La industria global de semiconductores atraviesa un periodo crítico de constantes actualizaciones. Las nuevas tecnologías y los nuevos campos impulsan continuamente su expansión. Factores clave como la oferta y la demanda promueven aún más la reestructuración de la cadena industrial. En el mercado global coexisten riesgos y oportunidades.

El desarrollo de cualquier industria es inseparable de la innovación. Se puede afirmar que la innovación es el motor principal de todas las nuevas tecnologías. Gracias a la continua innovación y al perfeccionamiento tecnológico, la industria de los semiconductores se ha consolidado como una industria estratégica y líder, con la mayor penetración en el mercado y la más amplia influencia en el sector.

Del 9 al 11 de junio, la Conferencia Mundial de Semiconductores 2021 y la Exposición Internacional de Semiconductores de Nanjing se celebraron en el Centro Internacional de Exposiciones de Nanjing. Con el tema "Innovación y cambio, beneficio mutuo con núcleo", discutiremos conjuntamente la innovación y la cooperación, el desarrollo y el beneficio mutuo en la industria mundial de semiconductores. (Sugerencia: La respuesta de fondo "Foro de Innovación"Los materiales de presentación pertinentes para el Foro de Innovación de esta Conferencia Mundial de Semiconductores pueden obtenerse; encontrará más detalles al final del artículo."

Con la continua integración y el desarrollo de tecnologías emergentes como la inteligencia artificial, el 5G y el Internet de las Cosas, la transformación digital global se acelera, impulsando así el desarrollo de la industria de los semiconductores. Como pilar fundamental de la economía del futuro, la tecnología de la industria de los semiconductores ha experimentado avances significativos de forma continua.

Nuevas direcciones en la era posterior a Moore

Desde el desarrollo de la Ley de Moore, se ha alcanzado el límite físico, y el rendimiento y el consumo de energía de los chips han encontrado cuellos de botella. Por otro lado, los medios técnicos y los costos económicos también son factores que restringen el desarrollo de la Ley de Moore. Wu Hanming, académico de la Academia China de Ingeniería y decano de la Escuela de Micro-Nanoelectrónica de la Universidad de Zhejiang, dijo que en la era posterior a Moore, el desarrollo tecnológico de la industria de semiconductores se ha ralentizado, y el espacio de innovación y las oportunidades de recuperación también se han ampliado. La computación de alto rendimiento, la computación móvil y la detección autónoma se han convertido en las direcciones impulsoras para el desarrollo de la tecnología de chips. Para mejorar el PPAC (rendimiento, energía, área, costo) de los chips, estos enfrentarán tres desafíos principales en el proceso de fabricación.

La primera es la impresión 3D de precisión. Un proceso que utiliza una máquina de fotolitografía como equipo principal actualmente emplea principalmente una longitud de onda de 193 nanómetros para formar patrones de 20 y 30 nanómetros, lo cual es técnicamente muy difícil.

El segundo aspecto son los nuevos materiales. La mejora del rendimiento que se consigue al reducir el tamaño es limitada, por lo que es necesario buscar nuevos materiales para satisfacer las crecientes exigencias de rendimiento. Los nuevos materiales y los nuevos procesos son los temas principales en la fabricación de chips de circuitos integrados.

El tercer objetivo es mejorar la tasa de rendimiento. El rendimiento es el estándar para comprobar si un proceso está realmente maduro, y también es el reto más difícil al que se enfrentan las empresas fabricantes de chips.

Según Mao Junfa, académico de la Academia China de Ciencias, miembro del Comité Permanente del Comité del Partido y Vicerrector de la Universidad Jiao Tong de Shanghái, existen dos vías de desarrollo futuro para los chips semiconductores. Una consiste en seguir la Ley de Moore, y la otra en eludirla. Existen muchas maneras de eludir la Ley de Moore, y la integración heterogénea es una de ellas.

La integración heterogénea permite combinar las ventajas de diferentes materiales, procesos, estructuras, componentes y chips semiconductores, logrando funciones potentes y complejas con un excelente rendimiento integral, superando los límites de rendimiento de un único proceso semiconductor. Además, ofrece gran flexibilidad, alta fiabilidad y un ciclo de I+D corto. Mao Junfa afirmó que la investigación en integración heterogénea es de gran importancia. El desarrollo de los circuitos integrados ha evolucionado desde un único proceso homogéneo a la integración de múltiples procesos heterogéneos, desde la integración planar bidimensional a la tridimensional, y desde un enfoque descendente al ascendente.

Zheng Li, vicepresidente de la Asociación de la Industria de Semiconductores de China y director ejecutivo de Changdian Technology, afirmó que, en la era posterior a la Ley Moore, la densidad e integración de los chips se han vuelto cada vez más complejas, y el empaquetado avanzado ya no se limita al "sellado" y la "instalación", sino que avanza hacia la "integración" y la "conexión". Gigantes internacionales como AMD, TSMC e Intel están implementando activamente la integración heterogénea y desarrollando tecnologías de procesamiento posterior de semiconductores para lograr una alta integración e interconexión de chips.

Sin embargo, los procesos de fabricación y los procesos de integración de interconexiones de alta densidad por sí solos no son suficientes. La fabricación de obleas y la posterior fabricación del producto terminado deben estar vinculadas durante la planificación y el diseño iniciales del chip para garantizar el rendimiento y mejorar el desempeño.

La industria de semiconductores se encuentra en crisis.

