Почему мы не можем построить наш выход из нехватки полупроводника

Если вы встречаете нехватку полупроводника к запуску Ampere Nvidia в прошлом году - и для энтузиастов, по крайней мере, я думаю, что это когда молоток действительно упал - мы сейчас застряли в нехватке полупроводников в течение восьми месяцев. Нехватка, связанная с пандемией на пятках нехватки CPU Intel CPU в 2018 году и на 2019 год, и несколько нехватков GPU растянулись до 2016 года. Почему мы уже не исправили эту проблему?

Ответ на этот вопрос закреплен в долгом времени и высоких затратах на высокие затраты на полупроводниковые производители, а также долгосрочные последствия некоторых плохих предсказаний бизнеса с 10-15 лет назад. Во-первых, ни одна часть процесса производства полупроводниковых продуктов не является быстрой, и многие шаги требуют чистых помещений, способных поддерживать значительную более низкую частицу, чем даже хирургический театр. Заводы, которые создают микропроцессоры, обычно называют полупроводниковыми наборами. Они стоят от 10 до 20 миллиардов долларов и могут занять 3-5 лет.

Нехватка ГПУ до 2020 года были вызваны первоначально ограниченными доходностью на XPUS (2016) 16 нм (2016) и на основе криптовалюта (2017-2018 годы). Причины нехватки ЦП Intel были немного сложнее. В начале десятилетия Intel наметила агрессивно увеличить поставки процессоров путем поводья на решение мобильных и строительных объектов, таких как Fab 42, чтобы удовлетворить ожидаемый спрос. Когда компания решила покинуть мобильный рынок, он приостановил построить строительство потрясающих 42. Это, возможно, было хорошо, если Intel не ударила о проблемах с переходом на 10 нм, но проблемы компании на этом узле оставили его, нуждаются в доставке процессоров с все более крупными умирает на 14 нм. В то же время более высокий центр обработки данных требуют поставки крупнейших процессоров Intel Xeon.

С 2018-2020 годов Intel установил новое оборудование в 14-нм в существующих фабриках, переместил какой-то бизнес в TSMC и закончил FAB 42, который пришел в последний раз в конце 2020 года. Дополнительная мощность в 14 нм и 10 нм помогла поставкам Intel Boost PC и сохранить свои розничные продукты на полках магазина. Intel Недавно предупредил свои поставки, могут быть несколько ограничены во втором квартале, но общий процессор Intel и доступность системы пролегают на сегодняшний день.

Нехватка сегодня было долгое время

Чтобы понять ограничения потенциала, препятствующие производству сегодня, нам нужно отступить от 20 лет к введению Intel 300 мм вафли в 2001 году. Возможность обрабатывать более крупные вафли дала Intel производственное преимущество перед компаниями, такими как AMD, чьи ориентиры все еще обрабатывали 200 мм. Преимущество вафли 300 мм было достаточно большим, что отраслевые эксперты в среднем 2000-х годах 200мм сооружения в конечном итоге будут в конечном итоге. Это на самом деле не произошло. Хотя было несколько закрытей, количество объектов 200 мм на самом деле выросло в последние годы. Одной из причин для этого является то, что потребность в более старых узлах процесса никогда не уходила.

Как технологические геометрии стали меньше, они стали более специализированными. Транзисторная структура Finfet, используемая Intel, TSMC, GlobalFoundries, и Samsung, лучше всего подходит для построения высокопроизводительных микропроцессоров. Вот почему GF поддерживает 22FDX в качестве альтернативы FINFET, один он утверждает, лучше подходит для определенных типов устройств с низкой мощностью. Многие аналоговые устройства, дисплейные драйверы, MEMS (микроэлектромеханические системы), ICS MECHEREELECTROMECANICALICALIC), ICS и чипсы RF и РФ продолжают построить на более старых узлах к этому дню, часто в ориентациях, работающих полностью амортизированные инструменты в низком уровне, высокоприбыли.

