Im Februar 2019, dem Jahr vor dem Ausbruch, gab die SIA (Semiconductor Industry Association of America) bekannt, dass allein im Jahr 2018 eine Rekordzahl von Chips verkauft wurde&von über 1 Billion.&Zitat; Laut einem aktuellen Bericht des Wall Street Journal sind Halbleiter nach Rohöl, raffinierten Ölprodukten und Automobilen das am vierthäufigsten gehandelte Produkt der Welt.
Darauf folgte die Erklärung von US-Präsident Joe Biden' die Chips&ausdrücklich als "Infrastruktur, &" bezeichnete; Dies bestätigt, dass die stark nachgefragten Halbleiterchips die neue gemeinsame Währung sind. Ihre Fähigkeit, Millionen komplexer Vorgänge durchzuführen, und ihre Energieeffizienz haben Halbleiter zu einem Schlüsselbestandteil fast jeder Industrie gemacht, der die Weltwirtschaft antreibt.
Heutzutage verfügt ein Smartphone über weit mehr Rechenleistung als der Computer, mit dem die NASA 1969 einen Mann auf den Mond brachte. Darüber hinaus sind fast alle neuen Technologien wie KÜNSTLICHE Intelligenz, Cloud Computing, Quantencomputing, fortschrittliche drahtlose Netzwerke, Blockchain-Anwendungen, Bitcoin-Mining, 5G, Internet der Dinge, selbstfahrende Autos, Drohnen, Robotik, Spiele und Wearables werden von diesen diskreten Technologien angetrieben. Aber hochkomplexe Halbleiter. Laut einem neuen Bericht von Juniper Research wird allein die Zahl der Iot-Geräte bis Ende 2021 46 Milliarden erreichen. Jedes dieser Geräte wird von einem Halbleiter angetrieben.
Halbleiter sind für High-Computing-Anwendungen in Elektronik und Fertigung, Landwirtschaft, Gesundheitswesen, Infrastruktur, Unterhaltung, Telekommunikation, Transport, Energiemanagement, Militärsystemen und Luft- und Raumfahrt von entscheidender Bedeutung.
Eine Säule mehrerer Branchen
Beginnen Sie mit dem wichtigsten Gesundheitswesen – Halbleiter sind ein integraler Bestandteil von klinischen Diagnose-, Therapie- und Interventionsanwendungen nach der Rehabilitation. Halbleitergeräte wie Magnetresonanztomographen (MRT), Herzschrittmacher, Blutdruckmonitore, Blutgasanalysatoren, drahtlose Patientenmonitore und Beatmungsgeräte retten täglich Leben. Einige chirurgische Verfahren werden durch den Einsatz von robotergestützten chirurgischen Systemen, die Chips unterstützen, revolutioniert.
Allein für die Covid-Versorgung sind Testgeräte, Sauerstoffmonitore und fast alle lebenserhaltenden Systeme auf Halbleiter angewiesen. Darüber hinaus sind die länderübergreifende Verteilung von Impfstoffen, die App-basierte Zertifizierung, Drohnen, die lebenserhaltende Medikamente liefern, die Bereitstellung eines kontinuierlichen Datenstroms für den COVID-19-Kriegsraum – alle basieren auf Siliziumwafern.
Marktforschungsprognosen deuten darauf hin, dass webintegrierte drahtlose Gesundheitsgeräte, der 3D-Druck von Wearables und Organen sowie mit Halbleitern ausgestattete medizinische Geräte Schlüsselfaktoren sein werden, um die Bereitstellung neuer und kreativer Gesundheitskonzepte in der Zukunft sicherzustellen. Der globale Automobilhalbleitermarkt hatte im Jahr 2020 einen Wert von 48,13 Milliarden US-Dollar und wird bis 2026 voraussichtlich 129,17 Milliarden US-Dollar erreichen.
