A indústria global de semicondutores atravessa um período crítico de atualizações iterativas. Novas tecnologias e novos campos de atuação aceleram constantemente a expansão. Fatores-chave como oferta e demanda impulsionam ainda mais a reestruturação da cadeia produtiva. Riscos e oportunidades coexistem no mercado global.

O desenvolvimento de qualquer indústria é inseparável da inovação. Pode-se dizer que a inovação é a principal força motriz de todas as novas tecnologias. Graças à inovação contínua e à iteração tecnológica, a indústria de semicondutores tornou-se gradualmente um setor estratégico e líder, com a maior penetração de aplicações e a mais ampla influência na indústria.

De 9 a 11 de junho, a Conferência Mundial de Semicondutores de 2021 e a Exposição Internacional de Semicondutores de Nanjing foram realizadas no Centro Internacional de Exposições de Nanjing. Com o tema "Inovação e Mudança, Ganha-Ganha com Núcleo", foram discutidos em conjunto inovação e cooperação, desenvolvimento e ganha-ganha na indústria mundial de semicondutores. (Dica: A resposta de fundo "Fórum de Inovação(Materiais relevantes para o Fórum de Inovação desta Conferência Mundial de Semicondutores podem ser obtidos; detalhes podem ser encontrados no final do artigo.)

Com a contínua integração e desenvolvimento de tecnologias emergentes como inteligência artificial, 5G e Internet das Coisas, a transformação digital global está se acelerando, o que impulsionou o desenvolvimento da indústria de semicondutores. Como pilar da economia do futuro, a tecnologia da indústria de semicondutores tem apresentado grandes avanços sucessivos.

Novas direções na era pós-Moore

Desde o desenvolvimento da Lei de Moore, o limite físico foi atingido, e o desempenho e o consumo de energia dos chips encontraram gargalos. Por outro lado, os recursos técnicos e os custos econômicos também são fatores que restringem o avanço da Lei de Moore. Wu Hanming, acadêmico da Academia Chinesa de Engenharia e reitor da Escola de Micro e Nanoeletrônica da Universidade de Zhejiang, afirmou que, na era pós-Moore, o desenvolvimento tecnológico da indústria de semicondutores desacelerou, e o espaço para inovação e as oportunidades de recuperação também se expandiram. Computação de alto desempenho, computação móvel e sensoriamento autônomo tornaram-se as principais direções para o desenvolvimento da tecnologia de chips. Para melhorar o PPAC (desempenho, consumo de energia, área e custo) dos chips, o processo de fabricação enfrentará três grandes desafios.

A primeira é a impressão de alta precisão. Um processo que utiliza uma máquina de fotolitografia como equipamento principal atualmente emprega principalmente um comprimento de onda de 193 nanômetros para formar padrões de 20 e 30 nanômetros, o que é tecnicamente muito difícil.

A segunda questão são os novos materiais. A melhoria de desempenho proporcionada pela miniaturização é limitada, sendo necessário buscar novos materiais para atender às crescentes exigências de desempenho. Novos materiais e novos processos são os principais temas da fabricação de chips de circuitos integrados.

O terceiro objetivo é melhorar a taxa de rendimento. O rendimento é o padrão para testar se um processo está realmente maduro e também é o desafio mais difícil enfrentado pelas empresas de fabricação de chips.

Segundo Mao Junfa, acadêmico da Academia Chinesa de Ciências, membro do Comitê Permanente do Partido Comunista Chinês e vice-presidente da Universidade Jiao Tong de Xangai, existem dois caminhos futuros para o desenvolvimento de chips semicondutores. Um é dar continuidade à Lei de Moore, e o outro é contorná-la. Há muitas maneiras de contornar a Lei de Moore, e a integração heterogênea é uma delas.

