في فبراير 2019 ، قبل عام من تفشي المرض ، أعلنت SIA (رابطة صناعة أشباه الموصلات الأمريكية) أنه في عام 2018 وحده ، تم بيع عدد قياسي من الرقائق&مثل ؛ بما يزيد عن 1 تريليون.&مثل ؛ وفقًا لتقرير صدر مؤخرًا في صحيفة وول ستريت جورنال ، فإن أشباه الموصلات هي رابع أكثر المنتجات تداولًا في العالم ، بعد النفط الخام ومنتجات النفط المكرر والسيارات.
تبع ذلك بيان الرئيس الأمريكي جو بايدن&الذي دعا صراحة شرائح&مثل ؛ البنية التحتية ،&مثل ؛ مؤكدة عدم وجود لبس حول حقيقة أن رقائق أشباه الموصلات التي يزداد الطلب عليها هي العملة المشتركة الجديدة. لقد جعلت قدرتها على أداء ملايين العمليات المعقدة وكفاءتها في استخدام الطاقة من أشباه الموصلات مكونًا رئيسيًا في كل صناعة تقريبًا ، مما يدفع الاقتصاد العالمي.
اليوم ، يتمتع الهاتف الذكي بقوة حوسبة أكبر بكثير من الكمبيوتر الذي استخدمته وكالة ناسا لوضع رجل على سطح القمر في عام 1969. ما هو أكثر من&، تقريبًا جميع التقنيات الناشئة مثل الذكاء الاصطناعي والحوسبة السحابية والحوسبة الكمومية والمتقدمة الشبكات اللاسلكية وتطبيقات blockchain وتعدين البيتكوين و 5 G وإنترنت الأشياء والسيارات ذاتية القيادة والطائرات بدون طيار والروبوتات والألعاب والأجهزة القابلة للارتداء مدفوعة بهذه التقنيات المنفصلة. لكن أشباه الموصلات شديدة التعقيد. وفقًا لتقرير جديد صادر عن Juniper Research ، سيصل عدد أجهزة Iot وحدها إلى 46 مليار بحلول نهاية عام 2021. وسيتم تشغيل كل من هذه الأجهزة بواسطة أشباه الموصلات.
تعتبر أشباه الموصلات ضرورية لتطبيقات الحوسبة العالية في الإلكترونيات والتصنيع والزراعة والرعاية الصحية والبنية التحتية والترفيه والاتصالات السلكية واللاسلكية والنقل وإدارة الطاقة والأنظمة العسكرية والفضاء.
ركيزة الصناعات المتعددة
ابدأ بأهم رعاية صحية - تعتبر أشباه الموصلات جزءًا لا يتجزأ من تطبيقات التدخل السريري التشخيصي والعلاجي وما بعد إعادة التأهيل. أجهزة أشباه الموصلات مثل أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) وأجهزة تنظيم ضربات القلب وأجهزة مراقبة ضغط الدم وأجهزة تحليل غازات الدم وأجهزة مراقبة المرضى وأجهزة التنفس الصناعي تنقذ الأرواح كل يوم. يتم إحداث ثورة في بعض الإجراءات الجراحية من خلال استخدام الأنظمة الجراحية الروبوتية التي تدعم الرقائق.
بالنسبة إلى رعاية كوفيد وحدها ، تعتمد معدات الاختبار وأجهزة مراقبة الأكسجين وجميع أنظمة دعم الحياة تقريبًا على أشباه الموصلات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن توزيع اللقاحات عبر البلاد ، والشهادات القائمة على التطبيق ، والطائرات بدون طيار التي تقدم الأدوية الداعمة للحياة ، وتوفر تدفقًا ثابتًا من البيانات إلى غرفة حرب COVID-19 - كلها تعتمد على رقائق السيليكون.
تشير توقعات أبحاث السوق إلى أن أجهزة الرعاية الصحية اللاسلكية المتكاملة عبر الويب ، والطباعة ثلاثية الأبعاد للأجهزة القابلة للارتداء والأعضاء ، والأجهزة الطبية المجهزة بأشباه الموصلات ستكون عوامل رئيسية لضمان تقديم أساليب رعاية صحية جديدة ومبتكرة في المستقبل. بلغت قيمة سوق أشباه موصلات السيارات العالمية 48.13 مليار دولار في عام 2020 ومن المتوقع أن تصل إلى 129.17 مليار دولار بحلول عام 2026.
