Em fevereiro de 2019, um ano antes do surto, a SIA (Semiconductor Industry Association of America) anunciou que apenas em 2018, um número recorde de chips foi vendido&por mais de 1 trilhão." De acordo com um relatório recente do Wall Street Journal, os semicondutores são o quarto produto mais comercializado no mundo, depois do petróleo bruto, dos derivados de petróleo refinados e dos automóveis.
Isto foi seguido pela declaração do presidente dos EUA Joe Biden' explicitamente chamando chips" infraestrutura," confirmando que não há ambigüidade sobre o fato de que os chips semicondutores, que estão em alta demanda, são a nova moeda comum. Sua capacidade de realizar milhões de operações complexas e sua eficiência energética tornaram os semicondutores um componente-chave de quase todos os setores, impulsionando a economia global.
Hoje, um smartphone tem muito mais poder de computação do que o computador que a NASA usou para colocar um homem na lua em 1969. O que' s mais, quase todas as tecnologias emergentes, como inteligência ARTIFICIAL, computação em nuvem, computação quântica, tecnologia avançada redes sem fio, aplicativos de blockchain, mineração de bitcoin, 5G, Internet das coisas, carros autônomos, drones, robótica, jogos e wearables são movidos por essas tecnologias discretas. Mas semicondutores altamente complexos. De acordo com um novo relatório da Juniper Research, o número de dispositivos Iot sozinho chegará a 46 bilhões até o final de 2021. Cada um desses dispositivos será alimentado por um semicondutor.
Os semicondutores são essenciais para aplicações de alta computação em eletrônica e manufatura, agricultura, saúde, infraestrutura, entretenimento, telecomunicações, transporte, gerenciamento de energia, sistemas militares e aeroespacial.
Um pilar de múltiplas indústrias
Comece com os cuidados de saúde mais importantes - os semicondutores são parte integrante das aplicações de diagnóstico clínico, terapêutico e de intervenção pós-reabilitação. Dispositivos semicondutores como máquinas de imagem por ressonância magnética (MRI), marca-passos, monitores de pressão arterial, analisadores de gases sanguíneos, monitores de pacientes sem fio e ventiladores salvam vidas todos os dias. Alguns procedimentos cirúrgicos estão sendo revolucionados pelo uso de sistemas cirúrgicos robóticos que suportam chips.
Somente para os cuidados da Covid, equipamentos de teste, monitores de oxigênio e quase todos os sistemas de suporte à vida dependem de semicondutores. Além disso, a distribuição de vacinas entre países, certificação baseada em aplicativos, drones entregando medicamentos de suporte à vida, fornecendo um fluxo constante de dados para a sala de guerra COVID-19 - tudo depende de pastilhas de silício.
As previsões de pesquisas de mercado sugerem que dispositivos de saúde sem fio integrados à web, impressão 3D de vestíveis e órgãos e dispositivos médicos equipados com semicondutores serão fatores-chave para garantir a entrega de abordagens de saúde novas e criativas no futuro. O mercado global de semicondutores automotivos valia $ 48,13 bilhões em 2020 e deve atingir $ 129,17 bilhões em 2026.
As montadoras estão integrando sistemas elétricos automotivos que requerem diodos de energia e reguladores com confiabilidade superior. Semicondutores automotivos com funções diferentes são usados em uma variedade de produtos automotivos, como controles de navegação, sistemas de infoentretenimento e sistemas de detecção de colisão. Um carro autônomo conectado moderno poderia facilmente ter mais de 3.000 chips com os recursos de tecnologia mais recentes. Em situações em que a atual pandemia força" tudo remotamente" - seja para negócios, estudo, entretenimento ou comunicação com amigos e família - os semicondutores suportam a infraestrutura técnica necessária para manter as redes de comunicação, ao invés dos ambientes físicos tradicionais.
Durante esta pandemia, as organizações foram capazes de mover facilmente suas operações online com a ajuda de dispositivos e tecnologias digitais semicondutores e permitir que os indivíduos trabalhassem com segurança e remotamente sem interferência. Esta transformação digital abriu um novo mundo de oportunidades para a indústria de semicondutores
Passeios em um chip
As tecnologias emergentes, especialmente a Internet das Coisas, inteligência artificial, realidade aumentada e estendida e blockchain, estão cada vez mais proeminentes em vários setores. À medida que esses aplicativos ganham mais atenção em todo o espectro, a necessidade de sensores dedicados, circuitos integrados, memória aprimorada e processadores aprimorados está aumentando.
Muitas cidades inteligentes em todo o mundo estão empenhadas em melhorar drasticamente os serviços urbanos e a infraestrutura cívica crítica para seus cidadãos. Para fazer isso, eles precisam conectar quase todos os aspectos da infraestrutura municipal a uma variedade de dispositivos, que por sua vez serão conectados a indivíduos. Essa infraestrutura interconectada será alimentada por semicondutores.
