El febrer de 2019, l’any anterior al brot, la SIA (Semiconductor Industry Association of America) va anunciar que només el 2018 s’havien venut un nombre rècord de xips", superior a 1 bilió." Segons un informe recent publicat al Wall Street Journal, els semiconductors són el quart producte més comercialitzat al món, després del cru, els productes refinats i els automòbils.
Després va ser seguit de la declaració del president dels Estats Units, Joe Biden &, que cridava explícitament a les fitxes" infraestructura," confirmant que no hi ha cap ambigüitat sobre el fet que els xips semiconductors, que són molt demandats, són la nova moneda comuna. La seva capacitat per realitzar milions d’operacions complexes i la seva eficiència energètica han convertit els semiconductors en un component clau de gairebé totes les indústries, impulsant l’economia mundial.
Avui en dia, un telèfon intel·ligent té molta més potència informàtica que l’ordinador que la NASA feia servir per posar un home a la lluna el 1969. A més, gairebé totes les tecnologies emergents, com ara intel·ligència ARTIFICIAL, computació en núvol, computació quàntica, xarxes sense fils, aplicacions de cadenes de blocs, mineria de bitcoins, 5G, Internet de les coses, cotxes autònoms, drons, robòtica, jocs i equips portables estan impulsats per aquestes tecnologies discretes. Però semiconductors molt complexos. Segons un nou informe de Juniper Research, el nombre de dispositius Iot només arribarà als 46.000 milions a finals del 2021. Cadascun d’aquests dispositius serà alimentat per un semiconductor.
Els semiconductors són fonamentals per a aplicacions d’alta informàtica en electrònica i fabricació, agricultura, salut, infraestructures, entreteniment, telecomunicacions, transport, gestió de l’energia, sistemes militars i aeroespacial.
Un pilar de múltiples indústries
Comenceu per l’assistència sanitària més important: els semiconductors són una part integral de les aplicacions d’intervenció clínica diagnòstica, terapèutica i post-rehabilitació. Dispositius semiconductors com ara màquines d’imatge per ressonància magnètica (MRI), marcapassos, monitors de pressió arterial, analitzadors de gasos sanguinis, monitors de pacients sense fils i ventiladors salven vides cada dia. Alguns procediments quirúrgics s'estan revolucionant amb l'ús de sistemes quirúrgics robotitzats que suporten xips.
Només per a la cura Covid, els equips de prova, els monitors d’oxigen i gairebé tots els sistemes de suport vital es basen en semiconductors. A més, la distribució de vacunes a tot el país, la certificació basada en aplicacions, els drons que subministren medicaments de suport a la vida, proporcionen un flux constant de dades a la sala de guerra COVID-19; tots depenen de les hòsties de silici.
Les previsions d’investigació de mercat suggereixen que els dispositius mèdics sense fils integrats a la web, la impressió 3D de components portàtils i òrgans i els dispositius mèdics equipats amb semiconductors seran factors clau per garantir el lliurament d’enfocaments sanitaris nous i creatius en el futur. El mercat mundial de semiconductors d’automoció valia 48.13 mil milions de dòlars el 2020 i s’espera que arribi als 129.17 mil milions de dòlars el 2026.
Els fabricants d’automòbils integren sistemes elèctrics d’automoció que requereixen díodes de potència i reguladors amb una fiabilitat superior. Els ics de semiconductors per a automoció amb diferents funcions s’utilitzen en una gran varietat de productes per a automoció, com ara controls de navegació, sistemes d’entreteniment i sistemes de detecció de col·lisions. Un modern cotxe autònom connectat podria tenir fàcilment més de 3.000 xips amb les últimes capacitats tecnològiques. En situacions en què l’actual pandèmia força" tot de forma remota" - ja sigui per a negocis, estudi, entreteniment o comunicació amb amics i familiars; els semiconductors admeten la infraestructura tècnica necessària per mantenir les xarxes de comunicacions, en lloc dels entorns físics tradicionals.
Durant aquesta pandèmia, les organitzacions van poder moure les seves operacions sense problemes en línia amb l'ajut de dispositius i tecnologies digitals, semiconductors i permetre que les persones treballessin de forma segura i remota sense interferències. Aquesta transformació digital ha obert un nou món d’oportunitats per a la indústria dels semiconductors
Passejades en xip
Les tecnologies emergents, especialment l’Internet de les coses, la intel·ligència artificial, la realitat augmentada i ampliada i el blockchain, són cada vegada més destacats en diverses indústries. A mesura que aquestes aplicacions guanyen més atenció en tot l'espectre, augmenta la necessitat de sensors dedicats, circuits integrats, memòria millorada i processadors millorats.
Moltes ciutats intel·ligents de tot el món es comprometen a millorar dramàticament els serveis urbans i la infraestructura cívica crítica per als seus ciutadans. Per fer-ho, han de connectar gairebé tots els aspectes de la infraestructura municipal a diversos dispositius, que al seu torn estaran connectats a individus. Aquesta infraestructura interconnectada serà alimentada per semiconductors.
