(Bundan sonra I hissə: İnteqrasiya edilmiş dövrə dizaynı)

Dördüncüsü, inteqral sxem istehsalı haqqında

(I) Citigroup-un IC istehsal sənayesi ilə bağlı əsas təxminləri

Yarımkeçirici məhsullar iqtisadiyyatın demək olar ki, bütün sektorlarını, o cümlədən enerji, səhiyyə, kənd təsərrüfatı, məişət elektronikası, istehsal və nəqliyyatı idarə edir. 2019-cu ildə yarımkeçiricilərə qlobal son tələbat: mobil telefonlar (26%), informasiya və kommunikasiya infrastrukturu (data mərkəzləri, rabitə şəbəkələri daxil olmaqla) (24%); Kompüter (19%), sənaye (12%), avtomobil (10%) və məişət elektronikası (10%).

Bu müxtəlif tətbiqlərdən təxminən 9%-i birbaşa milli təhlükəsizlik və kritik infrastruktur proqramlarını dəstəkləyir. Bu əsas yarımkeçirici məhsulun son istifadəsinə aerokosmik, telekommunikasiya şəbəkələri, enerji və kommunal xidmətlər, səhiyyə və maliyyə xidmətləri daxildir. və digər dövlət istifadələri qlobal yarımkeçirici istehlakının 1 faizindən bir qədər çoxunu təşkil edir.

Qlobal yarımkeçirici istehsalında ABŞ-ın payı 37-cı ildəki 1990 faizdən bu gün 12 faizə düşüb və ABŞ-ın sənayeni dəstəkləmək üçün hərtərəfli strategiyası olmadan daha da azalacağı gözlənilir.

ABŞ-ın istehsal gücü qeyri-adekvatdır: ABŞ-ın istehsal gücü onilliklərdir ki, azalır. Bu əsrin ilk onilliyi ABŞ istehsalı üçün xüsusilə dağıdıcı oldu, 2000-2010-cu illər arasında istehsal işlərinin üçdə biri itirildi. Kiçik və orta müəssisələr (KOS) xüsusilə ağır zərbələrə məruz qaldı. Azalmanın bir hissəsini aşağı maaşlı ölkələrdən gələn rəqabətlə əlaqələndirmək olar. İqtisadçıların hesablamalarına görə, iş yerlərinin itirilməsinin təxminən 25 faizi Çinin yüksəlişi ilə əlaqələndirilə bilər, xüsusən də ölkənin Ümumdünya Ticarət Təşkilatına üzv olmasından sonra. Lakin ABŞ həm də iqtisadi həmyaşıdları ilə müqayisədə daxili məhsuldarlıq artımının durğunluğunu, məsələn, Almaniyadan orta hesabla və əksər sənaye sahələrində geri qaldığını gördü. Bu gün ABŞ-da kiçik müəssisələr adətən iri istehsalçılardan daha az məhsuldardır. SUNİ intellektin və robot texnikasının az qala yaxında olduğuna dair yayılmış inancın əksinə olaraq, ABŞ-ın kiçik və orta biznes istehsalçıları məhsuldarlığı artıran yeni texnologiyalara kifayət qədər sərmayə qoymurlar. İstehsal gücünün itirilməsi innovasiya potensialının itirilməsinə gətirib çıxarır. İstehsal qabiliyyəti məhsul innovasiyasının əsasını təşkil edir. Yenilik qabiliyyəti itirildikdən sonra onu yenidən qurmaq çətindir. INTEGRATED dövrə tutumu son onilliklərdə xaricə köçdükdə, tədqiqat və inkişaf və daha geniş sənaye təchizat zənciri çox vaxt izlədi.

(2) Yarımkeçirici məhsulların tədarük zənciri

Dizayndan qablaşdırmaya, müştərilər tərəfindən satın alınan son elektron məhsullara inteqrasiyaya qədər, sənaye zənciri son dərəcə mürəkkəbdir və coğrafi baxımdan dağınıqdır. Tipik yarımkeçirici istehsal prosesi bir çox ölkəni əhatə edir və firmanın xüsusi linklərdə ixtisaslaşması səbəbindən məhsullar beynəlxalq sərhədləri 70 dəfə keçə bilər. Bütün proses 100 günə qədər davam edir, bunun 12 günü tədarük zəncirinin halqaları arasında ötürülür. Aşağıda tədarük zəncirinin sadə təsviri verilmişdir.

