[Aféierung] Am Februar 2021 huet de President vun der Citigroup, Joe Biden, den Exekutivuerdnung Nr. 14017 ënnerschriwwen, deen seng Regierung verlaangt, eng ëmfaassend Iwwerpréiwung vun de Versuergungsketten a véier Haaptberäicher, dorënner Hallefleeder, nei Energiebatterien, selten Äerdmetaller a medizinesch Versuergung, duerchzeféieren, fir Risiken z'identifizéieren, Schwachstellen ze bekämpfen a Strategien z'entwéckelen, fir d'Widderstandsfäegkeet vun der Versuergungskette ze verbesseren. Wéi de Kommandant den Uerder ënnerschriwwen huet, huet hien de Spréchwuert zitéiert: "Well et keng Neel méi gëtt de Schong ewechgehäit. Well et keng Schong méi gëtt, geet d'Päerd verluer", a sou weider, bis d'Kinnekräich ënnergaangen ass. Dee klengste Feeler an der Versuergungskette kann d'amerikanesch Sécherheet, Aarbechtsplazen, Familljen a Gemeinschaften beaflossen. Fir dës ëmfaassend Iwwerpréiwung duerchzeféieren, huet d'Biden-Administratioun eng intern Task Force geschaf, déi méi wéi e Dutzend federal Departementer an Agenturen ofdeckt. Regierungsbeamten hunn sech mat Aarbechts-, Geschäfts-, akademeschen Institutiounen, dem Kongress an den US-Alliéierten a Partner berode, fir Schwachstellen z'identifizéieren a Léisungen z'entwéckelen.

De Citi State Bewäertung Bewäertungsbericht ass am Juni 2021 geplangt.

1. Iwwert semiconductors

Semiconductors sinn d'Material Basis vun integréierte Circuiten déi wesentlech fir modernt Alldag sinn. Semiconductors sinn en integralen Deel vum Alldag vun modernen Konsumenten, fonnt an Haushaltsartikelen wéi Liichtschalter, Garagentüröffner a Frigoen, souwéi an Handyen, Computeren an Autoen. Et gëtt a méi komplexe Produkter fonnt. Modern Leit benotzen et all Dag (soen all Stonn, all Minutt, all Sekonn). Semiconductor-baséiert integréiert Circuiten sinn den "DNA" vun enger Rei vun Technologien, déi grondsätzlech all Beräicher vun der sozioekonomescher Verännerung hunn, vun der Landwirtschaft, Transport, Gesondheetsariichtung, Telekommunikatioun an Internet. D'Halbleiterindustrie ass e wichtege Motor fir wirtschaftleche Wuesstum an Aarbechtsplaze bei Citi. Bal all technologesch Produkter sinn onseparabel vun Halbleiteren; natierlech, déi fortgeschratt Systemer sinn och net trennen aus der Ënnerstëtzung vun semiconductors.

De Bericht schätzt datt d'US Hallefleitindustrie alljährlechen Ëmsaz vun $ 208 Milliarde am Joer 2020 wäert hunn, wat bal d'Halschent vum weltwäite Maart ausmécht. Trotz der globaler COVID-19 Pandemie ass de globalen Halbleiter Produktverkaaf 6.5% am Joer 2020 eropgaang. No SIA Schätzunge wäert de weltwäiten Halbleitermaart alljährlechen Ëmsaz vun $ 726 Milliarde bis 2027 erreechen, mat engem zesummegesate jährleche Wuesstumsrate vu 4.7%. Semiconductors sinn e groussen US Export, mat Exportverkaaf vun $ 47 Milliarde am Joer 2020, véiert hannert Fligeren, raffinéiert Ueleg a Rohöl.

Och wann d'US Hallefleitindustrie bal d'Halschent vun de weltwäite Hallefleitproduktrecetten ausmécht, mengt de Bewäertungsbericht datt d'US Hallefleiterproduktiounskapazitéit als Undeel vun der globaler Produktioun vu 37% virun 20 Joer op ongeféier 12% haut gefall ass. US Geschäfter, dorënner grouss fabellos Halbleiterfirmen, sinn staark ofhängeg vun auslännesche Länner, besonnesch an Asien, wat Versuergungskettenrisiken entsteet.