تعمل شركات صناعة السيارات على دمج الأنظمة الكهربائية للسيارات التي تتطلب صمامات ثنائية ومنظمات ذات موثوقية فائقة. تُستخدم أشباه موصلات السيارات ذات الوظائف المختلفة في مجموعة متنوعة من منتجات السيارات ، مثل أدوات التحكم في الملاحة وأنظمة المعلومات والترفيه وأنظمة الكشف عن التصادم. يمكن أن تحتوي السيارة الحديثة ذاتية القيادة المتصلة بسهولة على أكثر من 3000 شريحة بأحدث القدرات التكنولوجية. في الحالات التي يكون فيها الوباء الحالي قوى&مثل ؛ كل شيء عن بعد&مثل ؛ - سواء للعمل أو الدراسة أو الترفيه أو التواصل مع الأصدقاء والعائلة - تدعم أشباه الموصلات البنية التحتية التقنية اللازمة للحفاظ على شبكات الاتصالات ، بدلاً من البيئات المادية التقليدية.
خلال هذا الوباء ، كانت المنظمات قادرة على نقل عملياتها بسلاسة عبر الإنترنت بمساعدة الأجهزة والتقنيات الرقمية التي تعمل بأشباه الموصلات والسماح للأفراد بالعمل بأمان وعن بُعد دون تدخل. لقد فتح هذا التحول الرقمي عالمًا جديدًا من الفرص لصناعة أشباه الموصلات
يركب على شريحة
أصبحت التقنيات الناشئة ، وخاصة إنترنت الأشياء ، والذكاء الاصطناعي ، والواقع المعزز والممتد ، و blockchain ، بارزة بشكل متزايد في مختلف الصناعات. مع اكتساب هذه التطبيقات مزيدًا من الاهتمام عبر الطيف ، تتزايد الحاجة إلى أجهزة استشعار مخصصة ودوائر متكاملة وذاكرة محسّنة ومعالجات محسّنة.
تلتزم العديد من المدن الذكية حول العالم بتحسين الخدمات الحضرية والبنية التحتية المدنية الحيوية بشكل كبير لمواطنيها. للقيام بذلك ، يحتاجون إلى ربط جميع جوانب البنية التحتية البلدية تقريبًا بمجموعة متنوعة من الأجهزة ، والتي بدورها سيتم توصيلها بالأفراد. سيتم تشغيل هذه البنية التحتية المترابطة بواسطة أشباه الموصلات.
تم تصميم شبكات الهاتف المحمول من الجيل الخامس لتوصيل كل شخص وكل شيء تقريبًا - الآلات والأشياء والأجهزة ؛ توفير سرعة بيانات الذروة ؛ تحقيق تأخير منخفض للغاية ؛ موثوقية أعلى سعة الشبكة الهائلة ؛ قابلية استخدام أعلى وتجربة مستخدم أكثر توحيدًا. في قلب هذا الجيل القادم من التكنولوجيا ، ستوفر رقائق أشباه الموصلات المتطورة ذات العقد الأصغر والكفاءة الأكبر حوسبة حاسمة وسريعة وعالية الأداء.
التقدم في تكنولوجيا أشباه الموصلات
الخط الفاصل بين تصنيع الدوائر المتكاملة المتوسطة والمتوسطة إلى المتطورة (IC) هو 12/16 نانومتر وتقنيات معالجة 7 نانومتر. يتم استخدامها في تطبيقات مثل وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات والذكاء الاصطناعي وفي منتجات مثل أجهزة التلفزيون ومكيفات الهواء والسيارات والقطارات عالية السرعة والأقمار الصناعية والروبوتات الصناعية والمصاعد والطائرات بدون طيار.
شهدت التطورات في تكنولوجيا أشباه الموصلات إدخال تقنية 5 نانومتر ، وهي أصغر وأسرع من الأجيال السابقة من الرقائق.
مع تقديم IBM مؤخرًا لتقنية تصنيع الرقائق 2 نانومتر الأولى في العالم (45٪ أسرع و 75٪ أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من رقائق 7 نانومتر السائدة المستخدمة في العديد من أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة اليوم) ، تتطلع الصناعة إلى إطلاق العنان للأداء العالي وكفاءة الطاقة في المستقبل.
إنتاج الرقائق المعقدة
يعد إنتاج الرقائق في حد ذاته عملية معقدة تتضمن تبعيات متعددة للبلد / المنطقة. من تصميم الرقائق إلى شراء المواد الخام الأساسية إلى التصنيع والتجميع والاختبار والتعبئة والتخزين والتسليم النهائي لأشباه الموصلات المخصصة لمختلف الصناعات ، يمكن أن تشمل العملية أكثر من 1000 خطوة و 70 نقطة حدودية وطنية. حاليًا ، تعتمد التكنولوجيا الخاصة والقدرة على التنفيذ من Alpha إلى Omega على قادة عالميين محترفين مثل Intel و TSMC و Samsung بالإضافة إلى عدد من الآخرين.
