Ülkemin yarı iletken alanında henüz tam olarak hakim olamadığı on temel teknoloji
Yarı iletken endüstrisi tipik bir "piramit" yapısına sahiptir. Yukarı doğru çıktıkça şirket sayısı azalır, çıktı değeri artar ve teknik zorluk da yükselir. Geç başlangıç, temel teknolojilerin eksikliği ve yetenek kıtlığı nedeniyle ülkemizin yarı iletken gelişimi büyük ölçüde kısıtlanmıştır. Temel teknolojilere hakim olamama nedeniyle, sıklıkla başkaları tarafından engellenmektedir. Şu ana kadar, temel çip alanı hala ithalata bağımlıdır.
2018'deki ZTE olayı hâlâ hafızalarımızda taze! Çok uzun zaman önce değil, Amerika Birleşik Devletleri, Huawei'nin ve ülkemizin yüksek teknoloji alanındaki gelişimini kısıtlamak amacıyla, Huawei'ye uyguladığı yaptırımları artırmak için, sahip olduğu temel yarı iletken teknolojisine ve ekipmanına güvendi!
Amerika Birleşik Devletleri "teknolojik" mızrağını eline aldı ve ülkemizin "temel eksiklik" zayıflığını deldi. Ülkemizin yarı iletken endüstrisi için alarm zillerini çalarken, birçok insan ve şirketin Amerikan teknolojisine güvenmenin güvenilmez olduğunu fark etmesini sağladı. Doğru yol, ancak temel teknolojide uzmanlaşmak ve teknoloji bağımlılığından kurtulmaktır!
Şu anda ülkemiz, yarı iletken endüstrisinin gelişimini stratejik bir seviyeye yükseltmiş, yarı iletken endüstrisini ulusal kilit geliştirme sektörü olarak belirlemiş, teknolojik atılımlar elde etmek için büyük miktarda para ve yetenek yatırmış ve en kısa sürede bağımsız araştırma ve geliştirme ile kendi kendine yeterlilik yoluna girmeye çalışmaktadır. Şu anda atılım bekleyen temel teknolojiler aşağıdaki alanlardadır.
Üst düzey fotolitografi makinesi
Entegre devre endüstrisinin temel ekipmanı olan litografi makineleri, "insanlığın en gelişmiş ve karmaşık makineleri" olarak adlandırılıyor. Şu anda dünyada üst düzey litografi makineleri üretebilen tek şirket Hollandalı ASML iken, Japonya'nın Nikon ve Canon şirketleri orta ve düşük seviye litografi makineleri üretiyor ve pazar payları %80'i aşıyor.
Fotolitografi sistemi, çip üretiminin çekirdeğini oluşturur. Fotolitografi, yarı iletken çip üretim sürecindeki en karmaşık ve kritik işlem adımıdır. Zaman alıcı ve maliyetlidir. Yarı iletken çip üretiminin zorluğu ve kilit noktası, devre şemasının maskeden silikon plakaya aktarılmasıdır. Bu işlem fotolitografi yoluyla gerçekleştirilir. Fotolitografinin işlem seviyesi, çipin işlem seviyesini ve performans seviyesini doğrudan belirler.
Yüksek teknoloji ürünü litografi makineleri, modern optik endüstrisinin çiçeği olarak adlandırılabilir. Üretimleri oldukça zordur. Şu anda ASML'nin en gelişmiş EUV (aşırı ultraviyole) litografi makinesi, 5 nm işlem teknolojisiyle çipler üretebiliyor. Tek bir litografi makinesinin fiyatı 100 milyon ABD dolarını aşmış durumda. Çin'in tamamen bağımsız olarak ürettiği litografi makineleri ise şu anda yalnızca 90 nm işlem teknolojisine ulaşabiliyor ki bu da büyük bir fark anlamına geliyor.
