تُعدّ أشباه الموصلات أساسًا ومحركًا رئيسيًا للتطور السريع الذي يشهده قطاع تكنولوجيا المعلومات اليوم. وقد تغلغلت هذه المواد على نطاق واسع في مختلف مجالات التنمية الاقتصادية والاجتماعية، وأصبح مستواها التكنولوجي ونطاق تطورها من أهم المؤشرات لقياس القدرة التنافسية الصناعية للدولة وقوتها الوطنية الشاملة.

في عام 2020، شهد الاقتصاد العالمي ركودًا نتيجةً لتداعيات جائحة كوفيد-19، إلا أن سوق أشباه الموصلات العالمي حقق نموًا ملحوظًا، مدفوعًا باحتياجات العمل والدراسة عن بُعد، والاجتماعات عن بُعد. وبلغ حجم سوق أشباه الموصلات العالمي 440 مليار دولار أمريكي في عام 2020، بزيادة سنوية قدرها 6.8%. وبدأت منتجات أشباه الموصلات، لا سيما رقائق الذاكرة والرقائق المتخصصة، بالانتعاش. ولا يزال الطلب قويًا في سوق الدوائر المتكاملة في الصين، حيث ارتفعت مبيعاتها السنوية إلى 1,633.97 مليار يوان، بزيادة سنوية قدرها 8.26%. ومن المتوقع أن ينمو حجم السوق بشكل أكبر في عام 2021.

نموذج التنمية "التصاعدي الحلزوني".

يُظهر تطور سوق أشباه الموصلات العالمي نموذجًا تصاعديًا متصاعدًا، ومن المتوقع أن يشهد انتعاشًا أقوى بعد فترة تباطؤ أو تراجع. في عام 2000، انفجرت فقاعة الإنترنت، مما أدى إلى دخول صناعة أشباه الموصلات في فترة تصحيح استمرت عامين. بعد ذلك، ومع تراكم الطاقة وظهور رقائق السيليكون بقياس 12 بوصة، نما سوق أشباه الموصلات بسرعة. إلا أن اندلاع الأزمة المالية العالمية في الربع الأخير من عام 2008 تسبب في دخول سوق أشباه الموصلات في فترة تصحيح قصيرة.

منذ عام 2010، أدى ظهور الأجهزة المحمولة مثل آيفون وآيباد إلى انطلاق عصر الإنترنت عبر الهاتف المحمول، وبلغ معدل نمو سوق أشباه الموصلات مستويات قياسية. ومع ازدهار سوق الذاكرة، تجاوز حجم سوق أشباه الموصلات العالمي 400 مليار دولار أمريكي في عام 2017. وفي النصف الثاني من عام 2018، دخل سوق أشباه الموصلات العالمي مرحلة تصحيح. وفي عام 2019، ونظرًا لتباطؤ نمو الطلب على وحدات التخزين الصلبة والهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر، وارتفاع مخزونات المنتجات، وانخفاض الطلب العالمي على أشباه الموصلات، انخفضت أسعار سوق الذاكرة. وبالإضافة إلى ازدياد حالة عدم اليقين الناجمة عن التوترات التجارية العالمية، انكمش سوق أشباه الموصلات العالمي بشكل ملحوظ في عام 2019، مسجلاً انخفاضًا بنسبة 12%. ويُعد هذا أكبر انخفاض يشهده سوق أشباه الموصلات العالمي خلال الخمسة عشر عامًا الماضية.

في عام 2020، وعلى الرغم من تأثير جائحة كوفيد-19، شهد سوق أشباه الموصلات العالمي انتعاشاً قوياً، حيث بلغ حجم السوق 440 مليار دولار أمريكي، بزيادة سنوية قدرها 6.8%. ودخلت منتجات أشباه الموصلات، ممثلةً برقائق الذاكرة والرقائق ذات الأغراض الخاصة، مرحلة ازدهار. وعلى مستوى القطاع، سجلت رقائق المنطق أعلى معدل نمو (11.1%)، تليها أجهزة الاستشعار (10.7%) ثم الذاكرة (10.4%).

من منظور الهيكل الإقليمي، أصبحت الصين أكبر سوق استهلاكية لأشباه الموصلات في العالم لسنوات عديدة متتالية. في عام 2020، بلغت حصة الصين السوقية ذروتها عند 34.4%. أما حصص الولايات المتحدة وأوروبا واليابان وغيرها من الأسواق فكانت 21.7% و8.5% و8.3% و27.1% على التوالي. ومن بين هذه الأسواق، حقق السوق الأمريكي نموًا قويًا بنسبة 21.3%، بينما حقق سوق آسيا والمحيط الهادئ نموًا بنسبة 5.1%، وسجل السوق الياباني نموًا ضعيفًا بنسبة 1.3%، في حين انخفض السوق الأوروبي بنسبة 5.8%. ويعود سبب النمو القوي للسوق الأمريكي إلى أنه شهد أكبر انخفاض في عام 2019، بنسبة 23.7%، أي أعلى بـ 11.7 نقطة مئوية من المعدل العالمي؛ كما انخفض السوق الياباني بنسبة 10.0%، بينما انخفضت حصص أوروبا والصين وغيرها من المناطق بنسب 7.4% و9.3% و8.8% على التوالي.

