[Cyflwyniad] Ym mis Chwefror 2021, llofnododd Llywydd Citigroup Joe Biden Orchymyn Gweithredol Rhif 14017, yn ei gwneud yn ofynnol i'w lywodraeth gynnal adolygiad cynhwysfawr o gadwyni cyflenwi mewn pedwar prif faes, gan gynnwys lled-ddargludyddion, batris ynni newydd, mwynau daear prin, a chyflenwadau meddygol, i nodi risgiau, mynd i'r afael â gwendidau, a datblygu strategaethau i wella gwydnwch y gadwyn gyflenwi. Pan arwyddodd y cadlywydd y gorchymyn, dyfynodd y ddihareb "Am ddiffyg hoelion, mae'r esgid yn cael ei daflu. Am ddiffyg esgidiau, mae'r ceffyl ar goll," ac yn y blaen, nes i'r deyrnas syrthio. Gall y diffyg lleiaf yn y gadwyn gyflenwi effeithio ar ddiogelwch, swyddi, teuluoedd a chymunedau America. Er mwyn cynnal yr adolygiad cynhwysfawr hwn, creodd gweinyddiaeth Biden dasglu mewnol yn cwmpasu mwy na dwsin o adrannau ac asiantaethau ffederal. Mae swyddogion gweinyddol wedi ymgynghori â llafur, busnes, sefydliadau academaidd, y Gyngres, a chynghreiriaid yr Unol Daleithiau a phartneriaid i nodi gwendidau a datblygu atebion.

Disgwylir adroddiad asesiad adolygiad Citi State ym mis Mehefin 2021.

1. Ynglŷn â lled-ddargludyddion

Lled-ddargludyddion yw sail materol cylchedau integredig sy'n hanfodol i fywyd beunyddiol modern. Mae lled-ddargludyddion yn rhan annatod o fywydau beunyddiol defnyddwyr modern, a geir mewn eitemau cartref fel switshis golau, agorwyr drysau garej ac oergelloedd, yn ogystal ag mewn ffonau symudol, cyfrifiaduron a cheir. Fe'i darganfyddir mewn cynhyrchion mwy cymhleth. Mae pobl fodern yn ei ddefnyddio bob dydd (dyweder bob awr, bob munud, bob eiliad). Cylchedau integredig sy'n seiliedig ar led-ddargludyddion yw'r "DNA" o amrywiaeth o dechnolegau sydd wedi newid pob maes economaidd-gymdeithasol yn sylfaenol, o amaethyddiaeth, cludiant, gofal iechyd, telathrebu a'r Rhyngrwyd. Mae'r diwydiant lled-ddargludyddion yn brif beiriant twf economaidd a chreu swyddi yn Citi. Mae bron pob cynnyrch technolegol yn anwahanadwy oddi wrth lled-ddargludyddion; wrth gwrs, mae'r systemau mwyaf datblygedig hefyd yn anwahanadwy oddi wrth gefnogaeth lled-ddargludyddion.

Mae'r adroddiad yn amcangyfrif y bydd gan ddiwydiant lled-ddargludyddion yr Unol Daleithiau werthiannau blynyddol o $208 biliwn yn 2020, gan gyfrif am bron i hanner y farchnad fyd-eang. Er gwaethaf y pandemig COVID-19 byd-eang, cynyddodd gwerthiannau cynhyrchion lled-ddargludyddion byd-eang 6.5% yn 2020. Yn ôl amcangyfrifon SIA, bydd y farchnad lled-ddargludyddion byd-eang yn cyrraedd gwerthiant blynyddol o $726 biliwn erbyn 2027, gyda chyfradd twf blynyddol cyfansawdd o 4.7%. Mae lled-ddargludyddion yn allforio mawr i’r Unol Daleithiau, gyda gwerthiannau allforio o $47 biliwn yn 2020, yn bedwerydd ar ôl awyrennau, olew pur ac olew crai.