Yarımkeçirici məhsulların kiçik ölçüləri və yüngül çəkisi bu cür mürəkkəb çarpaz coğrafi təchizat zəncirinin əldə edilməsində mühüm amillərdir. Yarımkeçirici məhsulların göndərilməsinin dəyəri onların dəyəri ilə müqayisədə aşağıdır. Bununla belə, bu həm də o deməkdir ki, nəqliyyat marşrutlarının pozulması tədarük zəncirinə təhlükə yarada bilər. Zəncirdə mərhələdən və qət ediləcək məsafədən, həmçinin məhsulun xarakterindən asılı olaraq müxtəlif nəqliyyat formalarından (məsələn, hava, dəniz, yük maşını) istifadə edilməlidir. Bəzi hallarda daşınma həm də istehsalda istifadə olunan təhlükəli və yüksək təmizlikli qazların və kimyəvi maddələrin idarə edilməsi və ya həssas elektron avadanlığın zədələnmədən qorunması kimi xüsusi rəftar tələb edir.

Yarımkeçiricilərin istehsalı: sənaye quruluşu

Vafliləri emal edən və inteqral sxemlər hazırlayan fabriklər iki əsas biznes modelinə malikdir. Birincisi, şaquli inteqrasiya olunmuş yarımkeçirici şirkət və ya IDM müəssisəsidir. Yarımkeçirici məhsulun dizaynı və istehsal prosesinin dizayndan tutmuş son sınaqlara qədər bütün mərhələlərini evdə həyata keçirirlər. İDM şirkətləri qlobal yarımkeçirici tutumun təxminən üçdə ikisini təşkil edir. ABŞ-da aparıcı IDM şirkəti olan Intel əsasən məntiq cihazları istehsal etsə də, digər IDM şirkətlərinin əksəriyyəti əsasən DRAM, diskret qurğular və analoq inteqral sxemlər kimi yaddaş çipləri istehsal edir. Intel-dən əlavə, ABŞ-da yarımkeçirici və Texas alətləri üzrə Analog Devices, Maxim Integrated Products, MicrochipTechnology, micron daxil olmaqla dünyanın bir sıra aparıcı IDM şirkətləri yerləşir. Qeyd edək ki, bu şirkətlərin baş ofisi ABŞ-da olsa da, son məhsul istehsalını dünyanın müxtəlif yerlərindəki fabriklərdə həyata keçirirlər. Məsələn, ABŞ-dan başqa, Intel-in İsrail, İrlandiya və Çində vafli emalı zavodları var. Cənubi Koreyada yerləşən Samsung və digər xarici (qeyri-AMERİKA) şirkətlərin xaricdəki (qeyri-Amerikalı) çip zavodlarına əlavə olaraq ABŞ-da da çip fabrikləri var. SİA -nın məlumatına görə, ABŞ-ın yarımkeçirici şirkətlərinin tutumunun 44%-i ABŞ-da yerləşir. Ümumilikdə, ABŞ-dakı İDM müəssisələri 51-ci ildə qlobal IDM istehsalçılarının ümumi əməliyyat gəlirinin 2020%-ni təşkil edib. Birləşmiş Ştatlar rəqəmsal məntiqli inteqral sxemlər və analoq inteqral sxemlər sahəsində xüsusilə güclüdür.

Digər Amerika yarımkeçirici məhsulları aparıcı müəssisələr (məsələn, AMD, nvidia, broadcom və qualcomm və oyun ruhu) var "no fabs yarımkeçirici şirkətlər" biznes modeli, şirkət müstəqil şirkət yarımkeçirici tökmə istehsalında ixtisaslaşmış təmin etmək üçün məlumat dizayn edəcək, tökmə müəssisələri tərəfindən çip məmulatlarının istehsalı və emalına. Bu üçüncü tərəf tökmə zavodları "təmiz yarımkeçirici tökmə zavodları" kimi təsnif edilir, çünki onlar öz çip məhsullarını dizayn etmir və ya satmırlar, əksinə, fabless yarımkeçirici şirkətlər üçün müqavilə istehsalçıları kimi çıxış edirlər (bu tökmə zavodları bəzən əlavə güc təmin edir və ya başqa şəkildə IDM üçün müəyyən çiplər istehsal edir. satıcılar). Bəzi IDM şirkətləri, xüsusən də Samsung, fableless yarımkeçirici şirkətlər üçün emal xidmətləri göstərir.