Automobilhersteller integrieren elektrische Systeme in Kraftfahrzeugen, die Leistungsdioden und Regler mit höchster Zuverlässigkeit erfordern. Automobil-Halbleiter-ICs mit unterschiedlichen Funktionen werden in einer Vielzahl von Automobilprodukten wie Navigationssteuerungen, Infotainmentsystemen und Kollisionserkennungssystemen verwendet. Ein modernes vernetztes selbstfahrendes Auto könnte leicht mehr als 3.000 Chips mit den neuesten technologischen Fähigkeiten haben. In Situationen, in denen die aktuelle Pandemie zwingt"alles aus der Ferne" - ob für Geschäft, Studium, Unterhaltung oder Kommunikation mit Freunden und Familie - Halbleiter unterstützen die technische Infrastruktur, die für die Wartung von Kommunikationsnetzwerken erforderlich ist, anstatt herkömmlicher physischer Umgebungen.
Während dieser Pandemie konnten Unternehmen ihren Betrieb mithilfe digitaler, halbleitergetriebener Geräte und Technologien reibungslos online verlagern und Einzelpersonen ein sicheres und störungsfreies Arbeiten aus der Ferne ermöglichen. Diese digitale Transformation hat der Halbleiterindustrie neue Möglichkeiten eröffnet
Fährt auf einem Chip
Aufstrebende Technologien, insbesondere das Internet der Dinge, künstliche Intelligenz, Augmented und Extended Reality sowie Blockchain, werden in verschiedenen Branchen immer wichtiger. Da diese Anwendungen im gesamten Spektrum an Aufmerksamkeit gewinnen, steigt der Bedarf an dedizierten Sensoren, integrierten Schaltkreisen, verbessertem Speicher und verbesserten Prozessoren.
Viele Smart Cities auf der ganzen Welt setzen sich dafür ein, städtische Dienstleistungen und kritische zivile Infrastrukturen für ihre Bürger dramatisch zu verbessern. Dazu müssen sie fast alle Aspekte der kommunalen Infrastruktur mit einer Vielzahl von Geräten verbinden, die wiederum mit Einzelpersonen verbunden werden. Diese vernetzte Infrastruktur wird von Halbleitern angetrieben.
Mobilfunknetze der fünften Generation sind so konzipiert, dass sie fast jeden und alles miteinander verbinden – Maschinen, Objekte und Geräte; Bieten Sie Spitzendatengeschwindigkeit; Erzielen Sie eine extrem niedrige Verzögerung; Höhere Zuverlässigkeit; Massive Netzwerkkapazität; Höhere Benutzerfreundlichkeit und eine einheitlichere Benutzererfahrung. Im Herzen dieser nächsten Technologiegeneration werden hochmoderne Halbleiterchips mit kleineren Knoten und höherer Effizienz kritische, schnelle und leistungsstarke Rechenleistung bieten.
Fortschritte in der Halbleitertechnologie
Die Trennlinie zwischen der Herstellung von integrierten Schaltungen (IC) im mittleren und mittleren bis oberen Bereich liegt in der 12/16-nm- und 7-nm-Prozesstechnologie. Sie werden in Anwendungen wie Zentralprozessoren, Grafikprozessoren, künstlicher Intelligenz und in Produkten wie Fernsehern, Klimaanlagen, Autos, Hochgeschwindigkeitszügen, Satelliten, Industrierobotern, Aufzügen und Drohnen verwendet.
Fortschritte in der Halbleitertechnologie haben zur Einführung der 5-nm-Technologie geführt, die kleiner und schneller ist als frühere Chipgenerationen.
Nachdem IBM kürzlich die weltweit erste 2-nm-Chipherstellungstechnologie&vorgestellt hat (45 % schneller und 75 % energieeffizienter als die gängigen 7-nm-Chips, die heute in vielen Laptops und Mobiltelefonen verwendet werden), sucht die Branche nach künftig mehr Leistung und Energieeffizienz erschließen.
Komplexe Chipproduktion
Die Chipproduktion selbst ist ein komplexer Prozess, der mehrere Länder-/Regionsabhängigkeiten beinhaltet. Vom Chipdesign über die Beschaffung grundlegender Rohstoffe bis hin zur Herstellung, Montage, Prüfung, Verpackung, Lagerung und Endlieferung von Halbleitern, die für unterschiedliche Branchen maßgeschneidert sind, kann der Prozess mehr als 1.000 Schritte und 70 Ländergrenzen umfassen. Derzeit hängt die proprietäre Technologie und die Fähigkeit, von Alpha bis Omega auszuführen, von professionellen Weltführern wie Intel, TSMC und Samsung sowie einer Reihe anderer ab.