D'Fuerschung Rapport iwwerpréift der semiconductor Versuergung Kette duerch fënnef Zesummenhang fundamental Deeler: (1) Design; (2) Fabrikatioun; (3) Montage, Test a Verpakung; (4) Materialien; an (5) Produktioun Equipement.

2. Basis Conclusiounen:

Design:

Den US Hallefleit-Design-Ökosystem ass staark a weltwäit féierend, awer US Firmen vertrauen staark op Verkaf a China fir de Gewënnwachstum an d'Haus (Notiz: Gewalt) Fuerschung an Entwécklung (R&D) Investitioun z'erhalen. Zousätzlech vertrauen d'US Designfirmen haaptsächlech op limitéiert intellektuell Propriétéit (IP), Aarbecht, a Fabrikatiounsressourcen fir Geschäfter ze maachen. Dës Ressourcen si kritesch fir Produkter op de Maart ze bréngen.

Fabrikatioun:

D'USA feelen genuch Halbleiterfabrikatiounskapazitéit. D'USA vertrauen haaptsächlech op Taiwan fir Logik Chips op fortgeschratt Prozessknäppchen ze liwweren, a vertrauen op Taiwan, Südkorea a Festland China fir d'Demande fir reife Prozessnode Chips z'erreechen.

Getest an fortgeschratt Verpakung:

Fir relativ niddereg-Tech Back-End Semiconductor Verpakung an Testen, setzen d'USA staark op auslännesch Ressourcen konzentréiert an Asien. Ausserdeem, wéi Chips méi komplex ginn, representéieren fortgeschratt Verpackungsmethoden e potenziellt Entwécklungsberäich fir grouss technologesch Fortschrëtter an der Zukunft. D'USA feelen dat néidegt Material-Ökosystem, an d'USA sinn net e kosteneffektive Standuert fir eng robust fortgeschratt Verpackungsindustrie z'entwéckelen, a schwéier chinesesch Investitioune kéinten de Maart upaken.

Material:

D'Produktioun vun Hallefleit erfuerdert Honnerte vu Materialien, déi Erausfuerderunge fir d'Fabrikatiouns Versuergungskette kreéieren. Vill Gasen a naass Chemikalien, déi an der Hallefleitfabrikatioun benotzt ginn, ginn an den USA produzéiert, awer auslännesch Fournisseuren dominéieren de Maart fir Siliziumwafers, Photomasken a Photoresists.

Fabrikatioun Equipement:

Nieft Lithographie Maschinnen, fir déi meescht Hallefleitfabrikatioun Front-End Prozessausrüstung, hunn amerikanesch Firmen e groussen Deel vun der Welt.

Zousätzlech zu den USA ass d'Produktioun vun Ausrüstung an Holland a Japan konzentréiert. Wéinst der limitéierter Gréisst vun der Halbleiterfabrikatioun an den USA ass de Wuesstum vun dësen Ausrüstungshersteller staark ofhängeg vum Verkaf ausserhalb vun den USA.

3. Iwwert integréiert Circuit Design

Historesch, an der éischter Etapp vun der Entwécklung vun der semiconductor (Chip) Industrie, integréiert Circuit Design war net eng onofhängeg Industrie. Den Design vun integréierte Circuiten gëtt vun IDM Firmen gemaach, déi de ganze Produktiounsprozess kontrolléieren. Wéi Intel an Texas Instruments an den USA sinn typesch Vertrieder vun esou Entreprisen. Haut gëtt IC Design ëmmer méi vu méi spezialiséierte "Fabless Design Firmen" gemaach, déi op onofhängeg Fabrikatiounsfirmen (Schmelzen) vertrauen fir d'Fabrikatioun vun ICs ofzeschléissen. D'Erhéijung vun de Schmelzen a verbonnen Investitiounen huet et méi einfach gemaach an d'Designindustrie fir integréiert Kreesleef ze kommen. Dëst resultéiert an enger wesentlech méi niddereger Konzentratioun an der integréierter Circuitdesignindustrie wéi an der Fabrikatioun an der Ausrüstungsfabrikatioun, a mécht d'integréiert Circuitfabrikatioun staark ofhängeg vun Taiwan.

