[ad_1]

اگرچه ریز تراشه ها برای بسیاری از محصولات ضروری شده اند ، اما تعداد کمی از تولیدکنندگان با ظرفیت محدود – و اشتها – برای استخراج تراشه های کالا ، که عنصر اصلی فناوری مدرن هستند ، بر توسعه و تولید آنها مسلط شده اند. و از آنجا که تولید تراشه به صدها مرحله تولید و ماهها زمان تولید نیاز دارد ، صنعت نیمه هادی نمی تواند برای پاسخگویی به افزایش تقاضای ناشی از همه گیری ، سریع بچرخد.

پس از دهه ها ناآرامی در مورد نحوه تراش ویژگی هایی به اندازه چند نانومتر ویفر سیلیکونی ، روح قانون مور – انتظار اینکه تراشه های ارزان قیمت و قدرتمند به راحتی در دسترس باشند – اکنون چیزی بسیار رایج تر تهدید می شود: زنجیره های تامین انعطاف ناپذیر.

یک مرز تنها

بیست سال پیش ، جهان 25 تولید کننده داشت که تراشه های برجسته تولید می کنند. امروزه فقط شرکت تولید کننده نیمه هادی تایوان (TSMC) در تایوان ، اینتل در ایالات متحده و سامسونگ در کره جنوبی دارای امکانات یا کارخانه هایی هستند که تراشه های پیشرفته تولید می کنند. و اینتل ، رهبر پیشین فناوری ، در تلاش است تا این روند را ادامه دهد ، و به طور مکرر مهلت های تولید آخرین نسل های خود را از دست می دهد.

یکی از دلایل ادغام این است که ساخت یک مرکز تولید تراشه های پیشرفته بین 5 تا 20 میلیارد دلار هزینه دارد. این کارخانه ها تراشه هایی با ویژگی های کوچک به اندازه چند نانومتر می سازند. در اصطلاحات اصطلاحات صنعتی به آنها گره های 5 نانومتری و 7 نانومتری گفته می شود. بیشتر هزینه کارخانه های جدید به خرید جدیدترین تجهیزات می پردازد ، مانند ابزاری به نام دستگاه لیتوگرافی فوق العاده بنفش ماورا بنفش (EUV) که بیش از 100 میلیون دلار هزینه دارد. دستگاه های EUV که به طور انحصاری از ASML در هلند تولید شده اند ، برای حکاکی نمودارهای دقیق نمودارها با مشخصات نانومتر استفاده می شوند.

تولیدکنندگان تراشه بیش از دو دهه است که روی فناوری EUV کار می کنند. بعد از میلیاردها دلار سرمایه گذاری ، ماشین آلات EUV برای اولین بار در سال 2018 در تولید تراشه ها برای اهداف تجاری استفاده شد. دیوید کانتر ، مدیرعامل کنسرسیوم مهندسی آزاد گفت: “این ابزار 20 سال تأخیر دارد ، 10 برابر بیش از بودجه ، زیرا شگفت انگیز است.” متمرکز بر یادگیری ماشین “این تقریبا جادویی است که حتی کار می کند. مثل داستان های علمی تخیلی است. “

این اقدامات عظیم باعث شده است که بتوان تراشه های میلیاردی کوچکی را در تراشه M1 اپل ساخت TSMC ایجاد کرد. این در میان نسل اول تراشه های برجسته ای است که کاملاً به EUV متکی هستند.

فقط بزرگترین شرکتهای فناوری مایل به پرداخت صدها میلیون دلار برای طراحی تراشه برای گره های پیشرو هستند.

پرداخت بهترین تراشه ها برای اپل منطقی است ، زیرا این تراشه ها در جدیدترین مدل های MacBook و iPhone قرار دارند که به میلیون ها مارک لوکس فروخته می شوند. کانتر می گوید: “تنها شرکتی که در واقع از EUV در مقیاس وسیع استفاده می کند اپل است و آنها 1000 دلار تلفن هوشمند می فروشند که برای آنها حاشیه دیوانه واری دارند.”

نه تنها کارخانه هایی که چنین تراشه هایی تولید می کنند گران هستند ، بلکه هزینه طراحی مدارهای بسیار پیچیده هم اکنون از توان بسیاری از شرکت ها خارج است. سری ساماودام ، معاون ارشد رئیس جمهور می گوید ، علاوه بر اپل ، تنها بزرگترین شرکتهای فناوری که به بالاترین عملکرد محاسباتی نیاز دارند ، مانند کوالکام ، AMD و انویدیا ، مایل به پرداخت صدها میلیون دلار برای طراحی تراشه برای گره های پیشرو هستند. از فناوری CMOS در Imec ، یک م instسسه تحقیقاتی بین المللی مستقر در لوون ، بلژیک.

