[Pendahuluan] Pada Februari 2021, Presiden Citigroup Joe Biden menandatangani Perintah Eksekutif No. 14017, yang mengharuskan pemerintahannya untuk melakukan tinjauan komprehensif terhadap rantai pasokan di empat bidang utama, termasuk semikonduktor, baterai energi baru, mineral tanah jarang, dan perlengkapan medis, untuk mengidentifikasi risiko, mengatasi kerentanan, dan mengembangkan strategi untuk meningkatkan ketahanan rantai pasokan. Ketika komandan menandatangani perintah tersebut, ia mengutip pepatah "Karena kekurangan paku, sepatu dibuang. Karena kekurangan sepatu, kuda hilang," dan seterusnya, hingga kerajaan runtuh. Gangguan terkecil dalam rantai pasokan dapat memengaruhi keselamatan, pekerjaan, keluarga, dan komunitas Amerika. Untuk melaksanakan tinjauan komprehensif ini, pemerintahan Biden membentuk gugus tugas internal yang mencakup lebih dari selusin departemen dan lembaga federal. Para pejabat pemerintah telah berkonsultasi dengan serikat pekerja, bisnis, lembaga akademis, Kongres, dan sekutu serta mitra AS untuk mengidentifikasi kerentanan dan mengembangkan solusi.

Laporan penilaian tinjauan Citi State akan jatuh tempo pada Juni 2021.

1. Tentang semikonduktor

Semikonduktor merupakan bahan dasar sirkuit terpadu yang penting bagi kehidupan sehari-hari modern. Semikonduktor merupakan bagian integral dari kehidupan sehari-hari konsumen modern, ditemukan dalam barang-barang rumah tangga seperti sakelar lampu, pembuka pintu garasi, dan lemari es, serta dalam ponsel, komputer, dan mobil. Semikonduktor ditemukan dalam produk yang lebih kompleks. Orang-orang modern menggunakannya setiap hari (misalnya setiap jam, setiap menit, setiap detik). Sirkuit terpadu berbasis semikonduktor merupakan "DNA" dari berbagai teknologi yang telah mengubah secara mendasar semua bidang sosial ekonomi, mulai dari pertanian, transportasi, perawatan kesehatan, telekomunikasi, dan Internet. Industri semikonduktor merupakan mesin utama pertumbuhan ekonomi dan penciptaan lapangan kerja di Citi. Hampir semua produk teknologi tidak dapat dipisahkan dari semikonduktor; tentu saja, sistem yang paling canggih pun tidak dapat dipisahkan dari dukungan semikonduktor.

Laporan tersebut memperkirakan bahwa industri semikonduktor AS akan menghasilkan penjualan tahunan sebesar $208 miliar pada tahun 2020, yang mencakup hampir setengah dari pasar global. Meskipun terjadi pandemi global COVID-19, penjualan produk semikonduktor global meningkat 6.5% pada tahun 2020. Menurut perkiraan SIA, pasar semikonduktor global akan mencapai penjualan tahunan sebesar $726 miliar pada tahun 2027, dengan tingkat pertumbuhan tahunan gabungan sebesar 4.7%. Semikonduktor adalah ekspor utama AS, dengan penjualan ekspor sebesar $47 miliar pada tahun 2020, menempati peringkat keempat di belakang pesawat terbang, minyak sulingan, dan minyak mentah.

Meskipun industri semikonduktor AS menyumbang hampir setengah dari pendapatan produk semikonduktor global, laporan penilaian tersebut meyakini bahwa kapasitas produksi semikonduktor AS sebagai bagian dari produksi global telah turun dari 37% pada 20 tahun lalu menjadi sekitar 12% saat ini. Bisnis di AS, termasuk perusahaan semikonduktor besar, sangat bergantung pada negara asing, terutama di Asia, sehingga menimbulkan risiko rantai pasokan.

