Die globale Halbleiterindustrie befindet sich in einer entscheidenden Phase iterativer Modernisierungen. Neue Technologien und neue Anwendungsgebiete beschleunigen das Wachstum kontinuierlich. Schlüsselfaktoren wie Angebot und Nachfrage fördern zusätzlich die Umstrukturierung der industriellen Wertschöpfungskette. Risiken und Chancen bestehen auf dem globalen Markt nebeneinander.

Die Entwicklung jeder Branche ist untrennbar mit Innovation verbunden. Innovation ist die treibende Kraft aller neuen Technologien. Dank kontinuierlicher Innovation und Weiterentwicklung von Technologien hat sich die Halbleiterindustrie schrittweise zu einer strategischen und führenden Branche mit der stärksten Anwendungsdurchdringung und dem größten Brancheneinfluss entwickelt.

Vom 9. bis 11. Juni fanden im Nanjing International Expo Center die Welthalbleiterkonferenz 2021 und die Nanjing International Semiconductor Expo statt. Unter dem Motto „Innovation und Wandel, Win-Win mit Kerntechnologie“ diskutierten wir gemeinsam über Innovation und Kooperation, Entwicklung und Win-Win-Situationen in der globalen Halbleiterindustrie. (Hinweis: Die Hintergrundantwort „Innovationsforum„Relevante Redematerialien für das Innovationsforum dieser Welthalbleiterkonferenz können bezogen werden; Einzelheiten finden Sie am Ende des Artikels.“

Durch die kontinuierliche Integration und Weiterentwicklung neuer Technologien wie künstlicher Intelligenz, 5G und dem Internet der Dinge beschleunigt sich die globale digitale Transformation, was wiederum die Entwicklung der Halbleiterindustrie beflügelt hat. Als Rückgrat der zukünftigen Wirtschaft hat die Halbleitertechnologie einen bahnbrechenden Fortschritt nach dem anderen erzielt.

Neue Wege in der Nach-Moore-Ära

Seit der Entwicklung des Mooreschen Gesetzes sind die physikalischen Grenzen erreicht, und die Leistungsfähigkeit und der Stromverbrauch von Chips stoßen an ihre Grenzen. Andererseits schränken auch technische Mittel und Kosten die Weiterentwicklung des Mooreschen Gesetzes ein. Wu Hanming, Akademiemitglied der Chinesischen Akademie der Ingenieurwissenschaften und Dekan der Fakultät für Mikro- und Nanoelektronik an der Zhejiang-Universität, erklärte, dass sich die technologische Entwicklung der Halbleiterindustrie nach dem Mooreschen Gesetz verlangsamt habe, der Innovationsspielraum und die Aufholmöglichkeiten jedoch zugenommen hätten. Hochleistungsrechnen, mobiles Rechnen und autonomes Sensorik sind zu den treibenden Kräften der Chipentwicklung geworden. Um die PPAC-Werte (Leistung, Stromverbrauch, Fläche, Kosten) von Chips zu verbessern, müssen im Herstellungsprozess drei zentrale Herausforderungen bewältigt werden.

Das erste Verfahren betrifft Präzisionsgrafiken. Ein Prozess, bei dem eine Fotolithografieanlage als Hauptausrüstung dient, verwendet derzeit hauptsächlich eine Wellenlänge von 193 Nanometern, um Muster von 20 Nanometern und 30 Nanometern zu erzeugen, was technisch sehr anspruchsvoll ist.

Der zweite Aspekt sind neue Materialien. Die durch Miniaturisierung erzielbare Leistungssteigerung ist begrenzt, daher müssen neue Materialien gefunden werden, um den steigenden Leistungsanforderungen gerecht zu werden. Neue Materialien und neue Verfahren sind die zentralen Themen der Herstellung integrierter Schaltkreise.

Drittens geht es um die Verbesserung der Ausbeute. Die Ausbeute ist der Standard, um zu testen, ob ein Prozess wirklich ausgereift ist, und gleichzeitig die größte Herausforderung für Chiphersteller.

Laut Mao Junfa, Akademiemitglied der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, Mitglied des Ständigen Ausschusses des Parteikomitees und Vizepräsident der Shanghai Jiao Tong Universität, gibt es zwei zukünftige Entwicklungswege für Halbleiterchips. Der eine besteht darin, das Mooresche Gesetz fortzusetzen, der andere darin, es zu umgehen. Es gibt viele Möglichkeiten, das Mooresche Gesetz zu umgehen, und die heterogene Integration ist eine davon.