Och wann d'Barrièren fir d'Entrée niddereg sinn, musse Fabless Designfirmen enk mat Schmelzen zesummeschaffen fir sécherzestellen datt Designs gëeegent sinn fir de Produktiounsprozess, a si vertrauen op IP Fournisseuren (normalerweis aner Hallefleitfirmen déi Schlësseltechnologien entwéckelen), souwéi elektronesch Design Automation (EDA) Software Enterprise Ënnerstëtzung. Souwuel déi Upstream wéi Downstream Etappe vun der IC Designindustrie sinn héich konzentréiert. Wichteg IP Ubidder an EDA Ubidder hunn haaptsächlech Sëtz an den USA, awer déi meescht vun hire Praktiker sinn ausserhalb vun den USA.

Industriell Struktur

Wéinst de verschiddenen Aarte vu Produkter, déi d'Entreprisen engagéieren, sinn d'Skala, d'Technologie an d'Struktur vun den Entreprisen, déi am Halbleiter oder integréierte Circuit Design engagéiert sinn, ganz anescht. Dëse Bericht deelt integréiert Circuit Halbleiter an dräi Haaptarten: Logik oder digital Kreesleef, Erënnerung an Analog Kreesleef. Am Joer 2020, Logik oder digital integréiert Kreesleef fir ongeféier 42% vum Gesamtmaart Undeel; Erënnerung Produite Kont fir ronn 26%; Analog integréiert Kreesleef sinn ongeféier 14%; aner semiconductor Produiten sinn Net-integréiert Circuit Produiten, dorënner diskret Apparater, optoelektronikk Apparater a Sensor Apparater.

Logik oder digital integréiert Circuiten sinn d'Basis Eenheete vu Computeren oder Rechenkomponenten a sinn déi gréisste Kategorie am Hallefleitproduktmaart. Logik Chips stellen 42 Prozent vun den Industrierecetten aus, laut der World Semiconductor Association SIA. An dëser Kategorie vun Halbleiterprodukter sinn d'Maartkonzentratioun an d'Zuel vun Designfirmen héich ofhängeg vun der spezifescher Chipart. De perséinleche Computer Zentralveraarbechtungseenheet (CPU), engagéiert Grafikveraarbechtungseenheet (GPU), a Feldprogramméierbar Gate Array (FPGA) Mäert si wesentlech Duopol. D'Liwweranten vun Applikatiounsspezifeschen integréierte Circuiten (ASICs) si ganz fragmentéiert, an hir Konkurrenz ass méi intensiv. Produktkategorien enthalen ASIC an ARM-baséiert mobilen Apparat Prozessoren. Eng CPU ass d'Zentralveraarbechtungseenheet vun engem Computer, e GPU ass e Prozessor dee fir Video Rendering benotzt gëtt, e FPGA Produkt gëtt fir Konfiguratioun vun engem Client oder Designer no der Fabrikatioun benotzt, an en ASIC ass e personaliséierte Chip entworf fir eng spezifesch Applikatioun.

De Bericht mengt datt d'USA de weltwäite Leader am integréierte Circuit Design sinn, a vill Firme benotzen d'Outsourcing Fabrikatioun oder d'Plazéiere vun Designer ausserhalb vun den USA fir Kapitalausgaben ze reduzéieren. Prinzipiell sinn all Perséinlech Computer CPUs op der Welt vun amerikanesche Firmen Intel an AMD entworf, ënner deenen Intel d'Chipfabrikatioun intern fäerdeg mécht, während AMD op Schmelzen setzt fir Chipfabrikatioun ze kompletéieren. Mëttlerweil kënnen Intel an AMD geschwënn d'FPGA Kategorie dominéieren, well AMD am Oktober 2020 ugekënnegt huet datt et geplangt ass de FPGA Maart Leader Xilinx fir $ 35 Milliarde ze kréien. Wann d'Acquisitioun reglementaresche Genehmegung kritt, wäerten AMD-Xilinx an Intel ongeféier 85 Prozent vum globale FPGA Verkaf ausmaachen. Aner US Fournisseuren Microchip Technology, Lattice Semiconductor an Achronix Semiconductor maachen de Rescht vum FPGA Maart aus. De gréissten Deel vun der globaler GPU gëtt vun AMD an der Maartféierend US Firma NVIDIA gehal.