As redes móveis de quinta geração são projetadas para conectar quase tudo e todos - máquinas, objetos e dispositivos; Fornece velocidade de pico de dados; Obtenha um atraso ultrabaixo; Maior confiabilidade; Capacidade de rede massiva; Maior usabilidade e uma experiência de usuário mais unificada. No centro desta próxima geração de tecnologia, chips semicondutores de ponta com nós menores e maior eficiência fornecerão computação crítica, rápida e de alto desempenho.
Avanços na tecnologia de semicondutores
A linha divisória entre a fabricação de circuitos integrados (IC) intermediários e intermediários é de tecnologias de processo de 12/16 nm e 7 nm. Eles são usados em aplicações como unidades de processamento central, unidades de processamento gráfico, inteligência artificial e em produtos como televisores, condicionadores de ar, automóveis, trens de alta velocidade, satélites, robôs industriais, elevadores e drones.
Os avanços na tecnologia de semicondutores viram a introdução da tecnologia de 5 nm, que é menor e mais rápida do que as gerações anteriores de chips.
Com a IBM introduzindo recentemente a primeira tecnologia de fabricação de chips de 2 nm do mundo&# 39 (45% mais rápida e 75% mais eficiente em termos de energia do que os principais chips de 7 nm usados em muitos laptops e telefones celulares atualmente), a indústria está procurando desbloquear maior desempenho e eficiência energética no futuro.
Produção de chips complexos
A produção de chips em si é um processo complexo que envolve várias dependências de país / região. Do design do chip à aquisição de matérias-primas básicas para a fabricação, montagem, teste, embalagem, armazenamento e entrega final de semicondutores personalizados para diferentes indústrias, o processo pode envolver mais de 1.000 etapas e 70 pontos de fronteira nacionais. Atualmente, a tecnologia proprietária e a capacidade de execução de Alpha a Omega dependem de líderes globais profissionais, como Intel, TSMC e Samsung, bem como vários outros.
No atual contexto global, os Estados Unidos, com suas universidades de classe mundial, talento em engenharia e ecossistema de inovação voltado para o mercado, fornecem a maior parte das atividades intensivas de R&& D, como automação de design eletrônico, propriedade intelectual central, chip design e equipamentos avançados de fabricação e investimentos de capital.
Regiões como Taiwan, China Continental e Coréia do Sul estão liderando o caminho na fabricação de wafer, recursos que exigem investimento de capital significativo, infraestrutura sólida e mão de obra qualificada. Taiwan também é líder em funções de montagem, embalagem e teste de semicondutores, seguida pela China e pela Malásia, que exigem menos habilidade e capital intensivo.
Global Chip Crisis
A crise do COVID-19 gerou escassez generalizada de chips em todo o mundo, abrindo brechas na cadeia global de suprimentos de semicondutores e colocando em risco muitas tecnologias e produtos essenciais para nossas vidas diárias.
As principais razões para esta escassez incluem subinvestimento na capacidade de wafer em anos anteriores, interrupções na cadeia de abastecimento devido à pandemia COVID-19, aumento da demanda por novas tecnologias, como inteligência artificial e veículos elétricos, e aumento da demanda por produtos de trabalho doméstico (WFH) .
Acrescente a essa seca em Taiwan (algumas das maiores e mais avançadas fundições de alta tecnologia do mundo dependem de processos de manufatura com uso intensivo de água para sua alocação de água) e a crescente incerteza geopolítica sobre o comércio com a China.
Caminho a seguir
A boa notícia é que vários fundadores, incluindo TSMC, Intel e GXIC, estão investindo bilhões de dólares para atualizar equipamentos e construir novas linhas de produção para atender a demanda crescente e escassez de fornecimento de" rico em recursos" ; salgadinhos.
A TSMC revelou recentemente o maior investimento da indústria' s, alocando $ 100 bilhões nos próximos três anos para aumentar a capacidade. A Intel prometeu US $ 20 bilhões para dois sites no Arizona e diz que fará novos compromissos de investimento este ano. A Samsung Electronics da Coréia do Sul' reservou US $ 116 bilhões em investimentos até 2030 para diversificar sua produção de chips.
A Índia também está finalizando planos para a produção em massa de chips semicondutores como parte de sua cotação &; Make in India" programa. O país está oferecendo mais de US $ 1 bilhão em dinheiro para cada empresa de semicondutores que instalar uma unidade fabril no país. Os chips produzidos localmente serão designados como" fontes confiáveis & quot; e pode ser usado em produtos que variam de câmeras de CFTV a equipamentos 5G. Em dezembro, a Índia convidou" manifestações de interesse" dos fabricantes de chips sobre a instalação de unidades fabris no país ou a aquisição dessas unidades.
É' trata-se de alcançar a autossuficiência na fabricação de semicondutores, garantindo melhor controle sobre a segurança dos dados e evitando que países ao redor do mundo sejam mantidos em poder de membros específicos da cadeia de fornecimento de semicondutores existente.
É claro que os semicondutores estão mudando as regras do jogo em nosso mundo moderno e dinâmico. Claramente, a indústria de semicondutores enfrenta novos desafios. Para ser mais claro, governos em todo o mundo estão agora em modo de gerenciamento de crise e, em um futuro próximo, os semicondutores ganharão" infraestrutura crítica" status na maioria dos países.