Fotolitografi makinesi geliştirmenin zorluğu nedir? Litografi makineleri, sistem entegrasyonu, hassas optik, hassas hareket, hassas malzeme iletimi ve yüksek hassasiyetli mikro ortam kontrolü gibi birçok gelişmiş teknolojiyi içerir. Bunlar, tüm yarı iletken üretim ekipmanları arasında teknolojik olarak en gelişmiş ekipmanlardır. ASML'nin tüm ekipmanın farklı parçalarında dünyanın en gelişmiş teknolojisini elde etmesi için, ASML'nin litografi makinelerindeki parçaların %90'ından fazlası dışarıdan satın alınmaktadır. ASML, Alman mekanik teknolojisi, Almanya'nın en iyi Zeiss lensleri, Amerikan ışık kaynakları ve ölçüm ekipmanları gibi teknoloji araştırma ve geliştirme alanında dünyanın en ileri teknolojilerini bir araya getiriyor. ASML'nin üst düzey litografi makinelerinin "insan zekasının ürünü" olduğu söylenebilir.
Önde gelen uluslararası üreticiler:ASML (Hollanda)
Çinli üretici:SMEE Şanghay Mikroelektronik
CPU, bir bilgisayarın hesaplama ve kontrol çekirdeği olan çok büyük ölçekli bir entegre devredir. Temel işlevi, bilgisayar komutlarını yorumlamak ve bilgisayar yazılımındaki verileri işlemektir. Merkezi işlem birimi esas olarak aritmetik birimleri (aritmetik ve mantıksal işlem birimleri) ve önbellek belleklerini, ayrıca bunlar arasındaki bağlantıları sağlayan veri, kontrol ve durum veri yollarını içerir. Dahili bellek ve giriş/çıkış aygıtlarıyla birlikte, elektronik bir bilgisayarın üç temel bileşenidir. CPU, hesaplama ve kontrol sisteminden gelen komutlara dayanır. Her CPU, donanım devreleriyle eşleşen bir dizi komut sistemiyle tasarlanmıştır. Komutların gücü de CPU'nun önemli bir göstergesidir. Komut seti, mikroişlemcilerin verimliliğini artırmak için en etkili araçlardan biridir.
Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Intel ve AMD, küresel PC pazarının neredeyse tamamını elinde tutuyor. Yerli işlemcilerin uygulama alanları sadece gömülü cihazlar ve sunucu ekipmanları gibi profesyonel alanları değil, aynı zamanda tüketici düzeyindeki sivil pazarı da kapsıyor. Hizmet hedefleri ve uygulama alanlarındaki büyük farklılıklar nedeniyle, farklı yerli işlemci türleri Çin halkının kalbinde farklı algılara sahip. Örneğin, özellikle sunucuları hedefleyen Feiteng ve Shenwei, pek tanınmıyor.
İşlemciler hızla gelişiyor ve ana frekans, işlem gücü ve güç tüketimi, performanslarını ölçmek için önemli göstergelerdir. Geç kalan bir ülke olarak Çin'in araştırma ve geliştirme seviyesi, dünyanın gelişmiş seviyesinin her zaman çok gerisindedir. Örneğin, Loongson'un performansı her zaman Intel'in gerisinde kalıyor gibi görünüyor. Loongson, Çin Bilimler Akademisi Bilgisayar Teknolojisi Enstitüsü tarafından bağımsız olarak geliştirilen genel amaçlı bir işlemcidir. MIPS komut setine benzer RISC komut setini kullanır. Bununla birlikte, Loongson'un başarılı gelişimi, Fuxing Yüksek Hızlı Demiryolu'nun %100 yerli üretime ulaşmasına yardımcı oldu ve dördüncü nesil J-20 fazlı radar ve Beidou uydularının Çin yapımı çekirdeklerle donatılmasını sağladı.
Mobil işlemciler alanında Qualcomm'un konumu hâlâ sarsılmaz. Huawei HiSilicon'ın Kirin işlemcisi, İngiliz devi ARM'ın omuzlarında yükselse de yeterince iyi. Unisoc da mobil işlemci çiplerinde bazı başarılar elde etti. Ancak can sıkıcı olan, ABD'nin Huawei'nin yarı iletken çip alanındaki gelişimini kısıtlamak amacıyla Huawei'ye yönelik yaptırımlarını son zamanlarda artırmasıdır. Kirin işlemcisinin geleceği hâlâ belirsiz.
Önde gelen uluslararası üreticiler:Intel Intel (ABD), AMD (ABD)
Çinli üretici:Huawei HiSilicon, Unisoc, Loongson Zhongke (Loongson CPU), Tianjin Feiteng (Feiteng CPU), Shanghai Zhaoxin (Zhaoxin CPU), vb.