Er bod diwydiant lled-ddargludyddion yr Unol Daleithiau yn cyfrif am bron i hanner y refeniw cynnyrch lled-ddargludyddion byd-eang, mae'r adroddiad asesu yn credu bod gallu gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion yr Unol Daleithiau fel cyfran o gynhyrchu byd-eang wedi gostwng o 37% 20 mlynedd yn ôl i tua 12% heddiw. Mae busnesau'r UD, gan gynnwys cwmnïau lled-ddargludyddion gwych mawr, yn ddibynnol iawn ar wledydd tramor, yn enwedig yn Asia, sy'n creu risgiau cadwyn gyflenwi.

Mae'r adroddiad ymchwil yn archwilio'r gadwyn gyflenwi lled-ddargludyddion trwy bum rhan sylfaenol gysylltiedig: (1) dylunio; (2) gweithgynhyrchu; (3) cydosod, prawf a phecynnu; (4) deunyddiau; a (5) offer cynhyrchu.

2. Casgliadau sylfaenol:

dylunio:

Mae ecosystem dylunio lled-ddargludyddion yr Unol Daleithiau yn gryf ac yn arwain y byd, ond mae cwmnïau'r UD yn dibynnu'n fawr ar werthiannau i Tsieina i gynnal twf elw a buddsoddiad domestig (noder: domestig) ymchwil a datblygu (Ymchwil a Datblygu). Yn ogystal, mae cwmnïau dylunio UDA yn dibynnu'n bennaf ar eiddo deallusol cyfyngedig (IP), llafur ac adnoddau gweithgynhyrchu i gynnal busnes. Mae'r adnoddau hyn yn hanfodol i ddod â chynhyrchion i'r farchnad.

gweithgynhyrchu:

Nid oes gan yr Unol Daleithiau ddigon o gapasiti gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion. Mae'r Unol Daleithiau yn dibynnu'n bennaf ar [敏感词] i ddarparu sglodion rhesymeg mewn nodau proses uwch, ac yn dibynnu ar [敏感词], De Korea a thir mawr Tsieina i gwrdd â'r galw am sglodion nodau proses aeddfed.

Pecynnu wedi'i Brofi ac Uwch:

Ar gyfer pecynnu a phrofi lled-ddargludyddion pen ôl technoleg isel, mae'r Unol Daleithiau yn dibynnu'n fawr ar adnoddau tramor sydd wedi'u crynhoi yn Asia. At hynny, wrth i sglodion ddod yn fwy cymhleth, mae dulliau pecynnu uwch yn cynrychioli maes datblygu posibl ar gyfer datblygiadau technolegol mawr yn y dyfodol. Nid oes gan yr Unol Daleithiau yr ecosystem deunyddiau angenrheidiol, ac nid yw'r Unol Daleithiau yn lleoliad cost-effeithiol i ddatblygu diwydiant pecynnu uwch cadarn, a gallai buddsoddiad Tsieineaidd trwm drechu'r farchnad.

deunydd:

Mae angen cannoedd o ddeunyddiau ar gyfer cynhyrchu lled-ddargludyddion, gan greu heriau i'r gadwyn gyflenwi gweithgynhyrchu. Mae llawer o nwyon a chemegau gwlyb a ddefnyddir mewn gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion yn cael eu cynhyrchu yn yr Unol Daleithiau, ond mae cyflenwyr tramor yn dominyddu'r farchnad ar gyfer wafferi silicon, masgiau ffoto a ffotoresyddion.

Offer Gweithgynhyrchu:

Yn ogystal â pheiriannau lithograffeg, ar gyfer y rhan fwyaf o offer proses gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion, mae gan gwmnïau Americanaidd gyfran fawr o'r byd.

Yn ogystal â'r Unol Daleithiau, mae cynhyrchu offer gweithgynhyrchu wedi'i ganoli yn yr Iseldiroedd a Japan. Oherwydd maint cyfyngedig gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion yn yr Unol Daleithiau, mae twf y gwneuthurwyr offer hyn yn dibynnu'n fawr ar werthiannau y tu allan i'r Unol Daleithiau.