Texnologiya irəlilədikcə və ən müasir yarımkeçirici istehsal müəssisələrinin tikintisi və saxlanması xərcləri sürətlə artdıqca, qeyri-adi müəssisə + tökmə biznes modeli daha çox yayılmışdır. Çip istehsalı texnologiyasında davamlı irəliləyişlər tamamilə yeni və getdikcə daha bahalı istehsal avadanlıqları tələb edir. Ən müasir fablar (5nm proses qovşaqlarında) ən azı 12 milyard dollara başa gəlir. 5 nm və ya aşağıda tələb olunan və tez-tez 7 nm-də istifadə edilən tək ekstremal Ultraviyole (EUV) litoqrafiya maşını 150 milyon dollara başa gələ bilər. Fotolitoqrafiya maşınlarına əlavə olaraq, fablar bir çox başqa növ avadanlıq tələb edir. 3 nanometrlik qovşaqlarda işləyəcək yeni nəsil fablar üçün lazım olan investisiyanın 20 milyard dolları keçə biləcəyi təxmin edilir. Bundan əlavə, yeni fabriklərin yaradılmasından sonra istismar xərcləri çox yüksək olacaq və davamlı və bahalı kapital qoyuluşu tələb edəcəkdir; Həmçinin, ən qabaqcıl istehsal qovşaqlarında işləməyə davam etmək üçün proses dizaynerləri tərəfindən tələb olunan qabaqcıl texnologiyanı saxlamaq lazımdır. Təmiz tökmə zavodları yüksək və səmərəli gücün istifadəsi ilə yarımkeçirici qurğuların böyük xərclərini mənimsəməyə və mənimsəməyə imkan verən miqyas iqtisadiyyatından faydalanır. SİA-nın məlumatına görə, təmiz tökmə zavodları qlobal çip tutumunun təxminən üçdə birini təşkil edir. Onların arasında məntiq çipinin istehsalı təxminən 80% təşkil edib. Dünyanın ilk təmiz vafli tökmə zavodu olan Tayvan Yarımkeçirici İstehsalat Şirkəti (TSMC) 1987-ci ildə yaradılıb və bu gün tökmə bazarında üstünlük təşkil edir.

Müqavilə istehsalı bazarında Tayvan şirkətləri üstünlük təşkil edir, yalnız TSMC bazarın 53 faizini təşkil edir. Ümumilikdə, Tayvan tökmə şirkətləri qlobal tökmə bazarının 63 faizini təşkil edir. Cənubi Koreya 18%, Çin isə 6% təşkil edir. ABŞ-da yerləşən, ABU Dhabi-yə məxsus tökmə zavodu olan GlobalFoundries, tökmə bazarının qalan 7 faizinin yarısından çoxunu təşkil edən 13 faiz paya malikdir.

Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, ABŞ İDM müəssisələri tərəfindən istehsal olunan çiplərdə böyük bazar payına malik olsa da, qlobal tökmə sənayesi gəlirlərinin yalnız 10%-ni təşkil edir. Asiya tökmə zavodları ümumi həcmin təxminən 80%-ni təşkil edir. Tək Tayvan qlobal müqavilə istehsalının 63 faizini təşkil edir. Bu o deməkdir ki, ABŞ yarımkeçirici dizaynda lider olsa da, yerli fablis şirkətləri məhsullarını istehsal etmək üçün əsasən Asiyada olan xarici müqavilə istehsalçılarına etibar edirlər. Bu agent-biznes modeli yüksək həcmli kommersiya tətbiqləri üçün inteqral sxem məhsulları üçün uyğun olsa da, bir çox əlaqəli tətbiqlər kiçik partiyalardadır və bu, tətbiqlər üçün qabaqcıl yarımkeçirici istehsal texnologiyalarının qəbulunu qeyri-müəyyən və çətin edir.

Birləşmiş Ştatlar üçün yarımkeçirici istehsalının böyük əksəriyyəti (həm IDM, həm də tökmə modellərində) xaricdə həyata keçirilir: Tayvan, Cənubi Koreya, Yaponiya, Çin və ABŞ. Dünya yarımkeçirici istehsal gücünün təqribən 12%-i ABŞ-da yerləşir ki, bu da 37-cı illərdəki 1990%-dən aşağıdır. 2019-cu ildə Tayvan qlobal quraşdırılmış gücün təxminən 20%-ni, 19%-lə Cənubi Koreyanın payına düşür. Yaponiya 17 faiz, Çin 16 faiz və Avropa 9 faiz təşkil edib. Qalan 6% tutum Sinqapur, İsrail və dünyanın digər yerlərində yerləşir.