Şu anda dünyada entegre devre EDA yazılımları alanında faaliyet gösteren üç büyük şirket bulunmaktadır: Mentor Graphics, Cadence ve Synopsys. Bu üç Amerikan şirketinin EDA sektöründeki pazar payı neredeyse bir tekel oluşturmuştur. Şu anda, tüm çip tasarım ve üretim sürecini kapsayabilen tek EDA sağlayıcıları Cadence ve Synopsys'tir.
Intel, Apple ve Qualcomm gibi büyük çip üretim ve tasarım üreticilerinin tamamı, EDA yazılımı ve ilgili hizmetleri bu iki şirketten satın almak zorundadır. Çin'in önde gelen çip tasarım şirketleri Huawei HiSilicon, Yangtze Memory ve UNISOC'un tamamı da EDA tasarım yazılımlarını bu Amerikan şirketlerinden satın almaktadır.
Yerli EDA üreticileri BGI Jiutian, Xinhe Technology, Guangli Microelectronics vb., yalnızca bazı EDA tasarım araçları sağlayabilmekte olup, IC tasarımı, kablolama, doğrulama ve simülasyon gibi tüm endüstri zincirini kapsayan EDA araçları sunamamaktadır. Dahası, yerli EDA yazılımları ile ileri teknolojinin birleşimi iyi değildir ve ileri teknolojiye sahip çipler için yeterli destek bulunmamaktadır. Bu nedenle, yerli EDA şirketlerinin teknik yetenekleri, bu uluslararası üst düzey EDA şirketleriyle rekabet edebilecek seviyeden çok uzaktır.
Önde gelen uluslararası üreticiler:Mentor Graphics (ABD), Cadence (ABD), Synopsys (ABD)
Çinli üretici:BGI Jiutian, Xinhe Teknolojisi, Guangli Mikro vb.
DRAM, en yaygın sistem belleği olan dinamik rastgele erişimli bellektir. Amerika Birleşik Devletleri'nden Micron, Güney Kore'den Samsung ve SK Hynix, DRAM pazarında mutlak tekel konumundadır ve pazara hakimdir.
Çin'in üç büyük bellek çipi şirketi olan Yangtze Memory, Hefei Changxin ve GigaDevice, bellek çiplerinin tasarımını ve üretimini başlattı. Bu durumun, Güney Kore, Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya'nın bellek çipleri alanındaki tekelini kırması bekleniyor.
Yangtze Memory, bu yıl Xtacking mimarisine dayalı 64 katmanlı 3D NAND flaş belleğin seri üretimini gerçekleştirdi. Ardından sektörde yaygın olan 96 katmanı doğrudan atlayarak 128 katmanlı 3D NAND flaş belleği başarıyla geliştirdi.
Hefei Changxin, 2019 yılında 19nm işlem teknolojisini kullanarak 8G DDR4 belleğin seri üretimini gerçekleştirdi ve bu yıl bağımsız olarak geliştirdiği Guangweiyi PRO DDR4 belleği resmi olarak piyasaya sürerek tüketici pazarına sunacak.
GigaDevice, NOR flash pazarında yerel pazar payında birinci sırada yer almakta olup, aynı zamanda dünyadaki en iyi üç NOR flash tedarikçisinden biridir. Şu anda kademeli olarak NAND flash alanına genişlemekte ve aktif olarak DRAM işini geliştirmektedir.
Çığır açılması gereken temel yarı iletken teknolojileri arasında yerel olarak seri üretilme olasılığı en yüksek olan DRAM, umut vadeden bir teknolojidir.
Önde gelen uluslararası üreticiler:Micron (ABD), Samsung (Güney Kore), SK Hynix (Güney Kore), vb.