بسیاری از شرکت های دیگر لپ تاپ ، تلویزیون و اتومبیل هایی تولید می کنند که از تراشه های ساخته شده با فناوری قدیمی استفاده می کنند و جهش تقاضا برای آنها ریشه کمبود تراشه فعلی است. به زبان ساده ، اکثر مشتریان تراشه توانایی خرید – یا تمایلی به پرداخت هزینه – جدیدترین تراشه ها را ندارند. امروزه یک اتومبیل معمولی از ده ها ریز تراشه استفاده می کند ، در حالی که یک وسیله نقلیه الکتریکی از تعداد بیشتری استفاده می کند. به سرعت خلاصه می شود. در عوض ، تولیدکنندگان چیزهایی مانند اتومبیل با تراشه های ساخته شده با استفاده از فن آوری قدیمی باقی مانده اند.

علاوه بر این ، بسیاری از محبوب ترین لوازم الکترونیکی امروزه به تراشه های پیشرو احتیاج ندارند. “مثلاً قرار دادن A14 منطقی نیست [iPhone and iPad] یک تراشه در هر رایانه ای که در دنیا داریم. “، گفت حسن هان ، دانشجوی دکترای سابق دانشگاه کارنگی ملون که در پایان قانون مور پیامدهای سیاست عمومی را مطالعه کرد و در حال حاضر در اپل کار می کند. “شما در خانه به دماسنج هوشمند نیاز ندارید و به 15 دستگاه در ماشین خود نیاز ندارید زیرا بسیار تشنه انرژی و بسیار گران است.”

مسئله این است که حتی وقتی بیشتر و بیشتر مصرف کنندگان به فناوری های قدیمی و ارزان تراشه اعتماد می کنند ، غول های صنعت نیمه هادی بر ایجاد تولیدکنندگان پیشرو جدید متمرکز شده اند. TSMC ، سامسونگ و اینتل اخیراً میلیاردها دلار سرمایه برای آخرین امکانات تولید اعلام کرده اند. بله ، آنها گران هستند ، اما سودهایی هم دارند – و در 50 سال گذشته این آینده بوده است.

TSMC ، بزرگترین سازنده تراشه در جهان ، تقریباً 60٪ از درآمد خود را در سال 2020 از تولید تراشه های شاخص با ویژگی های 16 نانومتر و کوچکتر از جمله تراشه M1 اپل ساخته شده با فرایند تولید 5 نانومتر بدست آورده است.

بدتر شدن این مشکل این است که “هیچ کس در حال ساخت تجهیزات نیمه هادی برای پشتیبانی از فناوری قدیمی نیست” ، دیل فورد ، تحلیلگر ارشد انجمن صنایع قطعات الکترونیکی ، یک انجمن تجاری مستقر در آلفارتا ، جورجیا ، گفت. “بنابراین ما به نوعی در اینجا بین یک سنگ و یک مکان جامد گیر کرده ایم.”

تراشه های کلاس پایین

همه اینها نه تنها به دلیل اختلالات عرضه در امروزه ، بلکه به دلیل تهدید توسعه بسیاری از نوآوری های بالقوه برای مصرف کنندگان فناوری مهم است. تراشه های ارزان قیمت کالایی علاوه بر دشوارتر بودن ، نسبتاً گران تر می شوند ، زیرا هر نسل تراشه ها به تجهیزات و امکانات گرانتری نسبت به نسل های گذشته نیاز دارند.

برخی از محصولات مصرفی به سادگی به تراشه های قدرتمندتری نیاز دارند. ساخت سریعتر شبکه های تلفن همراه 5G و رشد برنامه های محاسباتی که به سرعت 5G متکی هستند ، می تواند به سرمایه گذاری در تراشه های تخصصی طراحی شده برای تجهیزات شبکه که با ده ها یا صدها دستگاه متصل به اینترنت صحبت می کنند ، نیاز داشته باشد. ویژگی های خودرویی از قبیل سیستم های پیشرفته کمک راننده و سیستم های سرگرمی و سرگرمی در داخل خودرو نیز می توانند از تراشه های شاخص بهره مند شوند ، این را همکاری شرکت تولید کننده خودروهای الکتریکی تسلا با TSMC و سامسونگ برای تولید تراشه برای اتومبیل های خودران آینده نشان می دهد.