Laporan penelitian mengkaji rantai pasokan semikonduktor melalui lima bagian mendasar terkait: (1) desain; (2) manufaktur; (3) perakitan, pengujian, dan pengemasan; (4) bahan; dan (5) peralatan produksi.

2. Kesimpulan dasar:

rancang bangun:

Ekosistem desain semikonduktor AS kuat dan terdepan di dunia, namun perusahaan-perusahaan AS sangat bergantung pada penjualan ke Tiongkok untuk mempertahankan pertumbuhan laba dan investasi penelitian dan pengembangan (R&D) dalam negeri (catatan: domestik). Selain itu, perusahaan desain AS sangat bergantung pada kekayaan intelektual (IP), tenaga kerja, dan sumber daya manufaktur yang terbatas untuk menjalankan bisnis. Sumber daya ini sangat penting untuk membawa produk ke pasar.

pembuatan:

Amerika Serikat kekurangan kapasitas manufaktur semikonduktor yang memadai. Amerika Serikat terutama bergantung pada Taiwan untuk menyediakan chip logika pada node proses canggih, dan bergantung pada Taiwan, Korea Selatan, dan Tiongkok daratan untuk memenuhi permintaan chip node proses yang sudah matang.

Kemasan Teruji dan Canggih:

Untuk pengemasan dan pengujian semikonduktor back-end yang relatif berteknologi rendah, Amerika Serikat sangat bergantung pada sumber daya asing yang terkonsentrasi di Asia. Selain itu, seiring dengan semakin kompleksnya chip, metode pengemasan yang canggih mewakili potensi pengembangan kemajuan teknologi besar di masa depan. AS kekurangan ekosistem material yang diperlukan, dan AS bukanlah lokasi yang hemat biaya untuk mengembangkan industri pengemasan canggih yang kuat, dan investasi besar-besaran dari Tiongkok dapat mengacaukan pasar.

bahan:

Produksi semikonduktor membutuhkan ratusan bahan, sehingga menimbulkan tantangan bagi rantai pasokan manufaktur. Banyak gas dan bahan kimia basah yang digunakan dalam manufaktur semikonduktor diproduksi di Amerika Serikat, namun pemasok asing mendominasi pasar wafer silikon, photomask, dan photoresist.

Peralatan Manufaktur:

Selain mesin litografi, untuk sebagian besar peralatan proses front-end manufaktur semikonduktor, perusahaan-perusahaan Amerika memiliki pangsa pasar yang besar di dunia.

Selain Amerika Serikat, produksi peralatan manufaktur terkonsentrasi di Belanda dan Jepang. Karena terbatasnya ukuran manufaktur semikonduktor di Amerika Serikat, pertumbuhan para pembuat peralatan ini sangat bergantung pada penjualan di luar Amerika Serikat.

3. Tentang desain sirkuit terpadu

Secara historis, pada tahap awal perkembangan industri semikonduktor (chip), desain sirkuit terpadu bukanlah industri yang berdiri sendiri. Perancangan sirkuit terpadu dilakukan oleh perusahaan IDM yang mengontrol seluruh proses produksi. Seperti Intel dan Texas Instruments di Amerika Serikat yang merupakan perwakilan khas dari perusahaan tersebut. Saat ini, desain IC semakin banyak dilakukan oleh "perusahaan desain fabless" yang lebih terspesialisasi yang mengandalkan perusahaan manufaktur independen (pengecoran) untuk menyelesaikan pembuatan IC. Peningkatan pengecoran logam dan investasi terkait telah mempermudah memasuki industri desain sirkuit terpadu. Hal ini mengakibatkan konsentrasi industri desain sirkuit terpadu jauh lebih rendah dibandingkan industri manufaktur dan manufaktur peralatan, dan membuat manufaktur sirkuit terpadu sangat bergantung pada Taiwan.