La Ley de Moore está en declive y la tecnología de chips semiconductores necesita urgentemente innovación. Sin embargo, el mercado de semiconductores se enfrenta a cambios trascendentales sin precedentes en un siglo. A principios de 2020, el brote de la pandemia provocó una escasez generalizada de chips en el mercado mundial de semiconductores, afectando especialmente a la electrónica automotriz. Hasta el momento, compañías automovilísticas como Hyundai, Kia, General Motors y Ford han suspendido la producción debido a la falta de suministro de chips, lo que ha ocasionado pérdidas cuantiosas.

Según un informe de investigación de Goldman Sachs, hasta 169 industrias en todo el mundo se han visto afectadas en mayor o menor medida por la escasez de chips, desde la electrónica automotriz hasta la electrónica de consumo, e incluso la producción de jabón de cerveza. El impacto de la escasez de chips no ha disminuido, sino que se ha intensificado.

Li Ke, vicepresidente de CCID Consulting Co., Ltd., considera que la escasez de chips se debe a tres razones principales: factores de la demanda del mercado, problemas de oferta y dificultades en la relación entre oferta y demanda. Según las estadísticas del mercado, la tasa de crecimiento del mercado de semiconductores alcanzó el 31.9 % en 2010 y el 22 % en 2017, respectivamente, sin que se registrara escasez de chips en dicho mercado durante esos dos años. Evidentemente, la escasez de chips en 2020 no se debe a un crecimiento explosivo repentino del mercado ni a un aumento desmesurado de la demanda, sino a un problema de oferta y de la relación entre oferta y demanda.

El vicepresidente global de SEMI y presidente para China, Ju Long, también afirmó que la escasez de núcleos refleja una capacidad de producción insuficiente, y que esta insuficiencia es generalizada. Desde nodos avanzados hasta materiales, e incluso sustratos críticos para el empaquetado y las pruebas, se ha generado preocupación por la falta de núcleos. En lo que respecta a la escasez de núcleos para automóviles, además de la fuerte demanda y la insuficiente capacidad de producción, la falta de capacidad de gestión de la cadena de suministro por parte de las empresas automovilísticas es también una de las razones de la actual situación de escasez.

Los fabricantes de toda la cadena de valor, desde la fabricación, el empaquetado y las pruebas de chips hasta el diseño, la automoción, las redes y la electrónica de consumo, se han visto afectados por la escasez de chips y han tomado medidas. Fabricantes líderes como TSMC, Samsung, Texas Instruments y SMIC están ampliando activamente su capacidad de producción y buscando nuevos avances. AMD y otras fábricas sin fábrica propia, así como las empresas automovilísticas de la cadena de valor, también buscan activamente la cooperación para garantizar el suministro de capacidad de producción.

Según numerosos comentarios del sector, la escasez de chips se prolongará entre uno y dos años. Los mercados de proveedores y distribuidores están impulsando al alza los precios, y aunque los chips siguen siendo comercializables, su valor es incalculable. Para las pequeñas y medianas empresas, 2020 será sin duda un año difícil. Los principales fabricantes también necesitan urgentemente realizar cambios para adaptarse a las nuevas tendencias del mercado.

Buscar el desarrollo a través de la innovación y el cambio.

Según las predicciones de diversas instituciones, el mercado de semiconductores experimentará un crecimiento exponencial en 2021. Se espera una tasa de crecimiento del 15% al ​​20% en 2021, y el tamaño del mercado superará los 500 mil millones de dólares, alcanzando así un nuevo hito.

Desde 2020, en respuesta a la demanda del mercado, las empresas de la cadena de valor global de la industria de semiconductores han estado reforzando su infraestructura para adaptarse a los cambios y buscar el desarrollo. Las fábricas de obleas de 12 pulgadas, lideradas por Taiwán y Corea del Sur, se expanden constantemente, y la capacidad de producción de obleas de 8 pulgadas en China también continúa aumentando. Los fabricantes de dispositivos semiconductores siguen incrementando sus inversiones y su capital para I+D. Samsung, Intel y otros fabricantes están aumentando sus inversiones y expandiendo sus fábricas de chips en todo el mundo.

Ante la situación actual del mercado, se presenta tanto una oportunidad como un desafío para los fabricantes nacionales. En 2020, el mercado de la industria de fabricación de chips de China alcanzó los 256 mil millones de yuanes, mientras que el de empaquetado y pruebas llegó a los 250.9 mil millones. Esto significa que la industria china de fabricación de chips superó por primera vez en la historia a la industria de empaquetado y pruebas, y la estructura de la industria nacional de semiconductores continúa optimizándose. El rápido desarrollo de la industria de fabricación de chips ha impulsado significativamente el desarrollo de la industria china de circuitos integrados y, además, ha brindado una sólida garantía para la seguridad de la cadena de suministro y la cadena industrial.

Nuevas tendencias como el 5G, la inteligencia artificial y la conducción autónoma se están integrando en el mercado. Los materiales, las tecnologías y los procesos de semiconductores también se actualizan y perfeccionan rápidamente. En el futuro, la estructura del mercado se reintegrará. Li Ke afirmó que las empresas de toda la cadena de valor deben comprender claramente las futuras tendencias del mercado y buscar proactivamente nuevas oportunidades.

Resumir

La industria global de semiconductores atraviesa un periodo crítico de constantes actualizaciones. Las nuevas tecnologías y los nuevos campos impulsan continuamente su expansión. Factores clave como la oferta y la demanda promueven aún más la reestructuración de la cadena industrial. En el mercado global coexisten riesgos y oportunidades. En los últimos años, el tema de la sustitución de la producción local ha sido un tema de gran relevancia. 2021 marca el inicio del XIV Plan Quinquenal. Cada empresa debe liderar la optimización de su estructura industrial, impulsar la innovación tecnológica, consolidar su capacidad técnica y respaldar la implementación de aplicaciones nacionales.

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