(Yn dilyn Rhan I: Dylunio Cylchdaith Integredig)

Pedwar, am weithgynhyrchu cylched integredig

(I) Amcangyfrifon sylfaenol Citigroup o'r diwydiant gweithgynhyrchu IC

Mae cynhyrchion lled-ddargludyddion yn gyrru bron pob sector o'r economi, gan gynnwys ynni, gofal iechyd, amaethyddiaeth, electroneg defnyddwyr, gweithgynhyrchu a chludiant. Y galw byd-eang am ddefnydd terfynol am led-ddargludyddion yn 2019 yw: ffonau symudol (26%), seilwaith gwybodaeth a chyfathrebu (gan gynnwys canolfannau data, rhwydweithiau cyfathrebu) (24%); Cyfrifiaduron (19%), diwydiant (12%), modurol (10%) ac electroneg defnyddwyr (10%).

O'r cymwysiadau amrywiol hyn, mae tua 9% yn cefnogi diogelwch cenedlaethol a chymwysiadau seilwaith hanfodol yn uniongyrchol. Mae'r defnyddiau allweddol hyn o gynnyrch lled-ddargludyddion yn cynnwys awyrofod, rhwydweithiau telathrebu, ynni a chyfleustodau, gofal iechyd a gwasanaethau ariannol. ac mae defnyddiau eraill y llywodraeth yn cyfrif am ychydig dros 1 y cant o'r defnydd o led-ddargludyddion byd-eang.

Mae cyfran yr Unol Daleithiau o gynhyrchu lled-ddargludyddion byd-eang wedi gostwng o 37 y cant ym 1990 i 12 y cant heddiw, a disgwylir iddo ddirywio ymhellach heb strategaeth gynhwysfawr yr Unol Daleithiau i gefnogi'r diwydiant.

Mae gallu gweithgynhyrchu'r UD yn annigonol: mae gallu gweithgynhyrchu'r UD wedi bod yn dirywio ers degawdau. Roedd degawd cyntaf y ganrif hon yn arbennig o ddinistriol i weithgynhyrchu yn yr Unol Daleithiau, gyda thraean o swyddi gweithgynhyrchu wedi'u colli rhwng 2000 a 2010. Mae mentrau bach a chanolig (smes) wedi cael eu taro'n arbennig o galed. Gellir priodoli rhan o'r dirywiad i gystadleuaeth gan wledydd cyflog isel. Mae economegwyr yn amcangyfrif y gellir priodoli tua 25 y cant o golledion swyddi i gynnydd Tsieina, yn enwedig ar ôl i'r wlad ymuno â Sefydliad Masnach y Byd. Ond mae'r Unol Daleithiau hefyd wedi gweld twf cynhyrchiant domestig yn llonydd o'i gymharu â'i gymheiriaid economaidd, er enghraifft, ar ei hôl hi yn yr Almaen ar gyfartaledd ac yn y mwyafrif o ddiwydiannau. Heddiw, mae busnesau bach yn yr Unol Daleithiau fel arfer yn llai cynhyrchiol na gweithgynhyrchwyr mawr. Yn groes i'r gred boblogaidd bod deallusrwydd ARTIFICIAL a roboteg ar y gorwel, mae gweithgynhyrchwyr busnesau bach a chanolig yr Unol Daleithiau yn tanfuddsoddi mewn technolegau newydd sy'n gwella cynhyrchiant. Mae colli gallu gweithgynhyrchu yn arwain at golli gallu arloesi. Gallu gweithgynhyrchu yw sylfaen arloesi cynnyrch. Unwaith y bydd gallu arloesi yn cael ei golli, mae'n anodd ei ailadeiladu. Pan fydd capasiti cylched INTEGREDIG wedi symud dramor yn ystod y degawdau diwethaf, mae ymchwil a datblygu a'r gadwyn gyflenwi ddiwydiannol ehangach wedi dilyn yn aml.

