Veebruaris 2019, aasta enne haiguspuhangut, teatas SIA (Semiconductor Industry Association of America), et ainuüksi 2018. aastal müüdi rekordarv kiipe&", mis ületas 1 triljoni." Wall Street Journali värske aruande kohaselt on pooljuhid maailmas toornafta, rafineeritud naftasaaduste ja autode järel enim müüdud toode maailmas.
Sellele järgnes USA presidendi Joe Bideni&avaldus, milles nimetati kiibid sõnaselgelt infrastruktuuriks&"; kinnitades, et pole kahtlust selles, et suure nõudlusega pooljuhtkiibid on uus ühisraha. Nende võime teha miljoneid keerukaid toiminguid ja energiatõhusus on muutnud pooljuhid peaaegu iga tööstusharu võtmekomponendiks, mis juhib maailmamajandust.
Tänapäeval on nutitelefonil palju suurem arvutusvõimsus kui arvutil, mida NASA kasutas 1969. aastal inimese Kuule laskmiseks. Veelgi enam, peaaegu kõik tärkavad tehnoloogiad, näiteks KUNSTLIK luure, pilvandmetöötlus, kvantarvutus, arenenud traadita võrgud, plokiahelarakendused, bitcoini kaevandamine, 5G, asjade internet, isesõitvad autod, droonid, robootika, mängud ja kantavad seadmed on need diskreetsed tehnoloogiad. Kuid väga keerulised pooljuhid. Juniper Researchi uue aruande kohaselt jõuab 2021. aasta lõpuks ainuüksi Iot -seadmete arv 46 miljardini. Kõiki neid seadmeid toidab pooljuht.
Pooljuhid on kriitilise tähtsusega elektroonikas ja tootmises, põllumajanduses, tervishoius, infrastruktuuris, meelelahutuses, telekommunikatsioonis, transpordis, energiahalduses, sõjaväesüsteemides ja kosmoses.
Mitme tööstusharu tugisammas
Alustage kõige olulisemast tervishoiuteenusest-pooljuhid on kliiniliste diagnostiliste, terapeutiliste ja rehabilitatsioonijärgsete sekkumisrakenduste lahutamatu osa. Pooljuhtseadmed, nagu magnetresonantstomograafia (MRI) masinad, südamestimulaatorid, vererõhumõõtjad, veregaasianalüsaatorid, traadita patsiendimonitorid ja ventilaatorid päästavad iga päev elusid. Mõningaid kirurgilisi protseduure muudavad murrangulised kiibid toetavate robotkirurgiliste süsteemide kasutamine.
Ainuüksi Covid -hoolduse jaoks sõltuvad testimisseadmed, hapnikumonitorid ja peaaegu kõik elutoetussüsteemid pooljuhtidest. Lisaks tuginevad ränivahvlitele vaktsiinide riikidevaheline levitamine, rakendustel põhinev sertifitseerimine, droonid, mis toimetavad elutoetavaid ravimeid, pakkudes pidevat andmevoogu COVID-19 sõjaruumi.
Turu-uuringute prognoosid näitavad, et veebis integreeritud traadita tervishoiuseadmed, kantavate ja elundite 3D-printimine ning pooljuhtidega varustatud meditsiiniseadmed on võtmetegurid, mis tagavad uute ja loominguliste tervishoiuteenuste pakkumise tulevikus. Ülemaailmne autotööstuse pooljuhtide turg oli 2020. aastal väärt 48,13 miljardit dollarit ja 2026. aastaks peaks see jõudma 129,17 miljardi dollarini.
Autotootjad integreerivad suurepärase töökindlusega elektrisüsteeme, mis vajavad toite dioode ja regulaatoreid. Erinevate funktsioonidega autotööstuse pooljuhte kasutatakse erinevates autotoodetes, näiteks navigeerimisseadmetes, teabe- ja meelelahutussüsteemides ning kokkupõrke tuvastamise süsteemides. Kaasaegsel ühendatud isesõitval autol võib kergesti olla üle 3000 kiibi, millel on uusim tehnoloogia. Olukordades, kus praegused pandeemiajõud&", kõik eemalt &"; - kas äri-, õppe-, meelelahutus- või sõprade ja perega suhtlemiseks- pooljuhid toetavad sidevõrkude hooldamiseks vajalikku tehnilist infrastruktuuri, mitte traditsioonilist füüsilist keskkonda.