اما خرید جدیدترین تراشه های پرچمدار یا سرمایه گذاری در طراحی تراشه های تخصصی ممکن است برای بسیاری از شرکت ها هنگام تولید محصولات برای آینده “هوش در همه جا” عملی نباشد. کانتر گفت ، تولیدکنندگان دستگاه های مصرفی مانند دستگاه sous vide سازگار با Wi-Fi بعید است هزینه ای را صرف تولید تراشه های تخصصی کنند تا ویژگی های پیچیده تری نیز به آن اضافه کنند. در عوض ، آنها احتمالاً جای خود را به هر تراشه ساخته شده با فناوری قدیمی می دهند.

اکثر مشتریان تراشه های امروزی با تراشه های کالایی ارزان تری سر و کار دارند که این یک معامله بین هزینه و عملکرد است.

به گفته وی ، کالاهای ارزان قیمت مانند لباس دارای “مزارع نازک تیغی” است که جای کمی برای لرزش برای تراشه های گران قیمت دارد که یک دلار – چه رسد به 10 یا 20 دلار – به قیمت هر مورد اضافه می کند. این بدان معناست که افزایش هزینه های محاسبات می تواند مانع توسعه لباس شود ، به عنوان مثال می تواند دستورات صوتی یا تغییرات را با گذشت زمان تشخیص داده و به آنها پاسخ دهد.

احتمالاً جهان می تواند بدون دستگاه های پیچیده و پیشرفته sous vide زندگی کند ، اما کمبود تراشه های ارزان تر و قدرتمندتر با هزینه واقعی همراه خواهد بود: پایان دوره اختراعات تقویت شده توسط قانون مور و وعده های چند دهه ای آن. برای نوآوری بعدی در دسترس خواهد بود.

اکثر مشتریان تراشه های امروزی با تراشه های کالایی ارزان تری سر و کار دارند که این یک معامله بین هزینه و عملکرد است. و این عرضه چنین تراشه های کالایی است که به نظر می رسد دور از حد کافی نیست ، زیرا تقاضای جهانی برای قدرت محاسباتی در حال رشد است.

ویلی شی ، استاد تمرین مدیریت در دانشکده بازرگانی هاروارد ، گفت: “هنوز هم در حال افزایش است که استفاده از نیمه هادی ها در وسایل نقلیه در حال افزایش است ، استفاده از نیمه هادی ها در اجاق گاز شما برای توسترها و همه چیز افزایش می یابد.” “بنابراین ، پس سوال این است که کمبود بعدی کجا خواهد آمد؟”

نگرانی جهانی

در اوایل سال 2021 ، رئیس جمهور جو بایدن یک فرمان اجرایی را امضا کرد که نیاز به بررسی زنجیره تأمین تراشه و حمایت از فشار دو حزب در کنگره برای تصویب حداقل 50 میلیارد دلار برای ساخت و تحقیقات نیمه هادی است. بایدن همچنین دو اجلاس کاخ سفید با رهبران صنایع نیمه هادی و خودرو برگزار کرد ، از جمله جلسه ای در 12 آوریل ، که در آن ویفر ویلیک سیلیکونی را به نمایش گذاشت.

اقدامات در آینده نزدیک عدم تعادل تقاضا و عرضه تراشه ها را برطرف نخواهد کرد. حداقل ، به گفته كارشناسان ، بحران امروز فرصتی است كه دولت آمریكا تلاش می كند تا سرانجام زنجیره تأمین را برطرف كند و كاهش سرعت نوآوری در نیمه هادی را معكوس كند – و شاید توانایی آمریكا در تولید تراشه های مورد نیاز را تقویت كند.

پیش بینی می شود 75 درصد از کل ظرفیت تولید چیپس تا سال 2019 در شرق آسیا مستقر شود و سهم آمریکا حدود 13 درصد باشد. TSMC تایوان تقریباً 55 درصد از بازار ریخته گری را در اختیار دارد که سفارشات مصرف کننده برای تولید تراشه را پردازش می کند.

بیش از همه ، رقابت بین ایالات متحده و چین در حال ظهور است. شرکت قهرمان ملی SMIC چین در حال ساخت کارخانه هایی است که هنوز پنج یا شش سال از فناوری تراشه عقب مانده اند. اما ریخته گری های چینی ممکن است به تقاضای جهانی برای تراشه های ساخته شده در گره های قدیمی در سال های آینده کمک کنند. هان گفت: “با توجه به یارانه های دولتی که دریافت می کنند ، این امکان وجود دارد که ریخته گری های چینی کمترین هزینه تولید را داشته باشند زیرا با گره های 22 نانومتری و 14 نانومتری روبرو هستند.” تولید کنندگان چینی ممکن است در مرز رقابتی نداشته باشند ، اما می توانند سهم فزاینده ای از تقاضا را تأمین کنند.

[ad_2]

منبع: unbox-khabar.ir