(2) Cadwyn gyflenwi o gynhyrchion lled-ddargludyddion

O ddylunio i becynnu i integreiddio i'r cynhyrchion electronig terfynol a brynir gan gwsmeriaid, mae'r gadwyn ddiwydiannol yn hynod gymhleth ac yn wasgaredig yn ddaearyddol. Mae proses gynhyrchu lled-ddargludyddion nodweddiadol yn cynnwys sawl gwlad a gall cynhyrchion groesi ffiniau rhyngwladol 70 gwaith oherwydd arbenigedd y cwmni mewn cysylltiadau penodol. Mae'r broses gyfan yn cymryd hyd at 100 diwrnod, a throsglwyddir 12 diwrnod o'r rhain rhwng cysylltiadau'r gadwyn gyflenwi. Mae'r canlynol yn gynrychiolaeth syml o'r gadwyn gyflenwi.

Mae maint bach a phwysau ysgafn cynhyrchion lled-ddargludyddion yn ffactorau pwysig wrth gyflawni cadwyn gyflenwi traws-ddaearyddol mor gymhleth. Mae cost cludo cynhyrchion lled-ddargludyddion yn isel o'i gymharu â'u gwerth. Fodd bynnag, mae hefyd yn golygu y gall amharu ar lwybrau trafnidiaeth achosi risg i’r gadwyn gyflenwi. Mae angen defnyddio gwahanol fathau o gludiant (ee, aer, môr, tryc) yn y gadwyn, yn dibynnu ar y llwyfan a'r pellter i'w deithio, yn ogystal â natur y cynnyrch. Mewn rhai achosion, mae cludiant hefyd yn gofyn am driniaeth arbenigol, megis trin nwyon a chemegau peryglus a phurdeb uchel a ddefnyddir mewn gweithgynhyrchu, neu amddiffyn offer electronig sensitif rhag difrod.

Gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion: strwythur diwydiannol

Mae gan ffatrïoedd sy'n prosesu wafferi ac yn gwneud cylchedau integredig ddau fodel busnes sylfaenol. Mae'r cyntaf yn gwmni lled-ddargludyddion integredig fertigol neu fenter IDM. Maent yn cyflawni pob cam o'r broses dylunio a gweithgynhyrchu cynnyrch lled-ddargludyddion yn fewnol, o ddylunio i brofi terfynol. Mae cwmnïau IDM yn cyfrif am tua dwy ran o dair o gapasiti lled-ddargludyddion byd-eang. Er bod Intel, y cwmni IDM blaenllaw yn yr Unol Daleithiau, yn cynhyrchu dyfeisiau rhesymeg yn bennaf, mae'r rhan fwyaf o gwmnïau IDM eraill yn bennaf yn cynhyrchu sglodion cof fel DRAM, dyfeisiau arwahanol a chylchedau integredig analog. Yn ogystal ag Intel, mae'r Unol Daleithiau yn gartref i nifer o gwmnïau IDM mwyaf blaenllaw'r byd, gan gynnwys Analog Devices, Maxim Integrated Products, MicrochipTechnology, micron, ar offerynnau lled-ddargludyddion a Texas. Mae'n werth nodi, er bod y cwmnïau hyn â'u pencadlys yn yr Unol Daleithiau, maen nhw'n gwneud eu gweithgynhyrchu cynnyrch terfynol mewn ffatrïoedd ledled y byd. Yn ogystal â'r Unol Daleithiau, er enghraifft, mae gan Intel weithfeydd prosesu wafferi yn Israel, Iwerddon a Tsieina. Ac mae gan Samsung, sydd wedi'i leoli yn Ne Korea, a chwmnïau tramor eraill (nad ydynt yn AMERICAN) ffatrïoedd sglodion yn yr Unol Daleithiau yn ogystal â'u rhai tramor (nad ydynt yn America). Yn ôl adroddiad SIA, mae 44% o gapasiti cwmnïau lled-ddargludyddion yr Unol Daleithiau wedi'i leoli yn yr Unol Daleithiau. Ar y cyfan, roedd mentrau IDM yn yr Unol Daleithiau yn cyfrif am 51% o gyfanswm refeniw gweithredu gweithgynhyrchwyr IDM byd-eang yn 2020. Mae'r Unol Daleithiau yn arbennig o gryf mewn cylchedau integredig rhesymeg ddigidol a chylchedau integredig analog.