A integração heterogênea permite combinar as vantagens de diferentes materiais semicondutores, processos, estruturas e componentes ou chips, possibilitando a obtenção de funções poderosas e complexas, com excelente desempenho geral. Supera as limitações de desempenho de um único processo semicondutor e apresenta as vantagens de grande flexibilidade, alta confiabilidade e ciclo de P&D curto. Mao Junfa afirmou que a pesquisa em integração heterogênea é de grande importância. O desenvolvimento de circuitos integrados evoluiu de um único processo homogêneo para a integração de múltiplos processos heterogêneos, da integração planar bidimensional para a tridimensional e da abordagem de cima para baixo (TOP-DOWN) para a abordagem de baixo para cima (BOTTOM-UP).

Zheng Li, vice-presidente da Associação da Indústria de Semicondutores da China e diretor e CEO da Changdian Technology, afirmou que, na era pós-Moore, a densidade e a integração dos chips tornaram-se cada vez mais complexas, e a embalagem avançada não se limita mais a "selar" e "instalar", mas caminha para a "integração" e a "conexão". Gigantes internacionais como AMD, TSMC e Intel estão implementando ativamente a integração heterogênea e desenvolvendo tecnologias de back-end de semicondutores para alcançar alta integração e interconexão de chips.

No entanto, os processos de fabricação e os processos de integração de interconexões de alta densidade, por si só, não são suficientes. A fabricação de wafers e a subsequente fabricação do produto acabado devem ser interligadas durante o planejamento e o projeto iniciais do chip para garantir o rendimento e melhorar o desempenho.

Indústria de semicondutores em crise

A Lei de Moore está em declínio e a tecnologia de chips semicondutores precisa urgentemente de inovação. No entanto, o mercado de semicondutores enfrenta grandes mudanças sem precedentes em um século. No início de 2020, o surto da epidemia causou uma escassez de chips que atingiu o mercado global de semicondutores, com a indústria automotiva sendo a mais afetada. Até o momento, montadoras como Hyundai, Kia, General Motors e Ford suspenderam a produção devido ao fornecimento insuficiente de chips, causando prejuízos incalculáveis.

Segundo um relatório de pesquisa do Goldman Sachs, nada menos que 169 setores industriais em todo o mundo foram afetados, em maior ou menor grau, pela escassez de chips, desde eletrônicos automotivos a eletrônicos de consumo, chegando até mesmo à produção de sabão para cerveja. O impacto da escassez de chips não diminuiu, mas se intensificou.

Li Ke, vice-presidente da CCID Consulting Co., Ltd., acredita que existem apenas três razões para a escassez de chips: fatores de demanda de mercado, razões de oferta e problemas de conexão entre oferta e demanda. De acordo com as estatísticas de tamanho de mercado, a taxa de crescimento do mercado de semicondutores chegou a 31.9% em 2010 e 22% em 2017, e não houve escassez de componentes essenciais no mercado de semicondutores nesses dois anos. Obviamente, a escassez de componentes essenciais em 2020 não se deve a um crescimento explosivo repentino do mercado e à amplificação da demanda, mas sim a um problema na oferta e na conexão entre oferta e demanda.

Ju Long, vice-presidente global da SEMI e presidente da SEMI China, também afirmou que a falta de componentes principais reflete a capacidade de produção insuficiente, e que essa insuficiência é generalizada. Desde nós avançados a materiais, e até mesmo substratos críticos para embalagens e testes, houve pânico em relação à escassez de componentes principais. Falando especificamente da escassez de componentes principais para a indústria automotiva, além da alta demanda e da capacidade de produção insuficiente, a falta de capacidade de gestão da cadeia de suprimentos por parte das montadoras também é um dos motivos para a atual situação de "escassez de componentes principais".

Fabricantes a montante e a jusante em toda a cadeia industrial, desde a fabricação de chips, embalagem e testes, design até automóveis, redes, eletrônicos de consumo, etc., foram afetados pela escassez de chips e tomaram medidas. Fabricantes líderes como TSMC, Samsung, Texas Instruments e SMIC estão expandindo ativamente a capacidade de produção e buscando novas soluções inovadoras. A AMD e outras fábricas fabless e montadoras de veículos também estão buscando ativamente cooperação para garantir o fornecimento de capacidade de produção.