Компании иногда перестали нажать на передний край, потому что стоимость новых конструкций чипов продолжала растут каждый цикл, в то время как улучшения могут предложить новый узел, который могло бы предложить новый узел, даже для фишек, которые подходят для фишек транзисторов. Для чипов, которые не были, не было никаких причин двигаться вообще - и соответственно сильным, постоянным спросом на производство 200 мм.

В середине 2010 года новые объекты 200 мм, которые открыли переработанные более старые более старые оборудование 200 мм, которые были удалены и проданы различным литейным изобретением. Это было недостаточно для удовлетворения существующего спроса, но потребовалось производственные компании в полупроводниковых инструментах некоторое время, чтобы принять реальный рынок для новых инструментов 200 мм. Рост в 5G, Automotive и доставке IOT помог сохранить давление на литейный рынок в том, как эксперты в отрасли не предвиделись в 2005 году или 2010 года, и это не было намного провисаться на рынках 200 мм или на Legacy 300 мм. Тогда пандемический удар, и автопроизводители сократили свои заказы. TSMC выделил эту емкость в течение других компаний. Авто индустрия, которая, по-видимому, не смогла понять, требуется несколько месяцев, чтобы сделать микропроцессор, не дал литейное время достаточного времени для масштабирования производства обратно.

Устойчивый спрос укрепил производителей инструментов, чтобы снова начать строительство оборудования на 200 мм, а новые лижки уже в стадии строительства будут приходить в Интернете к 2023 году, но это будет через несколько лет, чтобы облегчить нашу нехватку. Ожидается, что общий объем производства Waffer 200 мм вырастет на 221 000 вафли в месяц в 2021 году, поэтому литейные лисины активно устанавливают оборудование и приносят новые производственные мощности в Интернете.

Полупроводниковый рынок испытывает нехватку сегодня отчасти, потому что рынок 200 мм прогона горячим до начала пандемии. Нехватка 300 мм на лидирующихся узлах, таких как 5 нм и 7 нм, ведутся сильным спросом на телефоны, игровые консоли, процессоры, графические процессоры и другой высокопроизводительный кремний. Также были доклады о низких доходах в отношении NVIDIA и Samsung, но также есть доказательства высокого спроса на криптовалюту. Продавцы Boutique PC имели большую удачу, чтобы получить графический процессор по разумным ценам, но розничный рынок был голоден за частями. Эта тенденция может иметь долгосрочные негативные последствия для игр ПК в качестве хобби, особенно в рынке DIY / Enthusiast.

Серия PS5 и Xbox S | X заслуживает особого упоминания. Как говорят, как Microsoft, так и Sony считаются примерно устойчивыми к их производительности продаж от последнего поколения с PlayStation 5 слегка превосходной формированием PS4. Не понятно, если Sony и Microsoft каждый независимо решил, чтобы соответствовать только их предыдущему выпуску генерации, или если TSMC сжал их к емкости, в которой они постучали для Xbox One / PlayStation. 4. Нехватка низкоуровневой компоненты, также может удерживать добычу либо или обеих платформ.

Накопление вызывает свои собственные проблемы

Мы также, несомненно, видим влияние кремниевого накопления ряда на рынок. Представьте, что вы построите автомобиль в размере 50 000 долларов США, что вы не можете продать, потому что у вас недостаточно 5 фишек, таких как то, что недавно случилось с Фордом. TSMC указывал несколько месяцев назад, что бы попытаться увеличить свои поставки для автомобильных клиентов, но о том, что оно будет приоритетировать от других клиентов. Обе эти ситуации ставят огромное давление на компании на 1). Купите как можно больше чипов во время ограниченного окна, когда чипы доступны и / или 2). Переключиться на альтернативные источники.

Проблема с альтернативными источниками в полупроводниковом производстве состоит в том, что она может занять 6-12 месяцев для перемещения дизайна от Samsung в TSMC (или вице-версию) и недели или месяцы, чтобы квалифицировать чип, сделанный другим поставщиком. Второе источник - это только жизнеспособный вариант для некоторых компаний, одновременно. Поскольку большинство литейнов находятся под огромным давлением, чтобы отправить все, что они могут сделать, большинство альтернативных источников сами растянуты. Компании, которые имеют возможность сэкономить, являются теми, что построение специальности, нишевые продукты, которые не видят многое на пути увеличения спроса. Эта мощность не может быть переоборудована для других целей в разумном периоде времени.