3. Ynglŷn â dylunio cylched integredig

Yn hanesyddol, yng nghyfnod cychwynnol datblygiad y diwydiant lled-ddargludyddion (sglodion), nid oedd dylunio cylched integredig yn ddiwydiant annibynnol. Mae dyluniad cylchedau integredig yn cael ei wneud gan gwmnïau IDM sy'n rheoli'r broses gynhyrchu gyfan. O'r fath fel Intel a Texas Instruments yn yr Unol Daleithiau yn gynrychiolwyr nodweddiadol o fentrau o'r fath. Heddiw, mae dylunio IC yn cael ei wneud yn gynyddol gan "gwmnïau dylunio gwych" mwy arbenigol sy'n dibynnu ar gwmnïau gweithgynhyrchu annibynnol (ffowndrïau) i gwblhau gweithgynhyrchu ICs. Mae'r cynnydd mewn ffowndrïau a buddsoddiadau cysylltiedig wedi ei gwneud hi'n haws mynd i mewn i'r diwydiant dylunio ar gyfer cylchedau integredig. Mae hyn yn arwain at grynodiad sylweddol is yn y diwydiant dylunio cylched integredig nag mewn gweithgynhyrchu a gweithgynhyrchu offer, ac yn gwneud gweithgynhyrchu cylched integredig yn dibynnu'n fawr ar [敏感词].

Er bod y rhwystrau rhag mynediad yn isel, rhaid i gwmnïau dylunio gwych weithio'n agos gyda ffowndrïau i sicrhau bod dyluniadau'n addas ar gyfer y broses gynhyrchu, ac maent yn dibynnu ar gyflenwyr IP (cwmnïau lled-ddargludyddion eraill sy'n datblygu technolegau allweddol fel arfer), yn ogystal â dyluniadau electronig Automation (EDA). cymorth menter meddalwedd. Mae camau i fyny'r afon ac i lawr yr afon yn y diwydiant dylunio IC yn ddwys iawn. Mae darparwyr IP sylweddol a darparwyr EDA wedi'u pencadlys yn bennaf yn yr Unol Daleithiau, ond mae'r rhan fwyaf o'u hymarferwyr wedi'u lleoli y tu allan i'r Unol Daleithiau.

Strwythur diwydiannol

Oherwydd y gwahanol fathau o gynhyrchion y mae mentrau'n cymryd rhan ynddynt, mae graddfa, technoleg a strwythur mentrau sy'n ymwneud â dylunio lled-ddargludyddion neu gylched integredig yn wahanol iawn. Mae'r adroddiad hwn yn rhannu lled-ddargludyddion cylched integredig yn dri phrif fath: cylchedau rhesymeg neu ddigidol, cof a chylchedau analog. Yn 2020, mae cylchedau integredig rhesymeg neu ddigidol yn cyfrif am tua 42% o gyfanswm cyfran y farchnad; mae cynhyrchion cof yn cyfrif am tua 26%; mae cylchedau integredig analog yn cyfrif am tua 14%; mae cynhyrchion lled-ddargludyddion eraill yn gynhyrchion cylched anintegredig, gan gynnwys dyfeisiau arwahanol, dyfeisiau optoelectroneg a dyfeisiau synhwyrydd.