Mae yna fentrau blaenllaw eraill cynhyrchion lled-ddargludyddion Americanaidd (er enghraifft, AMD, nvidia, broadcom a qualcomm ac ysbryd gêm) yw'r model busnes "dim cwmnïau lled-ddargludyddion fabs", bydd y cwmni'n dylunio data i ddarparu cwmni annibynnol sy'n arbenigo mewn gweithgynhyrchu ffowndri lled-ddargludyddion, gan fentrau'r ffowndri i weithgynhyrchu a phrosesu cynhyrchion sglodion. Mae'r ffowndrïau trydydd parti hyn yn cael eu dosbarthu fel "ffowndrïau lled-ddargludyddion pur" oherwydd nad ydynt yn dylunio nac yn gwerthu unrhyw un o'u cynhyrchion sglodion eu hunain, ond yn hytrach yn gweithredu fel gweithgynhyrchwyr contract ar gyfer cwmnïau lled-ddargludyddion gwych (mae'r ffowndrïau hyn weithiau'n darparu gallu ychwanegol neu fel arall yn cynhyrchu sglodion penodol ar gyfer IDM gwerthwyr). Mae rhai cwmnïau IDM, yn enwedig Samsung, hefyd yn darparu gwasanaethau prosesu ar gyfer cwmnïau lled-ddargludyddion gwych.

Wrth i dechnoleg ddatblygu a chost adeiladu a chynnal cyfleusterau gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion o'r radd flaenaf godi'n sydyn, mae'r model busnes menter ddi-ffab + ffowndri yn dod yn fwy cyffredin. Mae datblygiadau parhaus mewn technoleg gweithgynhyrchu sglodion yn gofyn am offer gweithgynhyrchu cwbl newydd a chynyddol ddrud. Mae ffatrïoedd o'r radd flaenaf (ar nodau proses 5nm) yn costio o leiaf $12 biliwn. Gall un peiriant lithograffeg Ultrafioled eithafol (EUV), sydd ei angen ar 5 nm neu is ac a ddefnyddir yn aml ar 7 nm, gostio cymaint â $150 miliwn. Yn ogystal â pheiriannau ffotolithograffeg, mae angen llawer o fathau eraill o offer ar ffatrïoedd. Amcangyfrifir y gallai'r buddsoddiad sydd ei angen ar gyfer y genhedlaeth nesaf o ffatrïoedd, a fydd yn gweithredu ar nodau 3nm, fod yn fwy na $20bn. Yn ogystal, ar ôl sefydlu ffatrïoedd newydd, bydd costau gweithredu yn uchel iawn a bydd angen buddsoddiad cyfalaf parhaus a drud; Mae hefyd yn angenrheidiol cynnal y dechnoleg arloesol sydd ei hangen ar ddylunwyr prosesau i barhau i weithredu yn y nodau cynhyrchu mwyaf datblygedig. Mae ffowndrïau pur yn elwa o arbedion maint sy'n caniatáu iddynt amsugno a rheoli costau enfawr gweithfeydd lled-ddargludyddion gyda defnydd capasiti uchel ac effeithlon. Mae ffowndrïau pur yn cyfrif am tua thraean o gapasiti sglodion byd-eang, yn ôl yr SIA. Yn eu plith, roedd cynhyrchu sglodion rhesymeg yn cyfrif am bron i 80%. [敏感词] Sefydlwyd Semiconductor Manufacturing Company ([敏感词]), ffowndri wafer pur gyntaf y byd, ym 1987 ac mae'n dominyddu'r farchnad ffowndri heddiw.

Mae'r farchnad gweithgynhyrchu contractau yn cael ei dominyddu gan gwmnïau o Loegr, gyda chwmnïau o Loegr yn unig yn cyfrif am 53 y cant o'r farchnad. At ei gilydd, mae cwmnïau ffowndri o Loegr yn cyfrif am 63 y cant o'r farchnad ffowndri fyd-eang. Mae De Korea yn cyfrif am 18% a Tsieina am 6%. Mae gan GlobalFoundries, ffowndri sydd wedi'i lleoli yn yr Unol Daleithiau ac sy'n eiddo i ABU Dhabi, gyfran o 7 y cant, sy'n cyfrif am fwy na hanner y 13 y cant sy'n weddill o'r farchnad ffowndri.