Meskipun hambatan masuknya rendah, perusahaan desain fabless harus bekerja sama dengan pabrik pengecoran untuk memastikan desain sesuai untuk proses produksi, dan mereka bergantung pada pemasok IP (biasanya perusahaan semikonduktor lain yang mengembangkan teknologi utama), serta desain elektronik Automation (EDA) dukungan perusahaan perangkat lunak. Tahap hulu dan hilir industri desain IC sangat terkonsentrasi. Penyedia IP dan penyedia EDA yang signifikan sebagian besar berkantor pusat di Amerika Serikat, namun sebagian besar praktisinya berlokasi di luar Amerika Serikat.

Struktur industri

Karena berbagai jenis produk yang dihasilkan oleh perusahaan, skala, teknologi, dan struktur perusahaan yang bergerak di bidang semikonduktor atau desain sirkuit terpadu sangat berbeda. Laporan ini membagi semikonduktor sirkuit terpadu menjadi tiga jenis utama: sirkuit logika atau digital, memori dan sirkuit analog. Pada tahun 2020, sirkuit terpadu logika atau digital menguasai sekitar 42% dari total pangsa pasar; produk memori menyumbang sekitar 26%; sirkuit terpadu analog menyumbang sekitar 14%; produk semikonduktor lainnya adalah produk sirkuit non-terpadu, termasuk perangkat diskrit, perangkat optoelektronik, dan perangkat sensor.

Sirkuit terpadu logika atau digital merupakan unit dasar komputer atau komponen komputasi dan merupakan kategori terbesar di pasar produk semikonduktor. Chip logika menyumbang 42 persen pendapatan industri, menurut SIA Asosiasi Semikonduktor Dunia. Dalam kategori produk semikonduktor ini, konsentrasi pasar dan jumlah perusahaan desain sangat bergantung pada jenis chip tertentu. Pasar unit pemrosesan pusat (CPU) komputer pribadi, unit pemrosesan grafis (GPU) khusus, dan array gerbang yang dapat diprogram di lapangan (FPGA) pada dasarnya adalah pasar duopoli. Pemasok sirkuit terpadu khusus aplikasi (ASIC) sangat terfragmentasi, dan persaingan mereka semakin ketat. Kategori produk mencakup prosesor perangkat seluler berbasis ASIC dan ARM. CPU adalah unit pemrosesan pusat komputer, GPU adalah prosesor yang digunakan untuk rendering video, produk FPGA digunakan untuk konfigurasi oleh pelanggan atau perancang setelah produksi, dan ASIC adalah chip khusus yang dirancang untuk aplikasi tertentu.

Laporan tersebut meyakini bahwa Amerika Serikat adalah pemimpin dunia dalam desain sirkuit terpadu, dan banyak perusahaan menggunakan outsourcing manufaktur atau menempatkan desainer di luar Amerika Serikat untuk mengurangi belanja modal. Pada dasarnya, semua CPU komputer pribadi di dunia dirancang oleh perusahaan Amerika Intel dan AMD, di antaranya Intel menyelesaikan pembuatan chip sendiri, sementara AMD mengandalkan pabrik pengecoran untuk menyelesaikan pembuatan chip. Sementara itu, Intel dan AMD mungkin akan segera mendominasi kategori FPGA, karena AMD mengumumkan pada Oktober 2020 bahwa mereka berencana mengakuisisi pemimpin pasar FPGA Xilinx senilai $35 miliar. Jika akuisisi ini mendapat persetujuan regulasi, AMD-Xilinx dan Intel akan menyumbang sekitar 85 persen penjualan FPGA global. Pemasok AS lainnya Microchip Technology, Lattice Semiconductor dan Achronix Semiconductor menguasai sisa pasar FPGA. Pangsa terbesar GPU global dipegang oleh AMD dan perusahaan AS yang memimpin pasar, NVIDIA.