Cylchedau integredig rhesymeg neu ddigidol yw'r unedau sylfaenol o gyfrifiaduron neu gydrannau cyfrifiadurol a dyma'r categori mwyaf yn y farchnad cynnyrch lled-ddargludyddion. Mae sglodion rhesymeg yn cyfrif am 42 y cant o refeniw'r diwydiant, yn ôl Cymdeithas Lled-ddargludyddion y Byd SIA. Yn y categori hwn o gynhyrchion lled-ddargludyddion, mae crynodiad y farchnad a nifer y cwmnïau dylunio yn dibynnu'n fawr ar y math penodol o sglodion. Mae'r uned brosesu ganolog gyfrifiadurol bersonol (CPU), yr uned brosesu graffeg bwrpasol (GPU), a'r marchnadoedd arae giât rhaglenadwy maes (FPGA) yn ddeuawdol yn y bôn. Mae cyflenwyr cylchedau integredig cais-benodol (ASICs) yn dameidiog iawn, ac mae eu cystadleuaeth yn ddwysach. Mae categorïau cynnyrch yn cynnwys proseswyr dyfeisiau symudol ASIC ac ARM. Mae CPU yn uned brosesu ganolog cyfrifiadur, mae GPU yn brosesydd a ddefnyddir ar gyfer rendro fideo, defnyddir cynnyrch FPGA ar gyfer cyfluniad gan gwsmer neu ddylunydd ar ôl gweithgynhyrchu, ac mae ASIC yn sglodyn arfer a ddyluniwyd ar gyfer cais penodol.

Mae'r adroddiad yn credu mai'r Unol Daleithiau yw'r arweinydd byd mewn dylunio cylched integredig, ac mae llawer o gwmnïau'n defnyddio gweithgynhyrchu allanol neu osod dylunwyr y tu allan i'r Unol Daleithiau i leihau gwariant cyfalaf. Yn y bôn, mae'r holl CPUs cyfrifiadurol personol yn y byd wedi'u cynllunio gan gwmnïau Americanaidd Intel ac AMD, ymhlith y mae Intel yn cwblhau gweithgynhyrchu sglodion yn fewnol, tra bod AMD yn dibynnu ar ffowndrïau i gwblhau gweithgynhyrchu sglodion. Yn y cyfamser, efallai y bydd Intel ac AMD yn dominyddu categori FPGA yn fuan, wrth i AMD gyhoeddi ym mis Hydref 2020 ei fod yn bwriadu caffael arweinydd marchnad FPGA Xilinx am $ 35 biliwn. Os bydd y caffaeliad yn cael cymeradwyaeth reoleiddiol, byddai AMD-Xilinx ac Intel yn cyfrif am tua 85 y cant o werthiannau FPGA byd-eang. Mae cyflenwyr eraill yr Unol Daleithiau Microchip Technology, Lattice Semiconductor ac Achronix Semiconductor yn cyfrif am weddill marchnad FPGA. AMD a'r cwmni blaenllaw o'r UD NVIDIA sy'n dal cyfran fawr y GPU byd-eang.

Mae cystadleuaeth yn sylfaen cyflenwyr ASIC wedi cynyddu'n sylweddol, ac mae'r galw am broseswyr dyfeisiau symudol sy'n seiliedig ar bensaernïaeth ARM yn uchel. Mae gwneuthurwyr sglodion fel Samsung yn cystadlu yn y marchnadoedd ASIC a phroseswyr symudol ochr yn ochr â chwmnïau dylunio gwych fel Qualcomm a Broadcom, a dwsinau o gwmnïau technoleg UDA sy'n dylunio eu sglodion eu hunain, gan gynnwys Apple, Alphabet ac Amazon. Ac eithrio Intel a Microsglodyn, mae'r rhan fwyaf o gyflenwyr CPU, GPU, FPGA, ac ASIC yn fyd-eang ac yn yr Unol Daleithiau yn wych, gan ddibynnu ar weithgynhyrchu ffowndri i ddylunio sglodion.

Yn ôl SIA, mae sglodion cof a ddefnyddir i storio gwybodaeth sydd ei hangen ar gyfer cyfrifiadura yn cyfrif am 26% o refeniw'r diwydiant. Mae sglodion cof yn gategorïau masnachol llawn a chystadleuol, ac mae eu buddion a'u cynnydd technolegol yn dibynnu'n llwyr ar gynnyrch ac arbedion maint. Mae cynhyrchion cof fel arfer yn cael eu darparu gan gwmnïau tebyg i IDM. Mae Samsung De Korea a SK Hynix o Dde Korea yn y sefyllfa flaenllaw ym maes cof mynediad hap deinamig (DRAM). Mae gan gwmni Micron yr Unol Daleithiau tua 23 y cant. Mae arweinwyr cyfran y farchnad bellach yn datblygu technolegau pecynnu uwch (hy pentyrru marw) ac IP ar gyfer cynhyrchion blaenllaw eraill. Mae'r tri chwmni hyn yn cyfrif am tua 95% o'r farchnad fyd-eang $70 biliwn yn 2020.