Les xarxes mòbils de cinquena generació estan dissenyades per connectar gairebé tothom i tot: màquines, objectes i dispositius; Proporcioneu velocitat màxima de dades; Aconseguir un retard ultra-baix; Major fiabilitat; Capacitat de xarxa massiva; Major usabilitat i una experiència d'usuari més unificada. Al cor d'aquesta nova generació de tecnologia, els xips de semiconductor d'avantguarda amb nodes més petits i una major eficiència proporcionaran una informàtica crítica, ràpida i d'alt rendiment.
Avenços en tecnologia de semiconductors
La línia divisòria entre la fabricació de circuits integrats de gamma mitjana i mitjana i alta és de 12/16 nm i 7 nm. S’utilitzen en aplicacions com ara unitats de processament central, unitats de processament de gràfics, intel·ligència artificial i en productes com televisors, aparells d’aire condicionat, automòbils, trens d’alta velocitat, satèl·lits, robots industrials, ascensors i drons.
Els avenços en tecnologia de semiconductors han vist la introducció de la tecnologia de 5 nm, que és més petita i ràpida que les generacions anteriors de xips.
Amb la introducció recent d’IBM a la primera tecnologia de fabricació de xips de 2 nm del món&(un 45% més ràpida i un 75% més eficient energèticament que els xips principals de 7 nm que s’utilitzen en molts ordinadors portàtils i telèfons mòbils actuals), la indústria està buscant desbloquejar un major rendiment i eficiència energètica en el futur.
Producció complexa de xips
La producció de xips en si és un procés complex que implica múltiples dependències de països / regions. Des del disseny de xips fins a l’adquisició de matèries primeres bàsiques fins a la fabricació, muntatge, proves, envasat, emmagatzematge i lliurament final de semiconductors personalitzats per a diferents indústries, el procés pot implicar més de 1.000 passos i 70 punts fronterers nacionals. Actualment, la tecnologia propietària i la capacitat d’executar des d’Alfa fins a Omega depenen de líders professionals mundials com Intel, TSMC i Samsung, així com d’altres.
En el context mundial actual, els Estats Units, amb les seves universitats i talent d’enginyeria de primer nivell mundial i l’ecosistema d’innovació impulsat pel mercat, proporcionen la majoria de les activitats intensives en R&D, com ara l’automatització del disseny electrònic, la propietat intel·lectual bàsica, els xips disseny i fabricació avançada d’equips i inversions de capital.
Regions com Taiwan, la Xina continental i Corea del Sud lideren el camí en la fabricació d’hòsties, característiques que requereixen una important inversió de capital, una forta infraestructura i mà d’obra qualificada. Taiwan és també líder en funcions de muntatge, embalatge i prova de semiconductors, seguit de Xina i Malàisia, que requereixen menys habilitats i capital.
Crisi global de xips
La crisi del COVID-19 ha provocat una escassetat generalitzada de xips a tot el món, obrint forats a la cadena de subministrament mundial de semiconductors i posant en risc moltes tecnologies i productes crítics per a la nostra vida diària.
Els principals motius d’aquesta escassetat són la subinversió en capacitat d’hòsties dels anys anteriors, les interrupcions de la cadena de subministrament a causa de la pandèmia COVID-19, l’augment de la demanda de noves tecnologies com la intel·ligència artificial i els vehicles elèctrics i l’augment de la demanda de productes per treballar des de casa (WFH). .
S’afegeix a la sequera de Taiwan (algunes de les foneries d’alta tecnologia més grans i avançades del món&es basen en processos de fabricació intensius en aigua per a la seva assignació d’aigua) i la creixent incertesa geopolítica sobre el comerç amb la Xina.
Camí endavant
La bona notícia és que diversos creadors fundadors, inclosos TSMC, Intel i GXIC, inverteixen milers de milions de dòlars per actualitzar equips i construir noves línies de producció per satisfer la demanda creixent i l’escassetat d’oferta per" ric en funcions" ; xips.
TSMC ha presentat recentment la inversió més gran de la indústria &, que ha destinat 100.000 milions de dòlars durant els propers tres anys per augmentar la capacitat. Intel ha promès 20.000 milions de dòlars per a dos llocs a Arizona i diu que prendrà més compromisos d'inversió aquest any. Samsung Electronics, de Corea del Sud, ha reservat 116.000 milions de dòlars en inversions el 2030 per diversificar la producció de xips.
L'Índia també està ultimant plans per produir en massa xips de semiconductors com a part del seu" Make in India" programa. El país ofereix més de 1.000 milions de dòlars en efectiu a cada empresa de semiconductors que estableixi una unitat de fabricació al país. Les fitxes fabricades localment es designaran com a" fonts de confiança" i es pot utilitzar en productes que van des de càmeres CCTV fins a equips 5G. Al desembre, l’Índia va convidar" expressions d’interès" de fabricants d’encenalls sobre la creació d’unitats de fabricació al país o l’adquisició d’aquestes unitats.
& es tracta d’assolir l’autosuficiència en la fabricació de semiconductors, garantir un millor control de la seguretat de les dades i evitar que països específics del món puguin ser rescatats per membres específics de la cadena de subministrament de semiconductors existent.
És clar que els semiconductors canvien les regles del joc en el nostre món modern i ràpid. És evident que la indústria dels semiconductors s’enfronta a nous reptes. Per ser més clar, els governs de tot el món estan ara en mode de gestió de crisi i, en un futur proper, els semiconductors guanyaran" infraestructura crítica" estat a la majoria de països.