تأثیر گسترده کمبود تراشه روی صنعت نیمههادیها
در ماه‌های گذشته این سؤال‌ها مهم برای افرادی زیادی به‌وجود آمده است: «چرا در‌حال‌حاضر خریدن بسیاری از محصولات فناوری سخت‌تر از گذشته شده است؟» عوامل بالقوه‌ای مانند شیوع ویروس کرونا، اختلالات اقتصادی، مشکلات عملکرد و گزینه‌های مشابه، جزو عوامل شناخته‌شده‌‌ای هستند که تأثیرگذاری آن‌ها بر روند فروش محصولات بر هیچ‌کس پوشیده نیست. بااین‌حال، بحث جدیدی در‌این‌میان به‌وجود آمده است که روی مسائل و مشکلات ذکر‌شده تأثیر مستقیم می‌گذارد. اگر بخواهیم به‌طور‌خلاصه این مشکل را مطرح کنیم، باید بگوییم روی ویفرهای ۲۰۰ میلی‌متری به‌اندازه‌ی کافی سرمایه‌گذاری نمی‌شود. مطمئنا این توضیح کوتاه برای فهمیدن عمق مشکل به‌هیچ‌وجه کافی نیست؛ به‌همین‌دلیل، در مقاله‌ی حاضر دلیل ایجاد این مسئله را کاملا شرح می‌دهیم.
به‌گزارش خبرگزاری extremetech، امروزه سیلیکون پیشرو به‌طور‌مداوم روی ویفرهای ۳۰۰ میلی‌متری تولید می‌شود. در چند دهه گذشته، تولیدکنندگان اندازه ویفرهای بزرگ‌تری معرفی کرده‌اند که از آن‌ها می‌توان به گزینه‌های ۱۰۰، ۱۵۰، ۲۰۰ و ۳۰۰ میلی‌متری اشاره کرد که هر‌کدام از آن‌ها در بازه‌های مختلف استاندارد بوده‌اند. مدت‌ها است که در میان علاقه‌مندان به رایانه‌های شخصی، ویفرهای ۳۰۰ میلی‌متری برتر از ویفرهای ۲۰۰ میلی‌متری محسوب می‌شوند؛ زیرا بزرگ‌تر‌بودن ویفر باعث کاهش ضایعات می‌شود و معمولا از‌نظر تراشههای تولیدی در روز، تولید ریخته‌گری را بهبود می‌بخشد.
هنوز تعداد ریخته‌گری‌های تجاری اختصاص‌داده‌شده به‌اندازه‌ی ویفرهای ۱۵۰ میلی‌متری یا کوچک‌تر کم است؛ اما تعدادی از ریخته‌گری‌ها همچنان خطوط تولید نمونه‌های ۲۰۰ میلی‌متری دارند. هر دو شرکت‌های TSMC و سامسونگ گره (node) و تعدادی خط‌تولید مربوط به ریخته‌گری ردیف دوم را ارائه می‌دهند. علاوه‌بر‌این، GlobalFoundries مانند SMIC ،UMC ،TowerJazz و SkyWater از امکانات مورد‌نیاز برای ساخت ویفرهای ۲۰۰ میلی‌متری برخوردار است. بسیاری از تراشههای اینترنت اشیاء و 5G مانند پردازنده‌ی آنالوگ و دستگاه‌های MEMS و RF روی ویفرهای ۲۰۰ میلی‌متری ساخته شده‌اند.
قسمت‌هایی که درباره‌ی آن‌ها صحبت می‌کنیم، ازجمله کارت‌های گرافیک، پردازنده‌های دسکتاپ و موبایل، مودم‌های سلولی پیشرفته و سایر محصولات مشابه تنها قسمتی از مصارف وسیع سیلیکون است که در دستگاه‌ها تعبیه می‌شود. شرکت‌هایی وجود دارند که ممکن است شما حتی اسمشان را هم نشنیده باشید و آن‌ها وظیفه‌ی ساخت ویفرهای مختلف در خط‌تولیدهای کوچک‌تر و قدیمی را برعهده دارند. دنیای این محصولات بسیار گسترده است؛ ولی ازآنجاکه تنها شرکت‌ها نیازمند قطعات ساخته‌شده هستند، همه‌ی افراد جامعه متوجه اهمیت آن‌ها نمی‌شوند.
قرار بود ویفرهای ۲۰۰ میلی‌متری با ورود مدل‌های ۳۰۰ میلی‌متری از بین بروند و این امر بین سال‌های ۲۰۰۷ تا ۲۰۱۴ کارساز بود؛ اما پس‌از‌آن روند معکوس شد. مشتریان دوست دارند روی خطوط فاب ۲۰۰ میلی‌متری کار کنند؛ زیرا فناوری‌های تولید بسیار بالغ هستند و هزینه‌های آن‌ها ارزان‌تر است. بسیاری از مشتریان از انتقال به مدل‌های دیگر سود زیادی نمی‌برند و می‌خواهند به طرح‌های قبلی‌شان پایبند بمانند؛ بنابراین، بسیاری از حسگرهای اینترنت اشیاء و محصولات مشابه در گره‌های فرایندی نسبتا بزرگ ساخته می‌شوند. با افزایش تقاضا برای این محصولات، ظرفیت ویفر ۲۰۰ میلی‌متری برای رزرو دشوار شده است. کارخانه‌های بزرگ ریخته‌گری مانند TSMC برای افزودن ظرفیت جدید ۲۰۰ میلی‌متری کُند بوده‌اند و استفاده از ویفر ۲۰۰ میلی‌متری قبل از شیوع ویروس کرونا در بسیاری از کارخانه‌ها زیاد بود.