Birləşmiş Ştatlarda yerləşən 40 əsas yarımkeçirici istehsal müəssisəsinin yarısı (20) 300 mm (12 düym) vaflidən istifadə edir; Digər istehsal 200 mm (8 düym) və ya daha az olan vaflilərdən istifadə edir. 2009 və 2018-ci illər arasında bütün dünyada 100-dən çox 150-200 mm vafli istehsal zavodu bağlandı, bağlanmaların 70%-i ABŞ və Yaponiyada oldu. IC Insights-a görə, 68-ə qədər vafli istehsal edən zavodlar ağlabatan istifadə müddətindən çox onilliklər köhnəlib. Qapalı fabriklər qismən daha sərfəli və ya təkmilləşdirilmiş yeni qurğularla əvəz olunur; Bəzi fablar da var ki, onları idarə etmək çox bahadır və şirkətlər yüngül fablara və ya qeyri-adi biznes modellərinə müraciət edirlər.

Aşağıdakı cədvəldə ətraflı göstərildiyi kimi, yerli olaraq altı şirkət səkkiz ştatda 20 300 mm fab işlədir. Skorpios-dan başqa, daha beş şirkət ABŞ-dan kənarda da vafli fabrikləri fəaliyyət göstərir.

Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, Intel İsrail, İrlandiya və Çində yarımkeçirici istehsal əməliyyatlarına malikdir. ABŞ-dakı fabriklərinə əlavə olaraq, Micron Sinqapur, Yaponiya və Tayvanda fablar fəaliyyət göstərir. Texas Instruments Çin, Malayziya, Tayvan və Filippində, eləcə də Texasda vafli istehsalına malikdir. GlobalFoundries, Mubadala suveren sərvət fondu vasitəsilə ABU-Dabi əmirliyinə məxsus olan və Almaniya və Sinqapurda vafli istehsal müəssisələri olan ABŞ-da aparıcı təmiz vafli tökmə zavodudur. 2019-cu ildə şirkət Çinin Çenqdu şəhərində fab açmaq planlarını ləğv etdi.

ABŞ-ın çip istehsal gücü nisbətən sabit olsa da, ABŞ-dan kənarda tutum və istehsal xüsusilə Asiyada artır. Nəticədə, SİA 10-cu ilə qədər ABŞ-ın yarımkeçirici tutumunun payının 2030 faizə düşəcəyini, Asiyanın payının isə 83 faizə qədər artacağını proqnozlaşdırır. 2019-cu ildə dünyada açılan altı yeni yarımkeçirici istehsalı müəssisəsinin heç biri ABŞ-da deyil, dördü Çində idi.

Bu hesabatın "Dizayn" bölməsində müzakirə edildiyi kimi, çiplərin üç əsas növü əhatə olunur: yaddaş, məntiq və ya rəqəmsal və analoq. Aşağıdakı cədvəldən göründüyü kimi, dünyanın müxtəlif hissələri müxtəlif sahələrdə ixtisaslaşıb. Məsələn, yaddaş çiplərinin yalnız 5 faizi ABŞ-da istehsal olunur, Cənubi Koreyada bu rəqəm 44 faiz, Çin Xalq Respublikasında isə 14 faizdir. Yaddaşda Çin, Changjiang Storage-in sürətlə genişlənməsinə diqqət yetirərək şirkətə 24 milyard dollar subsidiya ayırdı (yalnız Wuhan zavodu üçün). Onun genişlənməsi və aşağı qiymətli məhsulları ABŞ-ın yaddaş çipi istehsalçıları olan MICron və Western Digital üçün birbaşa təhlükə yaradır.

Məntiq və ya rəqəmsal çiplərdə (məsələn, kompüterlər və mobil telefon mikroprosessorları) ABŞ heç bir qabaqcıl proses qovşaqlarını (10 nanometrdən az) istehsal etmir, Tayvanda isə 92 faiz var. Digər məntiqi kilidləmə texnologiyasında ABŞ çox liderdir: ən qabaqcıl (43-10 nm) məntiq çiplərinin 22%-i və əvvəlki nəslin 6%-9%-i (28 nm və ab)ove) məntiq çipləri ABŞ-da istehsal olunur; Tayvan belə məntiq çiplərinin 47 faizini, Çin isə məntiq çiplərinin təxminən 19-23 faizini istehsal edir. Nəhayət, analoq/diskret komponent seqmenti üçün 19% ABŞ-da, 17% Çində və təxminən 27% Koreyada istehsal olunur.