Mae cynhyrchu cof fflach (NAND) yn llai dwys, gydag amcangyfrif o chwe chwmni yn cyfrif am tua 99% o'r farchnad fyd-eang $47 biliwn yn 2020. Samsung De Korea hefyd yw arweinydd y farchnad mewn cynhyrchion cof fflach, gydag ychydig dros draean o'r NAND marchnad. Dilynir Samsung De Korea gan Kioxia Japan (Toshiba yn flaenorol), sydd â chyfran o tua 20 y cant. Y trydydd lle ar gyfer cynhyrchion cof fflach yw Western Digital Corporation yr Unol Daleithiau, sy'n cyfrif am tua 14% o'r gyfran. Hefyd yn y gylchran hon mae SK Hynix yn Ne Korea (12%), Micron yn yr UD (11%) ac Intel yn yr UD (9%). Mae'n ymddangos bod cwmnïau NAND byd-eang yn paratoi ar gyfer cydgrynhoi pellach. Cyhoeddodd Intel, y mae ei refeniw cynnyrch NAND yn debyg i Micron, ym mis Hydref 2020 ei fod yn bwriadu gwerthu'r rhan fwyaf o'i fusnes cof NAND i SK Hynix. Bydd y gwerthiant yn gyrru'r cwmni cyfun i Rif 2 mewn cyfran NIAC o'r farchnad. Mae adroddiadau hefyd y gallai Western Digital a Micron fod yn edrych i gaffael Kioxia. Yn ogystal, mae Yangtze Memory Technologies (YMTC), cwmni Tsieineaidd a sefydlwyd yn 2016, yn ehangu'n gyflym ac wedi derbyn tua $ 24 biliwn mewn cymorthdaliadau. Ffynonellau llywodraeth Tsieineaidd. Gallai'r cwmni allu cynhyrchu cymaint â 200,000 o wafferi y mis erbyn 2022, mwy na dwbl gallu NAND cyfredol Intel, a bygythiad cost isel posibl i gwmnïau cof yr Unol Daleithiau.

O'i gymharu â sglodion cof, mae masnacheiddio cynhyrchion cylched integredig analog yn llai cystadleuol. Ac, ar ben hynny, mae cylchedau analog yn gyffredinol yn llai dibynnol ar ddefnyddio nodau proses gweithgynhyrchu blaengar. Mae'r defnydd terfynol yn y system ymgeisio, gwybodaeth a phrofiad wrth ddylunio'r sglodion yn ffactorau pwysig yng ngwerth cylchedau integredig analog. Felly, nid yw crynodiad y farchnad o gwmnïau cynnyrch yma yn rhy uchel, oherwydd gall cwmnïau cylched integredig analog gynnal mantais gystadleuol trwy ganolbwyntio ar y maes analog. Yn 2020, roedd cyflenwr cylchedau integredig analog mwyaf y byd yn cyfrif am 62% o'r farchnad $ 56 biliwn, a dim ond Texas Instruments oedd yn cyfrif am fwy na 10% o'r farchnad. Mae llawer o'r cwmnïau lled-ddargludyddion analog blaenllaw yn gynhyrchwyr "fab-lite", gan wneud rhai o'r sglodion y maent yn eu dylunio'n fewnol, er eu bod hefyd yn gosod cyfran fawr o'r sglodion ar gontract allanol.