در مقاله‌ی حاضر، قصد نداریم این تصور را ایجاد کنیم که به‌معنای واقعی کلمه هر ریخته‌گری با ظرفیت ویفر ۲۰۰ میلی‌متری به‌پایان راهش می‌رسد؛ اما باید به این موضوع نیز توجه کرد که برای حمل‌و‌نقل طرح‌ها به فاب جدید زمان و هزینه‌ی زیادی لازم است. شرکتی با تراشه‌ی طراحی‌شده برای خط‌تولید Foundry A به‌منظور حمل‌و‌نقل همان تراشه به Foundry B احتمالا با هزینه‌های هنگفتی روبه‌رو خواهد شد. در برخی مواقع، شرکت بیشتر از آنچه قرار است از فروش محصول به‌دست بیاورد، برای انتقال تراشه به ریخته‌گری جدید هزینه می‌کند. این مسئله مطمئنا برای سودآوری شرکت و هزینه‌های خالص آن مشکل‌ساز خواهد شد؛ اما کارخانه‌های ریخته‌گری خالص با تعداد مناسبی از ویفرهای ۲۰۰ میلی‌متری مشکل زیادی برای پرکردن ظرفیت‌های خود ندارند.
شیوع ویروس کرونا برای بسیاری از مردم آمریکا و سراسر جهان به‌طرز وحشتناکی ناخوشایند بوده است؛ اما صنعت ساخت نیمههادیها جزو معدود نقطه‌های روشنی بوده است که هنوز می‌توان به پیشرفتش اعتماد کرد. این موضوع به‌معنای تقاضای اضافی برای انواع مختلف تراشه‌ها است که فشار بر زنجیره‌ی تأمین را که از قبل در حال اجرا بود، با بیشترین سرعت ممکن افزایش می‌دهد. ریستو پوکهکا، رئیس VLSI Research، به یکی از خبرگزاری‌های معروف فناوری گفت:
امسال وضعیت جالبی در صنعت ساخت نیمههادیها به‌وجود آمده است. نه‌تنها برای ویفرهای ۲۰۰ میلی‌متری تقاضا وجود دارد؛ بلکه این امر به‌طور‌کلی تقریبا برای همه‌ی محصولات پیشرفته و ویژه نیز صدق می‌کند. این محصولات کالاهایی مانند باتری، حسگرهای تصویر CMOS ،RF و... را شامل می‌شود. البته متأسفانه همه‌ی بخش‌های این صنعت با افزایش تقاضا و پیشرفت روبه‌رو نبوده‌اند. سال ۲۰۲۰ برای بعضی از شرکت‌ها سال سختی بوده است. بازار کالاهای مربوط به صنعت و خودرو و برق روزهای سختی را پشت‌سر گذاشته‌اند؛ زیرا به‌طو مستقیم تحت‌تأثیر شیوع ویروس کرونا قرار گرفته و در بعضی بخش‌ها حتی با ضرر مواجه شده‌اند. در‌عین‌حال، ریخته‌گری‌ها در حال رونق هستند.
تقاضا برای تراشههای وای‌فای و بلوتوث سر‌به‌فلک کشیده و به کمبود هر دو منجر شده است. تقاضا برای وسایل الکترونیکی خودرو سریع‌تر از حد انتظار افزایش یافته است. هواوی اوایل سال جاری، یعنی کمی پیش از اینکه در اوایل سپتامبر دچار مشکلات اقتصادی شود، بخش عظیمی از ظرفیت تولید را به خود جلب کرد و تولیدکنندگانی مانند شیائومی سعی کردند با افزایش سفارش‌های قطعات خود، از ضعف این شرکت استفاده کنند. همچنین در ایالات متحده‌ی آمریکا، تقاضا برای رایانه‌های شخصی بسیار بیشتر شده است.
مطالب گفته‌شده در این مقاله ممکن است بخشی از پاسخ به این پرسش باشد که چرا در‌حال‌حاضر تهیه‌ی تجهیزات مرتبط با تکنولوژی بسیار دشوار است. این مشکل صرفا به این دلیل نیست که شیوع ویروس کرونا باعث شده عرضه با مشکل مواجه شود؛ بلکه به این دلیل است که پیامدهای این بیماری هم‌زمان تقاضا را نیز از بین می‌برد. حال تنها کافی است برای فهمیدن اینکه چرا در‌حال‌حاضر بازار جهانی مانند گذشته روان نیست، مباحث مطرح‌شده را با مسائلی مانند نیاز کاربران به لپ‌تاپ برای کار از خانه یا درس‌خواندنِ مجازی، عرضه‌ی کنسول‌های جدید، از راه رسیدن کارت گرافیک مورد‌انتظار، تحریم هواوی، ویروس کرونا و کمبود کلی ویفرهای ۲۰۰ میلی‌متری ترکیب کنید.
مسئولان مرتبط تلاش می‌کنند این مشکلات را رفع کنند؛ اما تأثیر منفی ایجاد‌شده به‌گونه‌ای است که احتمالا برای حل‌شدن مسائل به ماه‌ها زمان نیاز باشد. دیدگاه شما کاربران زومیت در‌این‌باره چیست؟
نظرات