Çinli üretici:Yangtze Nehri Depolama, Hefei Changxin, GigaDevice
Ultra yüksek radyo frekanslı çip
Radyo frekans çipi, radyo sinyali iletişimini belirli bir radyo sinyali dalga formuna dönüştüren ve anten rezonansı yoluyla gönderen elektronik bir bileşendir. Radyo frekans çipi mimarisi iki bölümden oluşur: alıcı kanal ve verici kanal. Mevcut GSM ve TD-SCDMA modları için, terminal ek bir frekans bandını destekliyorsa, radyo frekans çipi buna göre bir alıcı kanal ekleyecektir; ancak yeni bir verici kanala ihtiyaç duyulup duyulmadığı, yeni frekans bandı ile orijinal frekans bandı arasındaki ilişkiye bağlıdır.
Çin, dünyanın en büyük cep telefonu üreticisidir, ancak yüksek kaliteli cep telefonu radyo frekans cihazları üretemez. Bu, sağlam bir malzeme, süreç ve tasarım deneyimi birikimi gerektirir. Düşük ve orta seviye radyo frekans çipleri üreten birçok yerli şirket bulunmaktadır ve bunlar da pazarın önemli bir bölümünü elinde tutmaktadır. Bununla birlikte, yüksek kaliteli radyo frekans çipleri alanında hala büyük bir büyüme potansiyeli vardır.
Önde gelen uluslararası üreticiler:Skyworks (ABD), Qorvo Verizon (ABD), vb.
Çinli üretici:Unisoc, Weijie Chuangxin, Zhongpu Micro, vb.
CPLD, PAL ve GAL cihazlarından geliştirilmiş bir cihazdır. Nispeten büyük ölçekli ve karmaşık bir yapıya sahip olup, büyük ölçekli entegre devreler kapsamına girer. Kullanıcıların kendi ihtiyaçlarına göre mantıksal fonksiyonlar oluşturmasına olanak tanıyan dijital bir entegre devredir. Temel tasarım yöntemi, şematik diyagramlar, donanım tanımlama dilleri ve diğer yöntemler kullanılarak ilgili hedef dosyaları oluşturmak için entegre geliştirme yazılım platformu kullanmak ve ardından tasarlanan dijital sistemi gerçekleştirmek için kodu bir indirme kablosu ("sistem içi" programlama) aracılığıyla hedef çipe aktarmaktır.
FPGA, PAL, GAL ve CPLD gibi programlanabilir cihazlara dayalı olarak geliştirilmiş bir ürün olan alan programlanabilir kapı dizisidir. Uygulamaya özgü entegre devreler (ASIC) alanında yarı özel bir devre olarak ortaya çıkar ve yalnızca özel devrelerin eksikliklerini gidermekle kalmaz, aynı zamanda orijinal programlanabilir cihazlardaki sınırlı sayıda kapı sorununu da ortadan kaldırır.
FPGA sektörüne giriş engelleri oldukça yüksek. Son on yılda Intel, IBM, Motorola, Philips, Toshiba ve Samsung dahil olmak üzere 60'tan fazla şirket bu alana girmeye çalıştı. Intel, Altera'yı 16.7 milyar ABD dolarına satın alarak bu alana başarılı bir şekilde giriş yaparken, diğer şirketler başarısız oldu. Mevcut FPGA pazarında, Xilinx, Altera, Lattice, Actel, Atmel, Avago, Cypress gibi FPGA devlerinin tamamı Amerika Birleşik Devletleri'nde bulunuyor ve her birinin kendine özgü güçlü bir özelliği var. Bunlar arasında Xilinx, FPGA'larda küresel lider, on milyonlarca gate ve 16 nanometre konusunda lider; Actel ise anti-fuse'ların öncüsü ve havacılık sınıfı ürünlerin öncüsüdür. Diğer şirketlerin ürünleri ise endüstriyel, askeri ve havacılık sınıfı ürünler için vazgeçilmez temel çiplerdir. Bunlar aynı zamanda, dünyanın dört bir yanındaki en ileri teknolojiyle uğraşan ülkeler için de eksiklikler ve başlıca sıkıntı kaynaklarıdır. Bunlar arasında, Xilinx ve Altera olmak üzere iki şirket, pazar payının %90'ını elinde bulundurmaktadır. Yerli üreticiler ile yabancı üreticiler arasında teknik seviye açısından büyük bir uçurum vardır. Yüzlerce yerli FPGA üreticisi rekabet etmesine rağmen, bunlar temelde orta ve düşük seviye pazarda dağılmıştır. Bunların çoğu yaklaşık 10 milyon gate seviyesine sahip FPGA'lardır. Bununla birlikte, 20 milyon gate seviyesine sahip birkaç FPGA bağımsız olarak geliştirilmiştir. China Electronics Technology'nin 35 milyon gate seviyesine sahip FPGA'sı ve China Electronics'in 70 milyon gate seviyesine sahip FPGA'sı büyük bir teknolojik atılımdır.