نتيجةً للوباء، شهدت تطبيقات مثل المكاتب والتعليم عن بُعد نموًا سريعًا، مما ساهم في الانتعاش السريع لقطاعي الاتصالات والحواسيب في السوق النهائية. في عام 2020، لا يزال قطاعا الاتصالات والحواسيب يستحوذان على الحصة الأكبر من استخدام أشباه الموصلات في العالم، حيث بلغت حصتهما السوقية 33.5% و29.1% على التوالي. وبفضل انتشار تطبيقات الجيل الرابع والخامس، ارتفعت حصة سوق رقائق الاتصالات من 22.2% في عام 2010 إلى 33.5% في عام 2020. في الوقت نفسه، لا تزال حصة سوق الحواسيب الشخصية تتراجع أمام المنتجات الإلكترونية الناشئة مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية، حيث انخفضت حصتها السوقية من 40.9% في عام 2010 إلى 29.1% في عام 2019.

أصبحت المنافسة في السوق أكثر شراسة.

يُعدّ عام 2020 عامًا جديرًا بالاهتمام بالنسبة لسوق أشباه الموصلات العالمي. فقد لفتت شريحة IBM الجديدة بتقنية 2 نانومتر الأنظار. وتُصنع هذه الشريحة باستخدام ترانزستورات مكدسة بتقنية النانو، تُعرف باسم ترانزستورات GAA. وبالمقارنة مع أحدث التقنيات المتوفرة حاليًا بتقنية 7 نانومتر، ستحقق الشريحة الجديدة تحسينًا في الأداء بنسبة 45% أو خفضًا في استهلاك الطاقة بنسبة 75%. وأوضحت IBM أن استخدام تقنية 2 نانومتر يُتيح استيعاب ما يصل إلى 50 مليار ترانزستور في شريحة بحجم ظفر الإصبع.

يُعدّ وضع إيرادات شركات أشباه الموصلات محور اهتمام هذه الصناعة. فمن بين أكبر عشر شركات لأشباه الموصلات في العالم عام 2020، ست شركات أمريكية. ومن حيث إجمالي الإيرادات، استحوذت ست شركات أمريكية على 59.2% من إجمالي قيمة الشركات العشر الأولى، بينما استحوذت شركتان من كوريا الجنوبية على 32.4% من إجمالي قيمة الشركات العشر الأولى.

من منظور سلسلة الصناعة، من بين أكبر عشر شركات لأشباه الموصلات في العالم في عام 2020، هناك 6 شركات IDM بإجمالي إيرادات مبيعات قدرها 197.09 مليار دولار أمريكي، وهو ما يمثل 78.3٪ من إجمالي مبيعات أكبر عشر شركات؛ وهناك 4 شركات تصميم بإجمالي إيرادات مبيعات قدرها 54.70 مليار دولار أمريكي، وهو ما يمثل 21.7٪ من إجمالي مبيعات أكبر عشر شركات.

في عام 2020، واصلت إنتل ريادتها العالمية في إيرادات شركات أشباه الموصلات. وبفضل إيرادات هذا العام، حافظت إنتل على مكانتها كأكبر مورد لأشباه الموصلات في العالم، بإيرادات بلغت 70.244 مليار دولار أمريكي، بزيادة سنوية قدرها 3.7%. ويعود هذا النمو إلى ازدهار أعمالها الأساسية في مجال معالجات أجهزة الكمبيوتر الشخصية والخوادم. ومن بين أكبر عشر شركات لأشباه الموصلات في العالم عام 2020، حققت ميديا ​​تيك أكبر زيادة سنوية، تلتها إنفيديا وكوالكوم. وكانت تكساس إنسترومنتس الشركة الوحيدة التي شهدت انخفاضًا في الإيرادات.

هذا العام، وبالنظر إلى الإنفاق العالمي على البحث والتطوير في مجال أشباه الموصلات، فقد ارتفعت نفقات الاستثمار في هذا المجال لدى أكبر عشر شركات بنسبة 11%، لتصل إلى 43.5 مليار دولار أمريكي، ما يمثل 64% من إجمالي الإنفاق في القطاع. وهذا يدل على ازدياد تركيز السوق لدى الشركات الرائدة، واشتداد المنافسة فيه.