D'Konkurrenz an der ASIC Fournisseur Basis ass wesentlech eropgaang, an d'Nofro fir ARM Architektur-baséiert mobilen Apparat Prozessoren ass héich. Chipmakers wéi Samsung konkurréiere an den ASIC a mobilen Prozessormäert nieft fabellos Designfirmen wéi Qualcomm a Broadcom, an Dosende vun US Tech Firmen déi hir eege Chips designen, dorënner Apple, Alphabet an Amazon. Mat Ausnam vun Intel a Microchip, sinn déi meescht CPU, GPU, FPGA, an ASIC Fournisseuren weltwäit an an den USA fabellos, vertrauen op Schmelzfabrikatioun fir Chips ze designen.

Laut SIA, Memory Chips, déi benotzt gi fir Informatioun ze späicheren, déi fir Informatik gebraucht gëtt, representéieren 26% vun den Industrierecetten. Memory Chips si komplett kommerzialiséiert a kompetitiv Kategorien, an hir Virdeeler an technologesch Fortschrëtter si ganz ofhängeg vun der Ausbezuelung an der Skalawirtschaft. Memory Produkter ginn normalerweis vun IDM-Typ Firmen geliwwert. Südkorea Samsung a Südkorea SK Hynix sinn an der féierender Positioun am Beräich vum dynamesche Random Access Memory (DRAM). D'US Firma Micron huet ongeféier 23 Prozent. De Maartundeel Leader entwéckelen elo fortgeschratt Verpackungstechnologien (dh Stierwen) an IP fir aner féierend Produkter. Dës dräi Firme stellen ongeféier 95% vum weltwäiten $70 Milliarde Maart am Joer 2020 aus.

Flash Memory (NAND) Produktioun ass manner konzentréiert, mat geschätzte sechs Firmen, déi ongeféier 99% vum $ 47 Milliarde weltwäite Maart am Joer 2020 ausmaachen. Südkoreanesch Samsung ass och de Maart Leader a Flash Memory Produkter, mat just iwwer en Drëttel vun den NAND Maart. De südkoreanesche Samsung gëtt gefollegt vum Japanesche Kioxia (fréier Toshiba), deen e ronn 20 Prozent Undeel huet. Déi drëtt Plaz fir Flash Memory Produkter ass Western Digital Corporation vun den USA, déi ongeféier 14% vum Undeel ausmécht. Och an dësem Segment sinn SK Hynix a Südkorea (12%), Micron an den USA (11%) an Intel an den USA (9%). Globale NAND Firmen schéngen sech fir weider Konsolidéierung opzestellen. Intel, deem säin NAND Produktrecetten ähnlech wéi Micron ass, huet am Oktober 2020 ugekënnegt datt et geplangt huet de gréissten Deel vu sengem NAND Memory Business un SK Hynix ze verkafen. De Verkaf wäert d'kombinéiert Firma op d'Nummer 2 am NAND Maartundeel propellen. Et ginn och Berichter datt Western Digital a Micron sicht Kioxia ze kréien. Zousätzlech ass Yangtze Memory Technologies (YMTC), eng chinesesch Firma déi am 2016 gegrënnt gouf, séier ausgebaut an huet ongeféier $ 24 Milliarde u Subventiounen kritt. Chinese Regierung Quellen. D'Firma kéint fäeg sinn esou vill wéi 200,000 Wafere pro Mount bis 2022 ze produzéieren, méi wéi duebel Intel seng aktuell NAND Kapazitéit, an eng potenziell Low-Cost Bedrohung fir US Memory Firmen.

Am Verglach mat Memory Chips ass d'Kommerzialiséierung vun analogen integréierte Circuitprodukter manner kompetitiv. An desweideren, Analog Circuits sinn allgemeng manner ofhängeg op d'Benotzung vun modernste Fabrikatiounsprozessknoten. D'Ennverbrauch am Applikatiounssystem, Wëssen an Erfarung beim Design vum Chip si wichteg Faktoren am Wäert vun analogen integréierte Circuiten. Dofir ass d'Maartkonzentratioun vu Produktfirmen hei net ze héich, well Analog Integréiert Circuitfirmen kënnen e kompetitive Virdeel erhalen andeems se op den Analogfeld fokusséieren. Am Joer 2020 huet de weltgréisste Fournisseur vun analogen integréierte Circuits 62% vum $ 56 Milliarde Maart ausgemaach, vun deenen nëmmen Texas Instruments méi wéi 10% vum Maart ausmaachen. Vill vun de féierende Analog Halbleiterfirmen si "fab-lite" Produzenten, déi e puer vun de Chips maachen, déi se intern designen, obwuel se och e groussen Deel vun de Chips outsourcen.