Im gegenwärtigen globalen Kontext bieten die Vereinigten Staaten mit ihren erstklassigen Universitäten und Ingenieurtalenten und ihrem marktorientierten Innovationsökosystem die meisten der forschungsintensiven Aktivitäten wie elektronische Designautomatisierung, geistiges Eigentum, Chips Design und fortschrittliche Produktionsanlagen und Investitionen.
Regionen wie Taiwan, Festlandchina und Südkorea sind führend in der Waferherstellung, Funktionen, die erhebliche Investitionen, eine starke Infrastruktur und qualifizierte Arbeitskräfte erfordern. Taiwan ist auch führend in den Bereichen Halbleitermontage, Verpackung und Testfunktionen, gefolgt von China und Malaysia, die weniger kompetenz- und kapitalintensiv sind.
Globale Chipkrise
Die COVID-19-Krise hat zu weit verbreiteten Knappheiten bei Chips auf der ganzen Welt geführt, Löcher in der globalen Halbleiterlieferkette geöffnet und viele Technologien und Produkte, die für unser tägliches Leben entscheidend sind, gefährdet.
Die Hauptgründe für diesen Mangel sind unter anderem zu geringe Investitionen in Waferkapazitäten in den Vorjahren, Unterbrechungen der Lieferkette aufgrund der COVID-19-Pandemie, die steigende Nachfrage nach neuen Technologien wie künstlicher Intelligenz und Elektrofahrzeugen sowie die gestiegene Nachfrage nach Produkten für die Arbeit von zu Hause aus (WFH). .
Hinzu kommt die Dürre in Taiwan (einige der größten und fortschrittlichsten Hightech-Gießereien der Welt verlassen sich bei der Wasserzuteilung auf wasserintensive Herstellungsverfahren) und die wachsende geopolitische Unsicherheit über den Handel mit China.
Weiter so
Die gute Nachricht ist, dass mehrere Gründer, darunter TSMC, Intel und GXIC, Milliarden von Dollar in die Aufrüstung von Geräten und den Bau neuer Produktionslinien investieren, um die steigende Nachfrage und Lieferengpässe für"feature-rich" . zu decken ; Chips.
TSMC hat kürzlich die bisher größte Investition der Branche&vorgestellt und in den nächsten drei Jahren 100 Milliarden US-Dollar bereitgestellt, um die Kapazität zu erhöhen. Intel hat für zwei Standorte in Arizona 20 Milliarden US-Dollar zugesagt und sagt, dass es in diesem Jahr weitere Investitionsverpflichtungen eingehen wird. Südkorea&Samsung Electronics hat bis 2030 116 Milliarden US-Dollar an Investitionen bereitgestellt, um seine Chipproduktion zu diversifizieren.
Indien schließt auch Pläne zur Massenproduktion von Halbleiterchips im Rahmen seines"Make in India" Programm. Das Land bietet jedem Halbleiterunternehmen, das eine Produktionsstätte im Land errichtet, mehr als 1 Milliarde US-Dollar in bar. Lokal hergestellte Chips werden als"vertrauenswürdige Quellen" bezeichnet; und kann in Produkten von CCTV-Kameras bis hin zu 5G-Geräten verwendet werden. Im Dezember lud Indien"Interessensbekundungen" von Chipherstellern über die Einrichtung von Produktionsstätten im Land oder den Erwerb solcher Einheiten.
Es geht'alles darum, die Selbstversorgung in der Halbleiterfertigung zu erreichen, eine bessere Kontrolle über die Datensicherheit zu gewährleisten und zu verhindern, dass Länder auf der ganzen Welt von bestimmten Mitgliedern der bestehenden Halbleiterlieferkette zum Lösegeld gezwungen werden.
Es ist klar, dass Halbleiter die Spielregeln in unserer modernen, schnelllebigen Welt verändern. Offensichtlich steht die Halbleiterindustrie vor neuen Herausforderungen. Um es klarer zu sagen: Regierungen auf der ganzen Welt befinden sich jetzt im Krisenmanagementmodus, und in naher Zukunft werden Halbleiter"kritische Infrastruktur" erhalten; Status in den meisten Ländern.