في السياق العالمي الحالي ، توفر الولايات المتحدة ، بجامعاتها ذات المستوى العالمي والمواهب الهندسية ونظام الابتكار الذي يحركه السوق ، معظم أنشطة R&؛ D المكثفة مثل أتمتة التصميم الإلكتروني والملكية الفكرية الأساسية والشرائح التصميم ومعدات التصنيع المتقدمة والاستثمارات الرأسمالية.
تقود مناطق مثل تايوان والبر الرئيسي للصين وكوريا الجنوبية الطريق في تصنيع الرقائق ، وهي ميزات تتطلب استثمارات رأسمالية كبيرة وبنية تحتية قوية وعمالة ماهرة. تعد تايوان أيضًا رائدة في وظائف تجميع أشباه الموصلات والتعبئة والاختبار ، تليها الصين وماليزيا ، اللتان تتمتعان بمهارات أقل وكثافة رأس المال.
أزمة الرقائق العالمية
أدت أزمة COVID-19 إلى نقص واسع النطاق في الرقائق في جميع أنحاء العالم ، وفتحت ثغرات في سلسلة التوريد العالمية لأشباه الموصلات ، وعرّضت العديد من التقنيات والمنتجات الحيوية لحياتنا اليومية للخطر.
تشمل الأسباب الرئيسية لهذا النقص نقص الاستثمار في سعة الرقائق في السنوات السابقة ، وتعطل سلسلة التوريد بسبب جائحة COVID-19 ، وزيادة الطلب على التقنيات الجديدة مثل الذكاء الاصطناعي والمركبات الكهربائية ، وزيادة الطلب على منتجات العمل من المنزل (WFH) .
أضف إلى ذلك الجفاف في تايوان (تعتمد بعض مسابك العالم الأكبر والأكثر تقدمًا عالية التقنية على عمليات التصنيع كثيفة الاستخدام للمياه لتخصيص المياه) وزيادة عدم اليقين الجيوسياسي بشأن التجارة مع الصين.
الطريق إلى الأمام
النبأ السار هو أن العديد من المؤسسين المؤسسين ، بما في ذلك TSMC و Intel و GXIC ، يستثمرون مليارات الدولارات لترقية المعدات وبناء خطوط إنتاج جديدة لتلبية الطلب المتزايد ونقص العرض لـ" ؛ غني بالميزات&مثل ؛ رقائق.
كشفت TSMC مؤخرًا عن أكبر استثمار في الصناعة على الإطلاق ، حيث خصصت 100 مليار دولار على مدى السنوات الثلاث المقبلة لتعزيز السعة. تعهدت إنتل بتقديم 20 مليار دولار من أجل موقعين في ولاية أريزونا وتقول إنها ستقدم المزيد من الالتزامات الاستثمارية هذا العام. كوريا الجنوبية&خصصت سامسونج للإلكترونيات 116 مليار دولار من الاستثمارات بحلول عام 2030 لتنويع إنتاجها من الرقائق.
تعمل الهند أيضًا على وضع اللمسات الأخيرة على خطط الإنتاج الضخم لرقائق أشباه الموصلات كجزء من"؛ Make in India"؛ برنامج. تقدم الدولة أكثر من مليار دولار نقدًا لكل شركة أشباه موصلات تنشئ وحدة تصنيع في البلاد. سيتم تصنيف الرقائق المصنوعة محليًا على أنها" ؛ مصادر موثوقة&مثل ؛ ويمكن استخدامها في منتجات تتراوح من كاميرات الدوائر التلفزيونية المغلقة إلى معدات 5G. في ديسمبر ، دعت الهند"؛ إبداء الاهتمام"؛ من صانعي الرقائق حول إنشاء وحدات تصنيع في الدولة أو الحصول على مثل هذه الوحدات.
يتعلق الأمر&بتحقيق الاكتفاء الذاتي في تصنيع أشباه الموصلات ، وضمان تحكم أفضل في أمن البيانات ومنع البلدان في جميع أنحاء العالم من التعرض للفدية من قبل أعضاء محددين في سلسلة التوريد الحالية لأشباه الموصلات.
من الواضح أن أشباه الموصلات تغير قواعد اللعبة في عالمنا الحديث سريع الحركة. من الواضح أن صناعة أشباه الموصلات تواجه تحديات جديدة. ولكي نكون أكثر وضوحًا ، فإن الحكومات في جميع أنحاء العالم الآن في وضع إدارة الأزمات ، وفي المستقبل القريب ستكسب أشباه الموصلات&مثل ؛ البنية التحتية الحيوية&مثل ؛ الوضع في معظم البلدان.