Fel y soniwyd uchod, er bod gan yr Unol Daleithiau gyfran fawr o'r farchnad mewn sglodion a gynhyrchir gan fentrau IDM, mae'n cyfrif am ddim ond tua 10% o refeniw ffowndri byd-eang. Mae ffowndrïau Asiaidd yn cyfrif am tua 80% o'r cyfanswm. Mae [敏感词] yn unig yn cyfrif am 63 y cant o weithgynhyrchu contract byd-eang. Mae hynny'n golygu, er bod yr Unol Daleithiau yn arweinydd mewn dylunio lled-ddargludyddion, mae ei gwmnïau fabless domestig yn dibynnu'n fawr ar weithgynhyrchwyr contract tramor, yn Asia yn bennaf, i wneud eu cynhyrchion. Er bod y model asiant-busnes hwn yn addas ar gyfer cynhyrchion cylched integredig ar gyfer cymwysiadau masnachol cyfaint uchel, mae llawer o gymwysiadau cysylltiedig mewn sypiau bach, sy'n gwneud mabwysiadu technolegau gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion uwch ar gyfer cymwysiadau yn ansicr ac yn heriol.

Ar gyfer yr Unol Daleithiau, mae mwyafrif helaeth y gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion (mewn modelau IDM a ffowndri) yn cael ei wneud dramor: [敏感词], De Korea, Japan, Tsieina a'r Unol Daleithiau. Mae tua 12% o gapasiti gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion y byd wedi'i leoli yn yr Unol Daleithiau, i lawr o 37% yn y 1990au. Yn 2019, roedd [敏感词] yn cyfrif am tua 20% o gapasiti gosodedig byd-eang, ac yna De Korea gyda 19%. Roedd Japan yn cyfrif am 17 y cant, Tsieina 16 y cant ac Ewrop 9 y cant. Mae'r 6% o gapasiti sy'n weddill wedi'i leoli yn Singapore, Israel a rhannau eraill o'r byd.

O'r 40 o gyfleusterau gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion mawr sydd wedi'u lleoli yn yr Unol Daleithiau, mae hanner (20) yn defnyddio wafferi 300 mm (12 modfedd); Mae cynhyrchu arall yn defnyddio wafferi o 200 mm (8 modfedd) neu lai. Rhwng 2009 a 2018, caeodd mwy na 100 o weithfeydd gweithgynhyrchu wafferi 150-200mm ledled y byd, gyda 70% o'r cau yn yr Unol Daleithiau a Japan. Yn ôl IC Insights, mae cymaint â 68 o weithfeydd gweithgynhyrchu wafferi yn ddegawdau oed, y tu hwnt i'w hoes resymol. Mae cyfleusterau newydd sy'n fwy cost-effeithiol neu'n cael eu huwchraddio yn cael eu disodli'n rhannol yn y cyfleusterau caeedig; Mae yna hefyd rai fabs sy'n rhy ddrud i'w gweithredu, ac mae cwmnïau'n troi at fabs ysgafn neu fodelau busnes gwych

Yn ddomestig, mae chwe chwmni yn gweithredu 20 300 mm fabs mewn wyth talaith, fel y nodir yn y tabl isod. Yn ogystal â Skorpios, mae pum cwmni arall hefyd yn gweithredu ffatrïoedd wafferi y tu allan i'r Unol Daleithiau.

Fel y nodwyd uchod, mae gan Intel weithrediadau gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion yn Israel, Iwerddon a Tsieina. Yn ogystal â'i fabs yn yr Unol Daleithiau, mae Micron yn gweithredu fabs yn Singapore, Japan a [敏感词]. Mae gan Texas Instruments gynhyrchu wafferi yn Tsieina, Malaysia, [敏感词] a Philippines, yn ogystal ag yn Texas. GlobalFoundries yw'r prif ffowndrïau wafferi pur yn yr Unol Daleithiau y mae'n eiddo i emirate ABU Dhabi trwy gronfa cyfoeth sofran Mubadala ac mae ganddo gyfleusterau gweithgynhyrchu wafferi yn yr Almaen a Singapore. Yn 2019, canslodd y cwmni gynlluniau i agor ffab yn Chengdu, Tsieina.