Am Joer 2020 wäert de globale Verkaf vun diskreten Apparater, optoelektroneschen Apparater a Sensoren (net-integréiert Halbleiter) an Hallefleitprodukter ongeféier $ 79 Milliarde sinn, wat bal 18% vum Gesamt Halbleitermaart ausmécht (total ongeféier $ 440 Milliarde). Déi meescht Hallefleitprodukter an dëser Kategorie sinn a reife Prozessknäppchen, wou se bëlleg sinn an et ass net selten datt en eenzegt Produkt e Penny wäert ass. De Maart fir esou Produkter ass héich fragmentéiert mat villen Hiersteller. Non-IC Hallefleitfirmen enthalen ABB Ltd. (Schweden/Schwäiz), Infineon Technologies (Däitschland), STM Microelectronics (Italien/Frankräich), Toshiba (Japan), souwéi US Firmen Diodes Inc., Vishay Intertechnology, Qorvo, dPix an Kree. D'Schlësselfahrttechnologien fir net-integréiert Halbleiterprodukter, besonnesch diskret Kraaft-Halbleiterprodukter, sinn Innovatiounen am Stroummanagement a Miniaturiséierung. Esou Produkter benotzen Autoen, besonnesch elektresch Gefierer, als Schlësselapplikatiounsterminaler. US-dominéiert Galliumnitrid (GaN), Siliziumkarbid (SiC), an aner Verbindungshalbleitersubstrater si Schlësseltechnologien fir eng Vielfalt vun Uwendungen. Si gi wäit an der Energieverwaltung a Verdeelung, Héichfrequenz Kraaftverstärkung, Optoelektronik, an national Sécherheet benotzt. Flach Panel Display Hallefleitgeräter falen och an dës Kategorie.

Am Beräich vun der nationaler Sécherheet muss d'Halbleitertechnologie och qualifizéieren fir d'Benotzung am Temperaturberäich (verlängert Gamme) an haarden Ëmfeld, och technesch Charakteristiken fir d'Benotzung an Stralungsëmfeld, wou entspriechend. Zousätzlech ass méi streng an onofhängeg Komponentverifizéierung a Validatioun erfuerderlech. Semiconductors, déi an Autosapplikatiounen benotzt ginn, mussen och streng Haltbarkeet an Testfuerderunge erfëllen fir haart Ëmweltbedéngungen z'erhalen (zB extremer Keelt, extremer Hëtzt an extremer Fiichtegkeet). Si musse Schwéngungen a Schock duerch d'Liewenserwaardung vun 10 bis 20 Joer vum Gefier widderstoen, an hunn vill méi niddereg Ausfallraten an Tester bewisen wéi Hallefleit, déi a Konsumentprodukter benotzt ginn, fir sécherzestellen datt se d'Gefiersécherheetsufuerderunge entspriechen. Dës Ufuerderunge ginn erwaart eropzesetzen a méi streng ze ginn wéi Gefierer méi autonom ginn a méi a méi Liichterkennung a Ranging (LiDAR), Sonar, Radar, Visiounssystemer, a Navigatiouns- an Identifikatiounstechnologien benotzen.

Verzichterklärung: Dësen Artikel ass reproduzéiert vum "Mr. Wang Lao's Wine Restaurant Whisper". Dësen Artikel representéiert nëmmen dem Auteur seng perséinlech Meenung, net d'Meenungen vum Saco Micro an der Industrie. Et ass nëmme fir Dréckerei an Deele, an ënnerstëtzt de Schutz vun intellektuell Propriétéit Rechter. Gitt w.e.g. d'Originalquell an den Auteur fir d'Wiederdréck un. , wann et eng Verletzung ass, kontaktéiert eis w.e.g. fir se ze läschen.