Yn 2020, bydd gwerthiannau byd-eang o ddyfeisiau arwahanol, dyfeisiau optoelectroneg a synwyryddion (lled-ddargludyddion anintegredig) mewn cynhyrchion lled-ddargludyddion tua $79 biliwn, gan gyfrif am bron i 18% o gyfanswm y farchnad lled-ddargludyddion (cyfanswm tua $440 biliwn). Mae'r rhan fwyaf o gynhyrchion lled-ddargludyddion yn y categori hwn mewn nodau proses aeddfed lle maent yn rhad ac nid yw'n anghyffredin i un cynnyrch fod yn werth ceiniog. Mae'r farchnad ar gyfer cynhyrchion o'r fath yn dameidiog iawn gyda nifer o weithgynhyrchwyr. Mae cwmnïau lled-ddargludyddion nad ydynt yn IC yn cynnwys ABB Ltd. (Sweden/Swistir), Infineon Technologies (yr Almaen), STM Microelectronics (yr Eidal/Ffrainc), Toshiba (Japan), yn ogystal â chwmnïau o’r UD Diodes Inc., Vishay Intertechnology, Qorvo, dPix a Cree. Y technolegau gyrru allweddol ar gyfer cynhyrchion lled-ddargludyddion anintegredig, yn enwedig cynhyrchion lled-ddargludyddion pŵer arwahanol, yw arloesiadau mewn rheoli pŵer a miniaturization. Mae cynhyrchion o'r fath yn defnyddio automobiles, yn enwedig cerbydau trydan, fel terfynellau cymhwysiad allweddol. Mae gallium nitride (GaN), carbid silicon (SiC), a swbstradau lled-ddargludyddion cyfansawdd eraill yn dechnolegau allweddol ar gyfer amrywiaeth o gymwysiadau. Fe'u defnyddir yn eang mewn rheoli a dosbarthu pŵer, ymhelaethu pŵer amledd uchel, optoelectroneg, a diogelwch cenedlaethol. Mae dyfeisiau lled-ddargludyddion arddangos panel gwastad hefyd yn perthyn i'r categori hwn.

Ym maes diogelwch cenedlaethol, rhaid i dechnoleg lled-ddargludyddion hefyd fod yn gymwys i'w defnyddio yn yr ystod tymheredd (ystod estynedig) ac amgylcheddau llym, gan gynnwys nodweddion technegol i'w defnyddio mewn amgylcheddau ymbelydredd lle bo'n briodol. Yn ogystal, mae angen gwirio a dilysu cydrannau mwy llym ac annibynnol. Rhaid i lled-ddargludyddion a ddefnyddir mewn cymwysiadau modurol hefyd fodloni gofynion gwydnwch a phrofi llym i wrthsefyll amodau amgylcheddol llym (ee oerfel eithafol, gwres eithafol a lleithder eithafol). Rhaid iddynt wrthsefyll dirgryniad a sioc trwy gydol disgwyliad oes y cerbyd o 10 i 20 mlynedd, ac wedi dangos cyfraddau methiant llawer is mewn profion na lled-ddargludyddion a ddefnyddir mewn cynhyrchion defnyddwyr i sicrhau eu bod yn bodloni gofynion diogelwch cerbydau. Disgwylir i'r gofynion hyn gynyddu a dod yn fwy llym wrth i gerbydau ddod yn fwy ymreolaethol a defnyddio mwy a mwy o ganfod ac amrywio golau (LiDAR), sonar, radar, systemau gweledigaeth, a thechnolegau llywio ac adnabod.

Ymwadiad: Atgynhyrchir yr erthygl hon o "Mr. Wang Lao's Wine Restaurant Whisper". Mae'r erthygl hon yn cynrychioli barn bersonol yr awdur yn unig, nid barn Saco Micro a'r diwydiant. Dim ond ar gyfer ailargraffu a rhannu y mae, ac mae'n cefnogi diogelu hawliau eiddo deallusol. Nodwch y ffynhonnell wreiddiol a'r awdur i'w hailargraffu. , os oes unrhyw doriad, cysylltwch â ni i'w ddileu.