في النصف الثاني من عام 2020، شهد قطاع أشباه الموصلات العالمي خمس عمليات اندماج واستحواذ واسعة النطاق، وأكثر من عشر عمليات أصغر حجماً، بقيمة قياسية بلغت 118 مليار دولار أمريكي. وبذلك، أصبح عام 2020 العام الذي شهد أكبر حجم معاملات في تاريخ عمليات الاندماج والاستحواذ في هذا القطاع. مع ذلك، لم تُستكمل بعد جميع مراحل إتمام هذه العمليات والحصول على الموافقات اللازمة. ويعود الارتفاع الحاد في عدد عمليات الاندماج والاستحواذ في صناعة أشباه الموصلات العالمية بشكل رئيسي إلى التحالفات القوية بين الشركات المصنعة العملاقة في مختلف المجالات.

في وقت سابق، أعلنت شركة ADI، المتخصصة في تصنيع الرقائق التناظرية، عن استحواذها على شركة Maxim Integrated Products، المتخصصة في الإشارات التناظرية والهجينة، مقابل 21 مليار دولار أمريكي. وفي سبتمبر 2020، أعلنت شركة Nvidia، عملاقة بطاقات الرسومات، عن استحواذها على شركة Arm، الموردة لبروتوكولات بنية المعالجات، مقابل 40 مليار دولار أمريكي. وكانت Arm سابقًا تحت سيطرة مجموعة SoftBank اليابانية. بالإضافة إلى ذلك، أعلنت شركة Intel الأمريكية عن بيع قسم ذاكرة NAND flash ومصنع رقائق السيليكون بقياس 300 مم في الصين إلى شركة SK Hynix الكورية الجنوبية مقابل 9 مليارات دولار أمريكي. وفي 29 أكتوبر 2020، أعلنت شركة AMD الأمريكية عن استحواذها على شركة Xilinx، الموردة لرقائق FPGA، مقابل حوالي 35 مليار دولار أمريكي. ومن المتوقع إتمام الصفقة بحلول نهاية عام 2021. وفي اليوم نفسه، أعلنت شركة Marvell Electronics عن استحواذها على شركة Inphi، الموردة للدوائر المتكاملة في وادي السيليكون، مقابل 10 مليارات دولار أمريكي نقدًا وأسهمًا. ستُستكمل هذه الصفقة أيضًا في النصف الثاني من عام 2021. أما الصفقة المذكورة أعلاه فلم تُستكمل بعد، ولا تزال قيد المراجعة من قبل السلطات التنظيمية المختصة.

التقنيات الثورية في حقبة ما بعد مور

يُعدّ التكامل غير المتجانس تقنية تطوير نموذجية في حقبة ما بعد مور. تُطبّق هذه التقنية في مجال التغليف. عند تلبية الطلب، يُمكن استخدام تقنية الرقائق الصغيرة لتنفيذ وظائف الرقائق بسرعة وفعالية. كما تتميز هذه التقنية بسهولة التصميم، وسهولة التصنيع، وانخفاض التكلفة.

مكّن هذا التوجه تطوير الرقائق من التحول من التركيز الأعمى على خفض استهلاك الطاقة وزيادة الأداء إلى تلبية متطلبات السوق بشكل أكثر واقعية. لدى العديد من الشركات خطط لتطوير "الجسيمات الأساسية". على سبيل المثال، أطلقت إنتل تقنية Foveros التي تتيح تغليف رقائق المنطق ورقائق الذاكرة بتقنية ثلاثية الأبعاد؛ كما أطلقت TSMC تقنية SoIC متعددة الرقائق التي تتيح ربط الرقاقات ببعضها. في الوقت نفسه، تُعد هذه التقنية أيضًا تقنية تطوير رئيسية لصناعة أشباه الموصلات في الصين في حقبة ما بعد مور.

ستُحدث وحدات التحكم الدقيقة (MCUs) المبنية على معمارية RISC-V تغييرات جذرية في هيكل سوق وحدات التحكم الدقيقة. تعتمد RISC-V على ترخيص BSD القياسي غير المقيد، مما يتيح استخدام وحدة المعالجة المركزية المصممة بحرية تامة، وتطوير وإضافة مجموعات تعليمات موسعة خاصة بك، واختيار ما إذا كنت ترغب في نشرها علنًا، أو بيعها تجاريًا، أو استبدال اتفاقيات الترخيص الأخرى، أو استخدامها كمصدر مغلق بالكامل. تُعد RISC-V حاليًا الأنسب لتطبيقات إنترنت الأشياء المدعومة بالذكاء الاصطناعي (AIoT)، ومن المتوقع أن تنافس معالجات معمارية ARM وتُشكل منظومة RISC-V في الصين، وتُعد وحدات التحكم الدقيقة (MCUs) من أفضل مجالات تطبيق RISC-V. بفضل مزاياها المتمثلة في كونها مفتوحة المصدر، واستهلاكها المنخفض للطاقة، وتكلفتها المنخفضة، ستؤثر وحدات التحكم الدقيقة المبنية على معمارية RISC-V على وحدات التحكم الدقيقة المبنية على معمارية ARM، وستُحدث تغييرات جديدة في السوق.