Persaingan dalam basis pemasok ASIC telah meningkat secara signifikan, dan permintaan akan prosesor perangkat seluler berbasis arsitektur ARM sangat tinggi. Pembuat chip seperti Samsung bersaing di pasar ASIC dan prosesor seluler bersama perusahaan desain hebat seperti Qualcomm dan Broadcom, serta puluhan perusahaan teknologi AS yang merancang chip mereka sendiri, termasuk Apple, Alphabet, dan Amazon. Kecuali Intel dan Microchip, sebagian besar pemasok CPU, GPU, FPGA, dan ASIC secara global dan di AS tidak bisa dipercaya, mengandalkan manufaktur pengecoran untuk merancang chip.

Menurut SIA, chip memori yang digunakan untuk menyimpan informasi yang diperlukan untuk komputasi menyumbang 26% dari pendapatan industri. Chip memori sepenuhnya dikomersialkan dan merupakan kategori kompetitif, dan manfaat serta kemajuan teknologinya sepenuhnya bergantung pada hasil dan skala ekonomi. Produk memori biasanya disediakan oleh perusahaan sejenis IDM. Samsung dari Korea Selatan dan SK Hynix dari Korea Selatan berada di posisi terdepan di bidang memori akses acak dinamis (DRAM). Perusahaan AS Micron memiliki sekitar 23 persen. Para pemimpin pangsa pasar kini mengembangkan teknologi pengemasan canggih (yaitu die stacking) dan IP untuk produk unggulan lainnya. Ketiga perusahaan ini menguasai sekitar 95% dari pasar global senilai $70 miliar pada tahun 2020.

Produksi memori flash (NAND) kurang terkonsentrasi, dengan perkiraan enam perusahaan menguasai sekitar 99% dari pasar global senilai $47 miliar pada tahun 2020. Samsung dari Korea Selatan juga merupakan pemimpin pasar dalam produk memori flash, dengan hanya sepertiga dari NAND. pasar. Samsung dari Korea Selatan diikuti oleh Kioxia dari Jepang (sebelumnya Toshiba), yang memiliki pangsa sekitar 20 persen. Tempat ketiga untuk produk memori flash adalah Western Digital Corporation Amerika Serikat, yang menguasai sekitar 14% saham. Di segmen ini juga terdapat SK Hynix di Korea Selatan (12%), Micron di AS (11%) dan Intel di AS (9%). Perusahaan-perusahaan NAND global tampaknya bersiap untuk melakukan konsolidasi lebih lanjut. Intel, yang pendapatan produk NAND-nya serupa dengan Micron, mengumumkan pada Oktober 2020 bahwa mereka berencana menjual sebagian besar bisnis memori NAND-nya ke SK Hynix. Penjualan tersebut akan mendorong perusahaan gabungan tersebut menjadi No. 2 dalam pangsa pasar NAND. Ada juga laporan bahwa Western Digital dan Micron mungkin ingin mengakuisisi Kioxia. Selain itu, Yangtze Memory Technologies (YMTC), sebuah perusahaan Tiongkok yang didirikan pada tahun 2016, berkembang pesat dan telah menerima subsidi sekitar $24 miliar. Sumber pemerintah Tiongkok. Perusahaan ini diperkirakan mampu memproduksi sebanyak 200,000 wafer per bulan pada tahun 2022, lebih dari dua kali lipat kapasitas NAND Intel saat ini, dan potensi ancaman biaya rendah bagi perusahaan memori AS.

Dibandingkan dengan chip memori, komersialisasi produk sirkuit terpadu analog kurang kompetitif. Terlebih lagi, sirkuit analog umumnya kurang bergantung pada penggunaan node proses manufaktur yang mutakhir. Penggunaan akhir dalam sistem aplikasi, pengetahuan dan pengalaman dalam merancang chip merupakan faktor penting dalam nilai sirkuit terintegrasi analog. Oleh karena itu, konsentrasi pasar perusahaan produk di sini tidak terlalu tinggi, karena perusahaan sirkuit terpadu analog dapat mempertahankan keunggulan kompetitif dengan fokus pada bidang analog. Pada tahun 2020, pemasok sirkuit terintegrasi analog terbesar di dunia menyumbang 62% dari pasar senilai $56 miliar, dan hanya Texas Instruments yang menguasai lebih dari 10% pasar. Banyak perusahaan semikonduktor analog terkemuka adalah produsen "luar biasa", yang membuat beberapa chip yang mereka desain sendiri, meskipun mereka juga melakukan outsourcing sebagian besar chip tersebut.

