Сегодня чипы есть практически во всем, называемые также интегральными схемами или, непосредственно, полупроводниками. Но мы никогда так не осознавали этого, пока в 2020 году не началось то, что многие СМИ окрестили чиповым кризисом Тот факт, что они полностью производятся на азиатском континенте, вместе с замедлением их экономики в результате COVID и постоянным спросом на чипы в отраслях по всему миру, вызвал дефицитэтих маленьких вещей, благодаря которым все работает.
И как будто этого недостаточно, все больше и больше голосов предупреждают, что сырье, из которого производятся полупроводники, подходит к концу и мы должны начать думать об альтернативах, основанных на других более доступных материалах Либо так, либо повторно использовать уже изготовленные компоненты. Но многие из них были уничтожены или отправлены в другие страны до тех пор, пока они не были потеряны из виду, чтобы избежать обработки этих электронных остатков должным образом.
Таким образом, полупроводники стали незаменимыми в более чем 169 отраслях промышленности: автомобилестроение и транспорт, компьютеры, смартфоны и другие устройства, ноутбуки, небольшие и крупная бытовая техника в общем долго и т.д. Компонент, который нельзя упустить и который, как и в случае с 2020 г., заставил тысячи компаний по всему миру пересмотреть свои планы в среднесрочной перспективе, корректировать календари и даже останавливать производственные линии.
Глобальный кризис чипов
Дефицит полупроводников, начавшийся в 2020 году и продолжающийся до сих пор, известен как идеальный шторм. То есть все, что должно было пойти не так, пошло не так. Во-первых, сконцентрируйте компании, производящие микросхемы, в одном географическом районе. В основном Китай и Тайвань Немного отстают Южная Корея, Япония и, единственная неазиатская страна, США. Во-вторых, это пандемия, которая затрагивает весь мир и решение которой заключается в изоляции населения с помощью карантинов, что приводит к временному параличу экономики.
Поскольку страны с разной скоростью отменяют карантин и пограничные ограничения, в значительной степени вынужденные необходимостью реактивировать свою экономику , отчетливо видна ошибка последних десятилетий: внешняя зависимость производства полупроводников
Ответы не могу дождаться. Соединенные Штаты и Европа рассматривают возможность воссоздания заводов, чтобы наверстать упущенное и перестать зависеть от таких компаний, как TSMC, UMC, PSMC или VIS на Тайване, или китайской HiSillicon, SMIC, JCET, OmniVision, UNISOC или ZTE. Компании, у которых есть такие важные клиенты, как Apple, AMD, NVIDIA или даже Intel и Qualcomm, известны именно тем, что разрабатывают полупроводники. Но это не так просто. Производство полупроводников требует больших первоначальных инвестиций и специальных помещений, которые изолированы и стерилизованы То, чего нельзя достичь за одну ночь.
В Европе, например, в начале 2022 года был запущен план с бюджетом в 43 000 миллионов евро Через европейскую директиву Закон о чипах или Закон ЕС о чипах, его целью является содействие производству полупроводников на территории Европы. В 2030 году это должно означать, что Европа будет производить 20% чипов во всем мире. В настоящее время его вес составляет всего 10%.
План включает все процессы в полупроводниковой промышленности. Не просто делать чипы по текущим спецификациям. Также исследуйте и создавайте новые прототипы и прикрывайте их массовое производство после проверки их пригодности. И, таким образом, перестать зависеть от Соединенных Штатов и Азии, континентов, которые разрабатывают и производят чипы для всего мира.
Полупроводники из новых материалов
Самая насущная проблема, когда мы говорим о полупроводниках, - это зависимость от производителей, сосредоточенных в одном географическом районе Но, как я упоминал на начало этого В этой статье есть вторая проблема, которая остается на заднем плане, потому что мы не столкнемся с ней непосредственно в ближайшие десятилетия. Это нехватка сырья для производства чипов или интегральных схем
Сегодня полупроводники изготавливаются в основном из кремния. Отсюда Силиконовая долина, Кремниевая долина, так называется. Потому что там были основаны основные компании, которые изобрели и спроектировали первые полупроводники. Но случаются две вещи. Во-первых, полупроводниковые возможности кремния имеют свои ограничения. И, во-вторых, что его доступность в мире становится все меньше и меньше. Это приводит к территориальным спорам с целью накопить как можно больше кремния, например, к тем, что происходят между Китаем и Тайванем
То есть необходимо найти более обильные альтернативы и, кстати, более эффективные. И дело в том, что такие отрасли, как электромобили, начинают нуждаться в материалах, улучшающих свойства кремния Хорошая новость в том, что уже есть несколько кандидатов. Вечное обещание графен Очень новый материал, и время от времени обнаруживаются новые свойства. Главное - увидеть это на практике, чего нам еще придется дождаться. Также говорят о нитриде галлия и других, таких как арсенид галлия, углеродные нанотрубки или карбид кремния..
Два кандидата на рассмотрение
Но некоторые из этих полупроводниковых материалов имеют определенные особенности. Например, нитрид галлия, который созданный людьми То есть в природе не существует. Ингредиенты - галлий и азот. Первый добывается из земли, а второй находится в атмосфере. Априори его производство должно быть доступнее и дешевле.
Сторонники нитрида галлия подчеркивают, что он более эффективен, чем кремний. То есть он лучше проводит электричество и поэтому требует меньше энергии для функционирования. Например, по данным Кембриджского центра нитрида галлия, при использовании в освещении экономия составит 25% мировой энергии. В дополнение к меньшему потреблению, это приводит к устройствам меньшего размера Идеально подходит для создания чипов, более мощных и меньше.
Также говорят, что он обеспечивает большую мощность, более высокую частоту и более высокую температуру, чем кремний. Это делает его идеальным кандидатом для производства компонентов для сетей 5G, которые работают на более высоких частотах. И как недостаток, пока есть цена и его реализация. Кремний более популярен в полупроводниковой промышленности, и его трудно изменить.
Со своей стороны, карбид кремния является еще одним кандидатом на замену кремния. Как следует из названия, он по-прежнему зависит от кремния, но в меньшей степени, поскольку для его производства также используется углерод. Это добавление делает его более эффективным при проведении электричества, чем один только кремний. Применительно к производству аккумуляторов он предлагает такие преимущества, как более быстрая зарядка и более низкие потери энергии.
В настоящее время промышленность будет по-прежнему в основном использовать кремний и германий для производства микросхем и полупроводников. Будущее еще предстоит увидеть, но, учитывая нехватку этого материала, необходимо будет сделать скачок к альтернативам, подобным тем, которые мы видели, и другим, которые, несомненно, открываются в настоящее время..