قد تُشكّل الرقائق الضوئية مسارًا جديدًا لتطوير الرقائق الإلكترونية. تستخدم هذه الرقائق الإشارات الضوئية في جمع البيانات ونقلها وحسابها وتخزينها وعرضها. وتُستخدم حاليًا في الاتصالات الضوئية، مدفوعةً بشكل خاص بتطوير البنية التحتية لمراكز البيانات. يُستخدم السيليكون الضوئي لدمج المكونات الضوئية على رقائق السيليكون، مستفيدًا من انخفاض تكلفة أجهزة CMOS وقابليتها للتوسع وسهولة تصنيعها وتجميعها. وبالمقارنة مع الدوائر المتكاملة الإلكترونية، تتميز الرقائق الضوئية بسرعة فائقة واستهلاك منخفض جدًا للطاقة. نظريًا، يمكن تعديل حجم الرقائق الضوئية، كما أن خصائص الضوء تجعلها مناسبة بطبيعتها للحوسبة الخطية، بما في ذلك الحوسبة المتوازية عالية الكثافة. مع التطور السريع للذكاء الاصطناعي، يُمكن أن يكون أداء ضرب المصفوفات في الرقائق الضوئية أفضل بمئات أو آلاف المرات من الرقائق الإلكترونية الحالية، مما يدفع الأوساط الأكاديمية والصناعية إلى المسارعة لاستكشاف الفرص التي توفرها الحوسبة الضوئية.

تأثرت صناعة أشباه الموصلات من الجيل الثالث، القادرة على تحسين كفاءة تحويل الطاقة، بتوجه "الحياد الكربوني"، مما أدى إلى تسارع نموها. ومع انحسار آثار جائحة كوفيد-19 تدريجيًا، استقر الطلب على المكونات اللازمة لتحويل الطاقة الصناعية، مثل العواكس ومحولات التردد، بالإضافة إلى محطات الاتصالات الأساسية. ومع تحول عواكس سيارة تسلا موديل 3 الكهربائية تدريجيًا إلى عمليات تصنيع مكونات كربيد السيليكون (SiC)، اكتسبت أشباه الموصلات من الجيل الثالث اهتمامًا متزايدًا في سوق السيارات.

تتميز أشباه الموصلات من الجيل الثالث، والمتمثلة في نتريد الغاليوم (GaN) وكربيد السيليكون (SiC)، بمزايا عديدة، منها مقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة الجهد العالي، والقدرة على العمل بترددات عالية، واستهلاك طاقة عالٍ. وبالمقارنة مع أجهزة السيليكون، فإنها تُقلل فقد الطاقة بأكثر من 50%، وتُصغر حجم المعدات بأكثر من 75%. وتُمثل هذه الأشباه اتجاهًا تنمويًا هامًا يُسهم في ترشيد استهلاك الطاقة وخفض الانبعاثات، وتحقيق هدف "الحياد الكربوني". وقد امتد استخدام أشباه الموصلات من الجيل الثالث ليشمل العديد من المجالات الحيوية، مثل مراكز البيانات ومركبات الطاقة الجديدة. ويشهد قطاع أشباه الموصلات من الجيل الثالث تطورًا مستمرًا، ومن المتوقع أن يُصبح ركيزة أساسية للاقتصاد الأخضر.

تنويه: هذه المقالة مُعاد نشرها من "أخبار الصين الإلكترونية". لا تُمثل هذه المقالة سوى وجهة نظر الكاتب الشخصية، ولا تُمثل آراء شركة ساكو مايكرو أو قطاع الصناعة. تمت إعادة نشرها ومشاركتها فقط لدعم حماية حقوق الملكية الفكرية. يُرجى ذكر المصدر الأصلي واسم الكاتب عند إعادة النشر. في حال وجود أي انتهاك، يُرجى التواصل معنا لحذفها.

رقم هاتف الشركة: +86-0755-83044319
فاكس: +86-0755-83975897
بريد إلكتروني: 1615456225@qq.com
س: 3518641314 مدير لي

ف ف: 332496225 مدير تشيو

العنوان: الغرفة 809، المبنى ج، مبنى زانتاو للتكنولوجيا، رقم 1079 شارع مينزي، منطقة لونغهوا الجديدة، شنتشن