollisionsdetektionssystemer. En moderne selvkørende bil kan nemt have mere end 3.000 chips med de nyeste teknologiske muligheder. I situationer, hvor den nuværende pandemi tvinger" alt eksternt" - hvad enten det drejer sig om forretning, studier, underholdning eller kommunikation med venner og familie- halvledere understøtter den tekniske infrastruktur, der er nødvendig for at vedligeholde kommunikationsnetværk, frem for traditionelle fysiske miljøer.
Under denne pandemi var organisationer i stand til problemfrit at flytte deres operationer online ved hjælp af digitale, halvlederdrevne enheder og teknologier og give enkeltpersoner mulighed for at arbejde sikkert og eksternt uden forstyrrelser. Denne digitale transformation har åbnet en ny verden af muligheder for halvlederindustrien
Kører på en chip
Nye teknologier, især tingenes internet, kunstig intelligens, udvidet og udvidet virkelighed og blockchain, er stadig mere fremtrædende i forskellige brancher. Efterhånden som disse applikationer får større opmærksomhed på tværs af spektret, øges behovet for dedikerede sensorer, integrerede kredsløb, forbedret hukommelse og forbedrede processorer.
Mange smarte byer rundt om i verden er forpligtet til dramatisk at forbedre bytjenester og kritisk borgerlig infrastruktur for deres borgere. For at gøre det skal de forbinde næsten alle aspekter af kommunal infrastruktur til en række forskellige enheder, som igen vil blive forbundet til enkeltpersoner. Denne sammenkoblede infrastruktur vil blive drevet af halvledere.
Femte generations mobilnetværk er designet til at forbinde næsten alt og alt-maskiner, objekter og enheder; Giv maksimal datahastighed; Opnå ultra-lav forsinkelse; Højere pålidelighed; Massiv netværkskapacitet; Højere brugervenlighed og en mere samlet brugeroplevelse. Kernen i denne næste generation af teknologi vil banebrydende halvlederchips med mindre noder og større effektivitet give kritisk, hurtig og højtydende computing.
Fremskridt inden for halvlederteknologi
Skillelinjen mellem mid - og mid - to high -end integreret kredsløb (IC) fremstilling er 12/16 nm og 7 nm procesteknologier. De bruges i applikationer såsom centrale behandlingsenheder, grafikbehandlingsenheder, kunstig intelligens og i produkter som fjernsyn, klimaanlæg, biler, højhastighedstog, satellitter, industrirobotter, elevatorer og droner.
Fremskridt inden for halvlederteknologi har introduceret 5 nm teknologi, som er mindre og hurtigere end tidligere generationer af chips.
Med IBM, der for nylig introducerede verdens' s første 2 nm chipfremstillingsteknologi (45% hurtigere og 75% mere energieffektiv end de almindelige 7 nm -chips, der bruges i mange bærbare computere og mobiltelefoner i dag), søger industrien at låse op for højere ydelse og energieffektivitet i fremtiden.
Kompleks chipproduktion
Selve chipproduktion er en kompleks proces, der involverer flere afhængigheder mellem lande/regioner. Fra chipdesign til indkøb af grundlæggende råvarer til fremstilling, samling, test, emballering, opbevaring og endelig levering af halvledere tilpasset forskellige industrier, kan processen involvere mere end 1.000 trin og 70 nationale grænsepunkter. I øjeblikket afhænger den proprietære teknologi og evne til at eksekvere fra Alpha til Omega af professionelle globale ledere som Intel, TSMC og Samsung samt en række andre.
I den nuværende globale kontekst leverer USA med sine universiteter i verdensklasse og ingeniørtalenter og markedsdrevet innovationsøkosystem det meste af R&-intensive aktiviteter såsom elektronisk designautomatisering, kerneintellektuel ejendomsret, chip design og avanceret produktionsudstyr og kapitalinvesteringer.
Regioner som Taiwan, det kinesiske fastland og Sydkorea går forrest i waferfremstilling, funktioner, der kræver betydelige kapitalinvesteringer, stærk infrastruktur og dygtig arbejdskraft. Taiwan er også førende inden for halvledermontering, emballage og testfunktioner efterfulgt af Kina og Malaysia, som er mindre dygtige og kapitalintensive.
Global Chip -krise
COVID-19-krisen har ført til udbredt mangel på chips rundt om i verden, åbning af huller i den globale halvlederforsyningskæde og udsat mange teknologier og produkter, der er kritiske for vores daglige liv.
Hovedårsagerne til denne mangel omfatter underinvestering i wafer-kapacitet i tidligere år, forstyrrelser i forsyningskæden på grund af COVID-19-pandemien, stigende efterspørgsel efter nye teknologier såsom kunstig intelligens og elektriske køretøjer og øget efterspørgsel efter arbejde hjemmefra (WFH) -produkter .
Dertil kommer tørken i Taiwan (nogle af verdens' s største og mest avancerede højteknologiske støberier er afhængige af vandintensive fremstillingsprocesser for deres vandtildeling) og voksende geopolitisk usikkerhed om handelen med Kina.
Vejen frem
Den gode nyhed er, at flere grundlæggere, herunder TSMC, Intel og GXIC, investerer milliarder af dollars for at opgradere udstyr og bygge nye produktionslinjer for at imødekomme stigende efterspørgsel og mangel på udbud til" feature-rich" ; chips.
TSMC afslørede for nylig branchens' s største investering nogensinde og afsatte $ 100 mia. I løbet af de næste tre år for at øge kapaciteten. Intel har lovet 20 milliarder dollar for to websteder i Arizona og siger, at det vil indgå yderligere investeringsforpligtelser i år. Sydkoreas&Samsung Electronics har afsat 116 milliarder dollar i investeringer inden 2030 for at diversificere sin chipproduktion.
Indien er også ved at færdiggøre planer om at masseproducere halvlederchips som en del af sit" Make in India" program. Landet tilbyder mere end 1 milliard dollar i kontanter til hvert halvlederfirma, der opretter en produktionsenhed i landet. Lokalt fremstillede chips vil blive betegnet som" betroede kilder" og kan bruges i produkter lige fra CCTV -kameraer til 5G -udstyr. I december inviterede Indien" interessetilkendegivelser" fra chipmakere om oprettelse af produktionsenheder i landet eller anskaffelse af sådanne enheder.
Det' handler om at opnå selvforsyning i halvlederfremstilling, sikre bedre kontrol med datasikkerhed og forhindre, at lande rundt om i verden holdes til løsesum af bestemte medlemmer af den eksisterende halvlederforsyningskæde.
Det er klart, at halvledere ændrer spillereglerne i vores moderne verden i hurtig bevægelse. Det er klart, at halvlederindustrien står over for nye udfordringer. For at være mere tydelig er regeringer rundt om i verden nu i krisestyringstilstand, og i den nærmeste fremtid vil halvledere få" kritisk infrastruktur" status i de fleste lande.