Er bod gallu gweithgynhyrchu sglodion yr Unol Daleithiau yn gymharol sefydlog, mae gallu a chynhyrchiad y tu allan i'r Unol Daleithiau yn tyfu, yn enwedig yn Asia. O ganlyniad, mae SIA yn rhagweld y bydd cyfran yr UD o gapasiti lled-ddargludyddion yn gostwng i 10 y cant erbyn 2030, tra bydd cyfran Asia yn tyfu i 83 y cant. Yn 2019, nid oedd yr un o'r chwe chyfleuster gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion newydd a agorwyd yn y byd yn yr Unol Daleithiau, ond roedd pedwar yn Tsieina.

Fel y trafodwyd yn adran "Dylunio" yr adroddiad hwn, ymdrinnir â thri phrif fath o sglodion: cof, rhesymeg neu ddigidol, ac analog. Fel y dengys y siart isod, mae gwahanol rannau o'r byd yn arbenigo mewn gwahanol feysydd. Er enghraifft, dim ond 5 y cant o sglodion cof sy'n cael eu cynhyrchu yn yr Unol Daleithiau, o'i gymharu â 44 y cant yn Ne Korea a 14 y cant ar dir mawr Tsieina. Er cof, canolbwyntiodd Tsieina ar ehangu cyflym Changjiang Storage, gan ddyrannu $24 biliwn mewn cymorthdaliadau i'r cwmni (ar gyfer ei ffatri yn Wuhan yn unig). Mae ei ehangu a chynhyrchion pris isel yn fygythiad uniongyrchol i MICron a Western Digital, gwneuthurwyr sglodion cof yr Unol Daleithiau.

Mewn rhesymeg neu sglodion digidol (fel cyfrifiaduron a microbroseswyr ffôn symudol), nid yw'r Unol Daleithiau yn cynhyrchu unrhyw nodau proses uwch (llai na 10 nanometr), tra bod gan [敏感词] 92 y cant. Mewn technoleg cloi rhesymeg arall, mae'r Unol Daleithiau yn flaenllaw iawn: 43% o'r sglodion rhesymeg mwyaf datblygedig (10-22 nm), a 6% i 9% o'r genhedlaeth flaenorol (28 nm ac ab).ove) sglodion rhesymeg yn cael eu cynhyrchu yn yr Unol Daleithiau; Mae [敏感词] yn cynhyrchu 47 y cant o sglodion rhesymeg o'r fath, tra bod Tsieina yn cynhyrchu tua 19 i 23 y cant o sglodion rhesymeg. Yn olaf, ar gyfer y segment cydran analog/arwahanol, cynhyrchir 19% yn yr Unol Daleithiau, 17% yn Tsieina, a thua 27% yng Nghorea.

(iv) Adolygiad o weithgynhyrchu cylched integredig

Nid oes gan yr Unol Daleithiau gapasiti cynhyrchu ar y lefel dechnolegol fwyaf datblygedig:

Nid oes gan yr Unol Daleithiau gapasiti cynhyrchu lled-ddargludyddion ar gyfer y nodau prosesu lled-ddargludyddion mwyaf datblygedig (5 nanometr ar hyn o bryd), sydd ar hyn o bryd yn cael eu gweithredu gan [敏感词] ([敏感词]) a Samsung (De Corea) yn unig. Y FAB mwyaf datblygedig yn yr Unol Daleithiau yw'r llinell brosesu 10-nm a weithredir gan Intel, nad yw'n debygol o ddechrau cynhyrchu 7-nm llawn tan 2023, a chyhoeddodd ym mis Ionawr 2021 y byddai'n defnyddio llinell gynhyrchu 7-nm neu is "well" [敏感词] ar gyfer ei gynhyrchion cylched rhesymeg diweddaraf. O ganlyniad, mae cwmnïau sglodion fabless yr Unol Daleithiau bellach yn dibynnu bron yn gyfan gwbl ar gynhyrchwyr Asiaidd, yn enwedig [敏感词], i gynhyrchu'r sglodion mwyaf datblygedig (7nm neu lai). Yn ogystal â risgiau cadwyn gyflenwi a achosir gan gynhyrchu wedi'i grynhoi'n ddaearyddol, mae diffyg galluoedd technolegol domestig o'r radd flaenaf yn codi pryderon diogelwch cenedlaethol, gan fod rhai cymwysiadau yn gofyn am fynediad diogel i dechnoleg prosesau o'r radd flaenaf i sicrhau rhagoriaeth dechnolegol.