Selle pandeemia ajal suutsid organisatsioonid digitaalsete, pooljuhtidega juhitavate seadmete ja tehnoloogiate abil sujuvalt oma tegevust veebis liigutada ning võimaldada inimestel ohutult ja kaugjuhtimiseta töötada. See digitaalne ümberkujundamine on avanud pooljuhtide tööstusele uue võimaluste maailma
Sõidab kiibil
Arenevad tehnoloogiad, eriti asjade internet, tehisintellekt, laiendatud ja laiendatud reaalsus ning plokiahel, on erinevates tööstusharudes üha enam esile tõstetud. Kuna need rakendused saavad kogu spektris rohkem tähelepanu, suureneb vajadus spetsiaalsete andurite, integraallülituste, mälu ja täiustatud protsessorite järele.
Paljud nutikad linnad üle maailma on pühendunud oma kodanike jaoks linnateenuste ja kriitilise kodanikuinfrastruktuuri järsule täiustamisele. Selleks peavad nad ühendama peaaegu kõik kohaliku omavalitsuse infrastruktuuri aspektid mitmesuguste seadmetega, mis omakorda ühendatakse üksikisikutega. Seda omavahel ühendatud infrastruktuuri toidavad pooljuhid.
Viienda põlvkonna mobiilivõrgud on loodud ühendama peaaegu kõiki ja kõike-masinaid, esemeid ja seadmeid; Andmete tippkiiruse pakkumine; Saavutage ülimadal viivitus; Suurem töökindlus; Suur võrgu läbilaskevõime; Suurem kasutusmugavus ja ühtsem kasutuskogemus. Selle järgmise põlvkonna tehnoloogia keskmes on väiksemate sõlmede ja suurema efektiivsusega tipptasemel pooljuhtkiibid, mis pakuvad kriitilist, kiiret ja suure jõudlusega andmetöötlust.
Edusammud pooljuhttehnoloogias
Eraldusjoon keskmise ja keskmise kuni kõrgekvaliteedilise integraallülituse (IC) tootmise vahel on 12/16 nm ja 7 nm protsessitehnoloogiad. Neid kasutatakse sellistes rakendustes nagu keskprotsessorid, graafikaprotsessorid, tehisintellekt ja sellistes toodetes nagu televiisorid, kliimaseadmed, autod, kiirrongid, satelliidid, tööstusrobotid, liftid ja droonid.
Pooljuhttehnoloogia edusammudes on kasutusele võetud 5 nm tehnoloogia, mis on väiksem ja kiirem kui eelmiste põlvkondade kiibid.
Kuna IBM tutvustas hiljuti maailma esimest [2G] kiipide tootmistehnoloogiat (45% kiirem ja 75% energiatõhusam kui tavalised 7 nm kiibid, mida tänapäeval paljudes sülearvutites ja mobiiltelefonides kasutatakse), soovib tööstus tulevikus suuremat jõudlust ja energiatõhusust.
Kompleksne kiipide tootmine
Kiipide tootmine ise on keeruline protsess, mis hõlmab mitut riigi/piirkonna sõltuvust. Alates kiipide projekteerimisest kuni põhitooraine hankimiseni kuni erinevate tööstusharude jaoks kohandatud pooljuhtide tootmise, kokkupaneku, testimise, pakendamise, ladustamise ja lõpliku tarnimiseni võib protsess hõlmata rohkem kui 1000 sammu ja 70 riigipiiri. Praegu sõltub patenteeritud tehnoloogia ja teostusvõime alates alfa kuni omega nii professionaalsetest ülemaailmsetest juhtidest nagu Intel, TSMC ja Samsung kui ka paljudest teistest.