Накопление делает нехватки хуже в короткие сроки к среднесрочной перспективе. Компании и клиенты должны вернуть доверие того, что запчасти будут доступны по требованию, и это требует времени. В конкретном случае полупроводникового рынка он может привести к тому, что навязчивости переоценить будущие потребности в микросхемы, что приводит к емкости. Журналы чрезвычайно дорогие, чтобы построить и стоить много денег, чтобы продолжать и работать. Услуги должны храниться в возрасте 24/7 и требуют недель тщательного осмотра, прежде чем они могут быть возвращены онлайн после отключения электроэнергии.

Intel намного скорее просто простаивает строительство завода на несколько лет, чем заканчивая его и приходится платить полное эксплуатационное содержание на объекте, который не требуется. Это, как правило, осторожно делает навязчивости осторожно, объявляя о будущих планах расширения, поэтому раунды односпальника от TSMC, Intel и Samsung в отношении расходов НИОКР в течение следующего десятилетия были настолько необычными.

Наконец, низкоуровневые нехватки компонентов предотвращают компании изготовления первичных товаров. Нехватка смол, таких как ABF (пленка для наращивания Ajinomoto), может сами медленное производство. Вся индустрия застряла в «для нужды ситуации для ногтей», и она распространяется вниз по цепочке поставок к любому уровню точности, которую вы хотите изучить.

Добавляя все это

Обобщить:

Мы не можем строить чипы быстрее, потому что каждая часть процесса производства кремния является упражнением в терпении. Мы находимся в положении, потому что спрос на определенные виды кремния вырос в том, как отрасль не предвидел 10+ лет назад. Не существует немедленного решения этой проблемы из-за того, сколько времени требуется, чтобы принести новые лики онлайн.

Что мы видим здесь, не «просто» пандемия. Это пандемия, криптовалютная потребность, увеличение принятия АИ на многих рынках, а также рост базовых станций 5 г и уменных домов. Автомобиль сегодня содержит гораздо больше чипов, чем 20 лет назад, что увеличивает количество кремния, требуемого на автомобиль.

Нехватка этого полупроводника вряд ли значительно разрешит в любой день. Он постепенно станет менее плохим временем, поскольку поставки продуктов и потребительский спрос согласуются более тесно. Например, Nvidia's Ethereum Miners Miners может помочь снизить спрос на карты GeForce. Будущее PlayStation 5, построенное на 6 нм, может помочь Sony увеличить доступность. Журналы повышают поставки поставок более 6-12 месяцев периодов времени и доходности на деталях также имеют тенденцию к улучшению, поэтому мы должны увидеть продолжение производства в течение 2021 года из этих источников.

Изображение функция Intel.

Читать далее

Огромная нехватка чипов поражает всю полупроводниковую промышленность

COVID-19, экономические сбои, проблемы с урожайностью и влияние скальпирующих ботов - все это повлияло на закупки технологий в этом году, но есть новый аргумент в пользу того, что вызывает такие общие проблемы на многих рынках: недостаточные инвестиции в 200-миллиметровые пластины.

Samsung считает, что нехватка автомобильных чипов может повлиять на телефоны

Samsung обеспокоен тем, что нехватка микросхем в автомобильной промышленности может отбросить назад и подорвать поставки мобильных SoC. Это полупроводниковый пинбол в 2021 году.

AMD предупреждает, что нехватка компонентов для Xbox, PS5 и ПК может сохраниться до лета

У AMD был отличный четвертый квартал 2020 года и отличный полный год, но компания не видит, что дефицит чипов в ближайшее время уменьшится.

Нехватка полупроводников может стоить автопроизводителям 61 млрд долларов потерянных продаж

Обсуждения между автомобильной промышленностью и ее партнерами по производству микросхем также звучат так, как будто они могли бы пойти лучше.