(iv) İnteqral sxem istehsalının nəzərdən keçirilməsi

ABŞ ən qabaqcıl texnoloji səviyyədə istehsal gücünə malik deyil:

ABŞ-da hazırda yalnız TSMC (Tayvan) və Samsung (Cənubi Koreya) tərəfindən idarə olunan ən qabaqcıl yarımkeçirici proses qovşaqları (hazırda 5 nanometr) üçün yarımkeçirici istehsal gücü yoxdur. ABŞ-da ən qabaqcıl FAB, Intel tərəfindən idarə olunan 10 nm proses xəttidir, onun 7-cü ilə qədər tam 2023 nm istehsalına girməsi gözlənilmir və 2021-ci ilin yanvarında TSMC-nin "təkmilləşdirilmiş" 7 nm və ya istifadə edəcəyini elan etdi. ən son məntiq dövrə məhsulları üçün istehsal xəttinin altındadır. Nəticə etibarı ilə, ABŞ fabless çip şirkətləri indi ən qabaqcıl çipləri (7nm və ya daha kiçik) istehsal etmək üçün demək olar ki, tamamilə Asiya istehsalçılarına, xüsusən də TSMC-yə etibar edirlər. Coğrafi cəhətdən cəmlənmiş istehsalın səbəb olduğu tədarük zənciri risklərinə əlavə olaraq, ən müasir yerli texnoloji imkanların olmaması milli təhlükəsizlik narahatlıqlarını artırır, çünki bəzi hərbi tətbiqlər texnoloji təhlükəsizliyi təmin etmək üçün ən müasir proses texnologiyasına təhlükəsiz giriş tələb edir. üstünlük.

Çip məhsullarının satışından əldə olunan gəlir Çindən asılıdır:

Amerikalı çip istehsalçıları da elektronika istehsalında üstünlük təşkil etdiyi üçün Çinə satışdan çox güvənirlər. Çin yarımkeçiricilər üçün ən böyük bazardır, əksəriyyəti istehlakçı elektronikası və məişət texnikası da daxil olmaqla terminal elektronikasına yığıldığı üçün yenidən ixrac olunur. Məsələn, The Economist-in 57-ci il məlumatlarına görə, mobil telefon çipi təchizatçısı Qualcomm gəlirinin üçdə ikisini Çindən, yaddaş istehsalçısı Micron isə gəlirinin 2018%-ni Çindən əldə edib. Intel 2020-ci ildə Çinin gəlirinin 26 faizini təşkil etdiyini bildirdi. Çin satışlarına böyük etibar Çin hökumətinə iqtisadi təsir imkanları və ABŞ-a qarşı qisas almaq potensialı verir.

Çinin yarımkeçirici sənayesinə rəhbərlik etmək istəyi:

Qlobal yarımkeçirici sənayesində Çinin payı nisbətən kiçikdir və onun şirkətləri əsasən aşağı səviyyəli çiplər istehsal edir. Çinin ən qabaqcıl təmiz tökmə zavodları olan SMIC yalnız 14 nanometrlik qovşaqlarda istehsal edə bilir və məhdud gücə malikdir. Bununla belə, Çin 2030-cu ilə qədər sənayeni bütün sahələrdə lider etmək məqsədi ilə yerli şaquli inteqrasiya olunmuş IDM sənayesini inkişaf etdirmək üçün dövlət tərəfindən böyük səylərin ortasındadır. Çinin yarımkeçirici vafli tutumdakı payı 16-cu ildə 2019 faiz təşkil edirdi, lakin 28-cu ilə qədər 2030 faizə qədər artacağı gözlənilir. Çin hökuməti yarımkeçirici sənayesi üçün, o cümlədən 100 yeni istehsal zavodunun inkişafı üçün 60 milyard dollar subsidiya verir. Təchizat zəncirinin "dizayn" hissəsində müzakirə edildiyi kimi, Çin dünyanın üç ən böyük yaddaş şirkətindən asılılığını aradan qaldırmaq üçün öz yaddaş çipi istehsalçılarını aqressiv şəkildə subsidiyalaşdırdı: Samsung (Cənubi Koreya), SK Hynix (Cənubi Koreya) və Micron (ABŞ). ). ABŞ-ın yaddaş şirkəti Micron Changjiang yaddaşının birbaşa rəqibidir və çox güman ki, öz gələcək rəqabət qabiliyyətini və innovasiyalarını Çin subsidiyaları ilə təhdid edən ilk ABŞ şirkəti olacaq.

İmtina: Bu məqalə "Cənab Wang's Restaurant talk"dan yenidən çap edilmişdir, bu məqalə yalnız müəllifin şəxsi fikirlərini əks etdirir, Sakwei və sənayenin fikirlərini təmsil etmir, yalnız təkrar çap etmək və paylaşmaq, əqli mülkiyyət hüquqlarının qorunmasını dəstəkləmək, təkrar çap etmək üçün zəhmət olmasa orijinal mənbəni və müəllifi göstərin, əgər pozuntu varsa, silmək üçün bizimlə əlaqə saxlayın.