Praeguses globaalses kontekstis pakub Ameerika Ühendriigid oma maailmatasemel ülikoolide, inseneritalendi ja turupõhise innovatsiooni ökosüsteemiga enamikku teadus- ja arendustegevuse intensiivsetest tegevustest, nagu elektrooniline disaini automatiseerimine, põhiline intellektuaalomand, kiip disain, täiustatud tootmisseadmed ja kapitaliinvesteeringud.
Sellised piirkonnad nagu Taiwan, Mandri -Hiina ja Lõuna -Korea on juhtivad vahvlite tootmises, mis nõuab märkimisväärseid kapitaliinvesteeringuid, tugevat infrastruktuuri ja kvalifitseeritud tööjõudu. Taiwan on ka pooljuhtide kokkupaneku-, pakendamis- ja testimisfunktsioonide liider, järgnevad Hiina ja Malaisia, mis on vähem oskusi ja kapitalimahukad.
Ülemaailmne kiibikriis
COVID-19 kriis on toonud kaasa laialdase kiipide puuduse kogu maailmas, avanud augud ülemaailmses pooljuhtide tarneahelas ning seadnud ohtu paljud meie igapäevaelule olulised tehnoloogiad ja tooted.
Selle puuduse peamisteks põhjusteks on varasemate aastate alainvesteeringud vahvlivõimsusse, tarneahela katkestused COVID-19 pandeemia tõttu, kasvav nõudlus uute tehnoloogiate, näiteks tehisintellekti ja elektrisõidukite järele, ning suurenenud nõudlus kodust töö (WFH) toodete järele. .
Lisage sellele põud Taiwanis (mõned maailma' suurimad ja arenenumad kõrgtehnoloogilised valukojad tuginevad vee eraldamisel veemahukatele tootmisprotsessidele) ja kasvav geopoliitiline ebakindlus Hiinaga kauplemise suhtes.
Edasi
Hea uudis on see, et mitmed asutajad, sealhulgas TSMC, Intel ja GXIC, investeerivad miljardeid dollareid seadmete uuendamiseks ja uute tootmisliinide ehitamiseks, et rahuldada kasvavat nõudluse ja pakkumise puudust&"funktsioonirikka &" jaoks ; laastud.
TSMC avalikustas hiljuti tööstuse kõigi aegade suurima investeeringu, eraldades järgmise kolme aasta jooksul tootmisvõimsuse suurendamiseks 100 miljardit dollarit. Intel on lubanud Arizonas kahe saidi jaoks 20 miljardit dollarit ja lubab sel aastal täiendavaid investeerimiskohustusi. Lõuna -Korea' Samsung Electronics eraldas 2030. aastaks 116 miljardit dollarit investeeringuid, et mitmekesistada oma kiibitootmist.
India on lõpetamas ka plaane pooljuhtkiipide masstootmiseks oma&"osana; Make in India &"; programmi. Riik pakub rohkem kui miljard dollarit sularaha igale pooljuhtfirmale, kes rajas riigis tootmisüksuse. Kohapeal valmistatud kiibid tähistatakse kui&", usaldusväärsed allikad &"; ja seda saab kasutada toodetes, alates CCTV -kaameratest kuni 5G -seadmeteni. Detsembris kutsus India&"; huvi avaldama &"; kiibitootjatelt riigi tootmisüksuste rajamise või selliste üksuste soetamise kohta.
Selle' eesmärk on saavutada pooljuhtide tootmisel isemajandavus, tagada parem kontroll andmete turvalisuse üle ja takistada kogu maailma riike lunarahaks hoidmast praeguse pooljuhtide tarneahela teatud liikmete poolt.
On selge, et pooljuhid muudavad mängureegleid meie kaasaegses kiiresti muutuvas maailmas. On selge, et pooljuhtide tööstus seisab silmitsi uute väljakutsetega. Selguse huvides on valitsused kogu maailmas praegu kriisiohjamisrežiimis ja lähitulevikus omandavad pooljuhid&"; kriitilise infrastruktuuri &"; staatus enamikus riikides.