Tongchuang, Çin'in FPGA endüstrisinin gelişimine öncülük etmeye devam ediyor. Çin'in ilk 10 milyon gate'lik FPGA ürününün seri üretimini ve sevkiyatını gerçekleştirdikten sonra, 30 milyon gate'ten daha küçük ölçekli orta ve düşük seviye cihazların tüm ürün modellerini geliştirmeyi hızlandırdı ve ardı ardına tamamladı ve iyileştirdi. Bunlar arasında, Logos ve Compact cihazlarının tüm serisi seri üretime geçti. Logos2 ve Titan2 serisi cihazların tamamı bu yıl seri üretime girecek ve bu da tüm yerli orta ve düşük seviye uygulamaların ihtiyaçlarını karşılayabilecek. Yaklaşık %60'lık pazar payıyla, Çin'in elektronik bilgi endüstrisinin istikrarlı gelişim ihtiyaçlarını temel olarak karşılayabilecek durumda.
Başlıca yabancı üreticiler:Xilinx (ABD), Altera (ABD), vb.
Çinli üretici:Shenzhen Unisoc, Şanghay Fudan Mikroelektronik, Pekin Mikroelektronik, vb.
DSP çipi, dijital sinyal işleme teknolojisini uygulayabilen bir çipi ifade eder. DSP çipinin iç yapısı, program ve veriyi ayıran Harvard yapısını kullanır. Özel bir donanım çarpanına sahiptir, ardışık işlem hatlarını yaygın olarak kullanır ve çeşitli dijital sinyal işleme algoritmalarını hızlı bir şekilde uygulamak için kullanılabilecek özel DSP komutları sağlar.
DSP çipleri, ortaya çıkışlarından bu yana hızla gelişti. Bir yandan entegre devrelerin gelişiminden, diğer yandan da devasa pazardan faydalanıyorlar. Sadece yirmi yılda, DSP çipleri sinyal işleme, iletişim, radar, görüntüleme, askeri, enstrümantasyon, otomasyon ve daha birçok alanda yaygın olarak kullanılmaya başlandı.
Şu anda küresel DSP çip pazarı hala devlerin tekelinde. Texas Instruments, ADI, Freescale, Motorola vb. bu sektörün liderleri arasında yer alıyor. Yerli DSP çipleri piyasaya geç girdi. 2006 yılında, 14. Çin Elektrik Enerjisi Araştırma Enstitüsü ve Loongson Şirketi yerli DSP çipleri geliştirmek için iş birliği yaptı. 2012 yılında geliştirdikleri "Hua Rui No. 1"in performansı, Freescale'in MPC8640D'sinden daha iyiydi. 2017 yılında ise yerli DSP çipi "Hua Rui No. 2" piyasaya sürüldü.
Başlıca yabancı üreticiler:TI Texas Instruments (ABD), ADI Analog Devices (ABD), vb.
Çinli üretici:CLP 14, CLP 38, Hunan Jinxin Electronics, Beijing Zhongxing Microelectronics, vb.
Ekran çekirdeği, görsel işlemci ve ekran çipi olarak da bilinen bu mikroişlemci, kişisel bilgisayarlar, iş istasyonları, oyun konsolları ve bazı mobil cihazlarda (tabletler, akıllı telefonlar vb.) görüntü işleme konusunda uzmanlaşmıştır. Amacı, bilgisayar sistemi tarafından gerekli olan görüntü bilgilerini dönüştürmek ve yönlendirmek, ekrana satır tarama sinyalleri sağlamak ve ekranın doğru görüntülenmesini kontrol etmektir. Ekran ile kişisel bilgisayar anakartı arasında bağlantı kuran önemli bir bileşen olup, aynı zamanda "insan-bilgisayar diyaloğu" için de önemli cihazlardan biridir.