Heterogene Integration vereint die Vorteile verschiedener Halbleitermaterialien, -prozesse, -strukturen und -komponenten bzw. -chips und ermöglicht so leistungsstarke und komplexe Funktionen mit exzellenter Gesamtperformance. Sie überwindet die Leistungsgrenzen einzelner Halbleiterprozesse und bietet Vorteile wie hohe Flexibilität, Zuverlässigkeit und kurze Entwicklungszyklen. Mao Junfa betonte die große Bedeutung der Forschung zur heterogenen Integration. Die Entwicklung integrierter Schaltungen hat sich von einem einzelnen homogenen Prozess zur Integration mehrerer heterogener Prozesse, von der zweidimensionalen planaren zur dreidimensionalen Integration und von Top-Down zu Bottom-Up verlagert.

Zheng Li, Vizepräsident des chinesischen Halbleiterindustrieverbandes und Direktor und CEO von Changdian Technology, erklärte, dass in der Zeit nach Moore die Dichte und Integration von Chips immer komplexer geworden seien und fortschrittliche Gehäusetechnologien nicht mehr nur „Versiegeln“ und „Installieren“ bedeuteten, sondern sich hin zu „Integration“ und „Verbindung“ entwickelten. Internationale Konzerne wie AMD, TSMC und Intel setzen aktiv auf heterogene Integration und entwickeln Halbleiter-Backend-Technologien, um eine hohe Chipintegration und eine hohe Vernetzung zu erreichen.

Fertigungsprozesse und Integrationsprozesse für hochdichte Verbindungen allein reichen jedoch nicht aus. Die Waferherstellung und die anschließende Fertigung des Endprodukts müssen bereits in der frühen Chipplanungs- und Designphase miteinander verknüpft werden, um die Ausbeute zu sichern und die Leistung zu verbessern.

Halbleiterindustrie in der Krise

Das Mooresche Gesetz stößt an seine Grenzen, und die Halbleitertechnologie benötigt dringend Innovationen. Der Halbleitermarkt steht jedoch vor beispiellosen Veränderungen. Anfang 2020 führte der Ausbruch der Pandemie zu einem globalen Chipmangel, der die Automobilindustrie besonders hart traf. Automobilhersteller wie Hyundai, Kia, General Motors und Ford mussten ihre Produktion aufgrund unzureichender Chipversorgung einstellen, was zu enormen Verlusten führte.

Laut einem Forschungsbericht von Goldman Sachs sind weltweit bis zu 169 Branchen in unterschiedlichem Ausmaß vom Chipmangel betroffen, von der Automobilelektronik über die Unterhaltungselektronik bis hin zur Herstellung von Bierseife. Die Auswirkungen des Chipmangels haben nicht nachgelassen, sondern sich sogar verschärft.

Li Ke, Vizepräsident von CCID Consulting Co., Ltd., ist der Ansicht, dass die Chipknappheit maximal drei Ursachen hat: Marktnachfragefaktoren, Angebotsengpässe und Probleme im Zusammenspiel von Angebot und Nachfrage. Laut Marktstatistik verzeichnete der Halbleitermarkt 2010 und 2017 Wachstumsraten von bis zu 31.9 % bzw. 22 %, ohne dass es in diesen beiden Jahren zu einer Kernknappheit kam. Die Kernknappheit im Jahr 2020 ist demnach nicht auf ein plötzliches, explosionsartiges Marktwachstum und eine verstärkte Nachfrage zurückzuführen, sondern auf Probleme im Angebot und im Zusammenspiel von Angebot und Nachfrage.

Ju Long, Vizepräsident von SEMI Global und China-Chef, erklärte, der Mangel an Kernkomponenten spiegele unzureichende Produktionskapazitäten wider, und zwar umfassend. Von fortschrittlichen Fertigungsknoten über Materialien bis hin zu kritischen Substraten für Verpackung und Prüfung herrsche Panik aufgrund von Kernkomponentenengpässen. Allein im Automobilsektor trage neben der hohen Nachfrage und den unzureichenden Produktionskapazitäten auch die mangelnden Fähigkeiten der Automobilhersteller im Lieferkettenmanagement zu der aktuellen Knappheit bei.

Hersteller entlang der gesamten Wertschöpfungskette – von der Chipfertigung über Verpackung und Prüfung bis hin zu Design, Automobilindustrie, Netzwerktechnik und Unterhaltungselektronik – sind vom Chipmangel betroffen und haben Maßnahmen ergriffen. Führende Hersteller wie TSMC, Samsung, Texas Instruments und SMIC erweitern aktiv ihre Produktionskapazitäten und suchen nach neuen Innovationen. Auch AMD und andere Fabless-Unternehmen sowie Automobilhersteller bemühen sich aktiv um Kooperationen, um die Produktionskapazitäten zu sichern.