Mae refeniw o werthu cynhyrchion sglodion yn dibynnu ar Tsieina:

Mae gwneuthurwyr sglodion Americanaidd hefyd yn dibynnu'n fawr ar werthiannau i Tsieina oherwydd ei goruchafiaeth mewn cynhyrchu electroneg. Tsieina yw'r farchnad fwyaf ar gyfer lled-ddargludyddion, y rhan fwyaf ohonynt yn cael eu hail-allforio wrth iddynt gael eu cydosod i electroneg terfynell, gan gynnwys electroneg defnyddwyr ac offer. Er enghraifft, cafodd y cyflenwr sglodion ffôn symudol Qualcomm ddwy ran o dair o'i refeniw o Tsieina, tra bod y gwneuthurwr cof Micron wedi cael 57% o'i refeniw o Tsieina, yn ôl data 2018 gan The Economist. Adroddodd Intel yn 2020 fod Tsieina yn cyfrif am 26 y cant o'i refeniw. Mae dibyniaeth drom ar werthiannau Tsieineaidd yn rhoi trosoledd economaidd i lywodraeth Tsieina a'r potensial i ddial yn erbyn yr Unol Daleithiau.

Dymuniad Tsieina i arwain y diwydiant lled-ddargludyddion:

Mae cyfran Tsieina o'r diwydiant lled-ddargludyddion byd-eang yn gymharol fach, ac mae ei gwmnïau'n gwneud sglodion pen isel yn bennaf. Dim ond ar nodau 14-nanometr y gall SMIC, sef ffowndrïau pur mwyaf datblygedig Tsieina, gynhyrchu ac mae ganddo gapasiti cyfyngedig. Fodd bynnag, mae Tsieina yng nghanol ymdrech fawr a arweinir gan y wladwriaeth i ddatblygu ei diwydiant IDM integredig fertigol cynhenid, gyda'r nod o wneud y diwydiant yn arweinydd ym mhob maes erbyn 2030. Roedd cyfran Tsieina o gapasiti wafferi lled-ddargludyddion yn 16 y cant yn 2019 ond disgwylir iddo dyfu i 28 y cant erbyn 2030. Mae llywodraeth China yn darparu $100bn mewn cymorthdaliadau ar gyfer ei diwydiant lled-ddargludyddion, gan gynnwys datblygu 60 o weithfeydd gweithgynhyrchu newydd. Fel y trafodwyd yn rhan "dylunio" y gadwyn gyflenwi, mae Tsieina wedi rhoi cymhorthdal ​​ymosodol i'w gwneuthurwyr sglodion cof ei hun i dorri ei dibyniaeth ar dri chwmni cof mwyaf y byd: Samsung (De Korea), SK Hynix (De Korea) a Micron (UDA). ). Mae Micron, cwmni cof yr Unol Daleithiau, yn gystadleuydd uniongyrchol o storfa Changjiang ac mae'n debygol mai hwn fydd y cwmni cyntaf yn yr Unol Daleithiau i weld ei gystadleurwydd a'i arloesi yn y dyfodol dan fygythiad gan gymorthdaliadau Tsieineaidd i'w gystadleuwyr.

Ymwadiad: Mae'r erthygl hon yn cael ei hailargraffu o "sgwrs Bwyty Mr. Wang", mae'r erthygl hon yn cynrychioli barn bersonol yr awdur yn unig, nid yw'n cynrychioli barn Sakwei a'r diwydiant, dim ond i ailargraffu a rhannu, cefnogi amddiffyn hawliau eiddo deallusol, ailargraffu nodwch y ffynhonnell wreiddiol a'r awdur, os oes toriad, cysylltwch â ni i ddileu.