GPU'lar söz konusu olduğunda akla ilk gelen, küresel GPU pazarının yarısından fazlasını elinde bulunduran NVIDIA'dır; AMD'nin GPU'ları da pazarda yer almaktadır. Çin'deki GPU şirketleri henüz büyük ölçekli bir yapıya kavuşmamış olup, ilgili teknolojiler de aktif olarak geliştirilmektedir. Şu anda yerli GPU araştırma şirketleri arasında Shanghai Zhaoxin, Huawei, Vivante, Tianshu Zhixin, Huaxia Chip, CoreView, Çin Gemi İnşa Sanayi Şirketi 709 Enstitüsü, AVIC 631 Enstitüsü vb. yer almaktadır. OFweek Elektronik Mühendislik Ağı editörüne göre, Çin Gemi İnşa Sanayi Şirketi tarafından tamamen bağımsız fikri mülkiyet haklarıyla geliştirilen Lingjiu GP101, ülkemizin yerli grafik kartları alanındaki boşluğunu doldurmuştur. Lingjiu GP101, yüksek performanslı ve düşük güç tüketimli bir grafik işlemci çipidir. Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri gibi gelişmiş üreticilerle karşılaştırıldığında, dünyanın önde gelen seviyesine ulaşması için daha uzun bir yol kat etmesi gerekmektedir.
Başlıca yabancı üreticiler:Imagination (UK), Qualcomm (US), NVIDIA (US), AMD (US), etc.
Çinli üretici:Jingjiawei, Shanghai Zhaoxin
MPU, mikroişlemci veya bellek koruma birimi olarak da adlandırılır. MPU tek bir çiptir, yonga seti ise bir dizi çipten oluşur. İlk zamanlarda 7 veya 8 çip bile bulunuyordu, ancak şimdi bunların çoğu genellikle Kuzey Köprüsü çipi ve Güney Köprüsü çipi olarak adlandırılan iki çipte birleştirilmiştir. MPU, bilgisayarın hesaplama, karar verme veya kontrol merkezidir. Bazıları buna "bilgisayarın kalbi" der.
Intel, Qualcomm, Samsung, Freescale, MediaTek ve Spreadtrum gibi tedarikçiler bu pazarda lider konumdalar. Yerli MPU pazar payı çok küçük, neredeyse sıfır ve BGI, Huawei ve Unisoc gibi şirketler ilgili teknolojilerin araştırma ve geliştirme çalışmalarını artırıyor.
Başlıca yabancı üreticiler:Intel (Birleşik Krallık), Qualcomm (ABD), Freescale (ABD), vb.
Çinli üretici:Unisoc, MediaTek
Yarı iletken hammaddeleri
Yarı iletken üretiminde kullanılan malzemeler başlıca silikon levhalar, elektron gazları, fotomaskeler, fotorezist destekleyici kimyasallar, parlatma malzemeleri, fotorezistler, ıslak kimyasallar ve püskürtme hedeflerini içerir.
Küresel yarı iletken malzeme endüstrisine hâlâ Japonya, Amerika Birleşik Devletleri, Güney Kore, Almanya ve diğer ülkeler mutlak olarak hakim durumda. Çin'in yarı iletken malzemeleri, hedef malzemeler, paketleme alt tabakaları, parlatma sıvıları, fotorezistler ve diğer ürünler gibi belirli alanlarda büyük atılımlar gerçekleştirdi. Bazı ürünlerin teknik standartları dünya birinci sınıf seviyesine ulaşmış olsa da, genel seviye uluslararası birinci sınıf seviyesinin çok gerisinde kalmaktadır.
Yasal Uyarı: Bu makale "IoT IQ"dan alınmıştır. Bu makale yalnızca yazarın kişisel görüşlerini temsil eder ve Sacco Micro'nun ve sektörün görüşlerini yansıtmaz. Yalnızca yeniden basım ve paylaşım amaçlıdır ve fikri mülkiyet haklarının korunmasını destekler. Yeniden basım için lütfen orijinal kaynağı ve yazarı belirtin. Herhangi bir telif hakkı ihlali durumunda, lütfen silinmesi için bizimle iletişime geçin.
粤公网安备44030002007346号