Laut Branchenkommentaren wird der Chipmangel noch ein bis zwei Jahre anhalten. Die Preise steigen aufgrund der steigenden Nachfrage in den vorgelagerten und nachgelagerten Märkten, und Chips sind zwar weiterhin marktfähig, aber von unschätzbarem Wert. Für kleine und mittlere Unternehmen wird 2020 mit Sicherheit ein schwieriges Jahr. Auch führende Hersteller müssen dringend Anpassungen vornehmen, um sich den neuen Marktentwicklungen anzupassen.

Entwicklung durch Innovation und Wandel anstreben

Laut Prognosen verschiedener Institutionen wird der Halbleitermarkt im Jahr 2021 im Grunde genommen „immer weiter wachsen“. Es wird erwartet, dass die Wachstumsrate im Jahr 2021 zwischen 15 % und 20 % liegen wird und das Marktvolumen 500 Milliarden US-Dollar übersteigen und damit einen neuen Meilenstein erreichen wird.

Seit 2020 haben Unternehmen der globalen Halbleiterindustrie ihre Produktionsanlagen bedarfsorientiert modernisiert, um den Veränderungen zu begegnen und ihr Wachstum voranzutreiben. Die 12-Zoll-Waferfabriken, allen voran Taiwan und Südkorea, expandieren kontinuierlich, und auch Chinas Produktionskapazität für 8-Zoll-Wafer steigt stetig. Halbleiterhersteller investieren weiterhin verstärkt in Forschung und Entwicklung. Samsung, Intel und andere Hersteller erhöhen ihre Investitionen und erweitern ihre Chipfabriken weltweit.

Angesichts der aktuellen Marktlage ergeben sich für inländische Hersteller sowohl Chancen als auch Herausforderungen. Im Jahr 2020 erreichte der chinesische Chipfertigungssektor ein Marktvolumen von 256 Milliarden Yuan, der Markt für Verpackung und Testung 250.9 Milliarden Yuan. Damit hat Chinas Chipfertigungsindustrie erstmals in der Geschichte die Verpackungs- und Testindustrie überholt, und die Struktur der heimischen Halbleiterindustrie wird weiter optimiert. Die rasante Entwicklung der Chipfertigungsindustrie hat die Entwicklung der chinesischen Halbleiterindustrie maßgeblich unterstützt und bietet eine solide Grundlage für die Sicherheit der Liefer- und Wertschöpfungskette.

Neue Technologien wie 5G, künstliche Intelligenz und autonomes Fahren werden in den Markt integriert. Halbleitermaterialien, -technologien und -prozesse werden ebenfalls rasant weiterentwickelt und verbessert. Zukünftig wird sich die Marktstruktur neu strukturieren. Li Ke betonte, dass Unternehmen entlang der gesamten Wertschöpfungskette die zukünftigen Markttrends genau kennen und proaktiv nach neuen Chancen suchen sollten.

Zusammenfassen

Die globale Halbleiterindustrie befindet sich in einer entscheidenden Phase iterativer Modernisierungen. Neue Technologien und neue Anwendungsgebiete beschleunigen das Wachstum kontinuierlich. Schlüsselfaktoren wie Angebot und Nachfrage treiben die Umstrukturierung der Wertschöpfungskette weiter voran. Risiken und Chancen bestehen auf dem globalen Markt nebeneinander. In den letzten Jahren hat die Lokalisierung der Produktion immer wieder für Aufsehen gesorgt. 2021 markiert den Beginn des 14. Fünfjahresplans. Jedes Unternehmen sollte die Optimierung seiner Produktionsstruktur, die iterative technologische Innovation, die Stärkung seiner technischen Kompetenzen und die Unterstützung der Umsetzung inländischer Anwendungen selbst in die Hand nehmen.

Haftungsausschluss: Dieser Artikel wurde von „TechSugar“ übernommen. Er gibt ausschließlich die persönliche Meinung des Autors wieder und spiegelt nicht die Ansichten von Sacco Micro oder der Branche wider. Die Weitergabe dient lediglich dem Schutz von Urheberrechten. Bitte geben Sie bei einer Weiterveröffentlichung die Originalquelle und den Autor an. Sollten Urheberrechte verletzt werden, kontaktieren Sie uns bitte, damit wir den entsprechenden Artikel entfernen können.

Firmentelefonnummer: +86-0755-83044319
Fax: +86-0755-83975897
E-Mail: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Manager Li

QQ: 332496225 Manager Qiu

Adresse: Raum 809, Gebäude C, Zhantao Technology Building, Minzhi Avenue 1079, Longhua New District, Shenzhen