Pada tahun 2020, penjualan global perangkat diskrit, perangkat optoelektronik, dan sensor (semikonduktor non-terintegrasi) dalam produk semikonduktor akan berjumlah sekitar $79 miliar, atau mencakup hampir 18% dari total pasar semikonduktor (total sekitar $440 miliar). Sebagian besar produk semikonduktor dalam kategori ini berada dalam node proses yang matang dan harganya murah dan tidak jarang satu produk bernilai satu sen pun. Pasar untuk produk-produk tersebut sangat terfragmentasi dengan banyak produsen. Perusahaan semikonduktor non-IC termasuk ABB Ltd. (Swedia/Swiss), Infineon Technologies (Jerman), STM Microelectronics (Italia/Prancis), Toshiba (Jepang), serta perusahaan AS Diodes Inc., Vishay Intertechnology, Qorvo, dPix dan Cree. Teknologi pendorong utama untuk produk semikonduktor non-terintegrasi, khususnya produk semikonduktor daya diskrit, adalah inovasi dalam manajemen daya dan miniaturisasi. Produk-produk tersebut menggunakan mobil, khususnya kendaraan listrik, sebagai terminal aplikasi utama. Gallium nitrida (GaN), silikon karbida (SiC), dan senyawa semikonduktor senyawa lainnya yang mendominasi di AS merupakan teknologi utama untuk berbagai aplikasi. Mereka banyak digunakan dalam manajemen dan distribusi daya, amplifikasi daya frekuensi tinggi, optoelektronik, dan keamanan nasional. Perangkat semikonduktor layar panel datar juga termasuk dalam kategori ini.

Dalam bidang keamanan nasional, teknologi semikonduktor juga harus memenuhi syarat untuk digunakan dalam rentang suhu (rentang yang diperluas) dan lingkungan yang keras, termasuk karakteristik teknis untuk digunakan dalam lingkungan radiasi jika sesuai. Selain itu, verifikasi dan validasi komponen yang lebih ketat dan independen diperlukan. Semikonduktor yang digunakan dalam aplikasi otomotif juga harus memenuhi persyaratan ketahanan dan pengujian yang ketat untuk menahan kondisi lingkungan yang keras (misalnya dingin yang ekstrem, panas yang ekstrem, dan kelembaban yang ekstrem). Mereka harus menahan getaran dan guncangan sepanjang harapan hidup kendaraan 10 hingga 20 tahun, dan telah menunjukkan tingkat kegagalan yang jauh lebih rendah dalam pengujian daripada semikonduktor yang digunakan dalam produk konsumen untuk memastikan mereka memenuhi persyaratan keselamatan kendaraan. Persyaratan ini diharapkan meningkat dan menjadi lebih ketat karena kendaraan menjadi lebih otonom dan menggunakan lebih banyak deteksi cahaya dan jarak (LiDAR), sonar, radar, sistem penglihatan, dan teknologi navigasi dan identifikasi.

Penafian: Artikel ini direproduksi dari "Bisikan Restoran Anggur Tuan Wang Lao". Artikel ini hanya mewakili pandangan pribadi penulis, bukan pandangan Saco Micro dan industri. Ini hanya untuk dicetak ulang dan dibagikan, serta mendukung perlindungan hak kekayaan intelektual. Harap tunjukkan sumber asli dan penulis untuk dicetak ulang. , jika ada pelanggaran, silakan hubungi kami untuk menghapusnya.