Segundo diversos comentários no setor, a escassez de chips persistirá por um ou dois anos. Os mercados a montante e a jusante estão elevando os preços, e os chips ainda se encontram em um estado comercializável, porém sem valor intrínseco. Para as pequenas e médias empresas, 2020 certamente será um ano difícil. Os principais fabricantes também precisam urgentemente se adaptar às novas tendências do mercado.

Buscando o desenvolvimento por meio da inovação e da mudança.

Com base nas previsões de diversas instituições, o mercado de semicondutores em 2021 deverá crescer exponencialmente. Espera-se uma taxa de crescimento de 15% a 20% em 2021, e o tamanho do mercado ultrapassará os US$ 500 bilhões, atingindo um novo marco.

Desde 2020, com base na demanda do mercado, as empresas da cadeia produtiva global de semicondutores têm intensificado seus esforços para se adaptar às mudanças e buscar o desenvolvimento. As fábricas de wafers de 12 polegadas, lideradas por Taiwan e Coreia do Sul, estão em constante expansão, e a capacidade de produção de wafers de 8 polegadas na China também continua a crescer. Os fabricantes de dispositivos semicondutores continuam a aumentar os investimentos e o capital destinado à pesquisa e desenvolvimento. Samsung, Intel e outros fabricantes estão aumentando os investimentos e expandindo suas fábricas de chips em todo o mundo.

Diante do atual cenário de mercado, há tanto uma oportunidade quanto um desafio para os fabricantes nacionais. Em 2020, o mercado da indústria de fabricação de chips na China atingiu 256 bilhões de dólares, enquanto o mercado de embalagens e testes alcançou 250.9 bilhões de dólares. Isso significa que, pela primeira vez na história, a indústria de fabricação de chips da China ultrapassou a indústria de embalagens e testes, e a estrutura da indústria nacional de semicondutores continua a se otimizar. O rápido desenvolvimento da indústria de fabricação de chips impulsionou fortemente o desenvolvimento da indústria de circuitos integrados da China e também forneceu uma sólida garantia para a segurança da cadeia de suprimentos e da cadeia produtiva.

Novas tecnologias, como 5G, inteligência artificial e direção autônoma, estão sendo integradas ao mercado. Materiais, tecnologias e processos de semicondutores também estão sendo atualizados e aprimorados rapidamente. No futuro, a estrutura do mercado será reintegrada. Li Ke afirmou que as empresas em toda a cadeia produtiva devem ter uma compreensão clara das tendências futuras do mercado e buscar proativamente novas oportunidades.

Resumir

A indústria global de semicondutores atravessa um período crítico de atualizações iterativas. Novas tecnologias e novos campos aceleram constantemente a expansão. Fatores-chave como oferta e demanda impulsionam ainda mais a reestruturação da cadeia produtiva. Riscos e oportunidades coexistem no mercado global. Nos últimos anos, o tema da substituição da produção nacional por nacional tem se mantido em evidência. 2021 marca o início do 14º Plano Quinquenal. Cada empresa deve assumir a responsabilidade de otimizar seu layout industrial, promover a inovação tecnológica, consolidar sua capacidade técnica e apoiar a implementação de aplicações no mercado interno.

Aviso: Este artigo foi republicado do "TechSugar". Este artigo representa apenas a opinião pessoal do autor e não representa a opinião da Sacco Micro ou da indústria. Sua republicação e compartilhamento têm como único objetivo apoiar a proteção dos direitos de propriedade intelectual. Por favor, indique a fonte original e o autor ao republicar o conteúdo. Caso haja alguma violação de direitos autorais, entre em contato conosco para que possamos removê-lo.

Número de telefone da empresa: +86-0755-83044319
Fax: +86-0755-83975897
E-mail: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Gerente Li

QQ: 332496225 Gerente Qiu

Endereço: Sala 809, Edifício C, Edifício de Tecnologia Zhantao, nº 1079 Avenida Minzhi, Novo Distrito de Longhua, Shenzhen