(حصہ I سے جاری: انٹیگریٹڈ سرکٹ ڈیزائن، حصہ II: انٹیگریٹڈ سرکٹ مینوفیکچرنگ، حصہ III: بنیادی پیکیجنگ، ٹیسٹ، اور ایڈوانسڈ پیکیجنگ)

5. سیمی کنڈکٹر پروڈکٹ مینوفیکچرنگ کا سامان

(1) سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ کا سامان چھوٹے اور درمیانے درجے کے کاروباری اداروں کا خاکہ

سیمی کنڈکٹر پروڈکشن لائن کے ہر عمل میں چھوٹے اور درمیانے درجے کے کاروباری اداروں کے ذریعہ استعمال ہونے والے سیمی کنڈکٹر پروڈکٹس کی پروسیسنگ اور مینوفیکچرنگ آلات کی بہت سی قسمیں ہیں۔ سیمی کنڈکٹر کے لیے مخصوص آلات (پری پروسیسنگ) ننگے ویفرز (میٹیریل) بنانے کے لیے، ننگے ویفرز کو حتمی ویفرز (پوسٹ پروسیسنگ) میں پروسیس کرنے کے لیے سامان، اور فوٹو ماسکس (ماسک پروڈکشن) کی تیاری کے لیے سامان موجود ہیں۔ چپ بنانے والوں کو اپنی پروڈکشن لائنوں پر مختلف قسم کے فرنٹ اینڈ آلات کی ضرورت ہوتی ہے۔ پیچیدہ فرنٹ اینڈ سیمی کنڈکٹر فیبریکیشن آلات کی قیمت سیمی کنڈکٹر فیبس کی زیادہ قیمت کی ایک بڑی وجہ ہے، بشمول الٹرا کلین فیبس بنانے کی لاگت۔

فرنٹ اینڈ سیمی کنڈکٹر فیبریکیشن آلات میں چپ فیبریکیشن کے عمل جیسے فوٹو لیتھوگرافی، ایچنگ، ڈوپنگ یا آئن امپلانٹیشن، جمع، پالش، یا کیمیکل مکینیکل پلانرائزیشن کا سامان شامل ہوتا ہے۔ خاص طور پر نوٹ دھاتی نامیاتی کیمیائی بخارات جمع کرنے (MOCVD) کے آلات ہیں، ایک مخصوص قسم کے جمع کرنے کا سامان جو بعض دھاتوں کی پتلی تہوں کو جمع کرتا ہے، بنیادی طور پر مرکب سیمی کنڈکٹرز بنانے کے لیے استعمال ہوتا ہے، بشمول GaAs اور GaN پر مبنی۔

بیک اینڈ سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ کا سامان SME میں ATP اور جدید پیکیجنگ کا سامان شامل ہے۔

(2) موجودہ حالات

سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ کا سامان امریکہ میں کمپنیوں کا غلبہ ہے (فروخت کی آمدنی کے لحاظ سے 41.7% حصہ)، جاپان (31.1%) اور نیدرلینڈز (18.8%)۔ جنوبی کوریا کا 2.2% حصہ ہے، باقی تقریباً 6.2% حصہ چین، جرمنی، تائیوان، اسرائیل، کینیڈا اور جنوب مشرقی ایشیا اور یورپ کے دیگر ممالک کے پاس ہے۔ جنوبی کوریا کے زیادہ تر سیمی کنڈکٹر سازوسامان کے مینوفیکچررز سام سنگ یا ایس کے ہینکس کی ملکیت ہیں، ان جنوبی کوریائی سیمی کنڈکٹر سازوسامان کی کمپنیوں کے اہم صارفین جنوبی کوریا کی سیمی کنڈکٹر کمپنیاں ہیں۔ اگرچہ ایک چینی کمپنی بھی ہے جو مختلف قسم کے سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ آلات تیار کرتی ہے، چینی کمپنیوں کے پاس بیک اینڈ اسمبلی، پیکیجنگ آلات اور MOCVD کے علاوہ کسی بھی سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ آلات کے زمرے میں کوئی خاص حصہ نہیں ہے۔

مجموعی طور پر، زیادہ تر فرنٹ اینڈ سیمی کنڈکٹر پروڈکشن آلات کی عالمی پیداوار میں امریکہ کا بڑا حصہ ہے، سوائے لیتھوگرافی کے آلات کی پیداوار کے جو کہ نیدرلینڈز اور جاپان میں مرکوز ہے۔ بیک اینڈ ٹیسٹ آلات کی عالمی پیداوار میں امریکہ کا بھی بڑا حصہ ہے۔ اس کے برعکس، امریکہ کا عالمی بیک اینڈ سیمی کنڈکٹر پروڈکشن آلات کی تیاری (اسمبلی اور پیکیجنگ آلات) میں نسبتاً کم مارکیٹ شیئر ہے، جبکہ چین کا کافی حصہ ہے۔ جبکہ چین اس وقت غیر چینی ذرائع سے تیار کردہ سیمی کنڈکٹر پروڈکشن آلات پر بہت زیادہ انحصار کر رہا ہے (سوائے پیکیجنگ اور MOCVD کے)، وہ ایسے آلات کی تیاری پر توجہ دینے کے لیے بہت زیادہ سرمایہ کاری کر رہا ہے۔ یہ سرمایہ کاری فائدہ اٹھانے والی کمپنیوں کو دیگر کمپنیوں کے مقابلے میں جدید ترین چپ آلات تیار کرنے اور تیار کرنے میں ایک اہم فائدہ دیتی ہے۔

جیسا کہ نیچے دیا گیا چارٹ ظاہر کرتا ہے، جب کہ امریکہ کے پاس سب سے زیادہ فرنٹ اینڈ SMEs کی پیداوار میں مارکیٹ کا بڑا حصہ ہے، قابل ذکر رعایت لتھوگرافی اسکین/سٹیپر کا سامان ہے، جو تقریباً مکمل طور پر ڈچ کمپنی ASML اور جاپانی کمپنیاں Nikon اور Canon نے بنایا ہے۔ لیتھوگرافی مشینوں کے لیے، ASML (نیدرلینڈز) EUV سٹیپرز/ سکینرز کا واحد پروڈیوسر ہے، جو 5 nm یا اس سے کم لائن کی چوڑائی والے مربوط سرکٹس کی تیاری کے لیے اہم ہیں۔ تاہم، صرف دو سیمی کنڈکٹر بنانے والے، TSMC اور Samsung، فی الحال EUV مشینیں پروڈکشن میں استعمال کرتے ہیں، جن کی ایک ڈیوائس کی قیمت $100 ملین سے زیادہ ہے۔ ASML اور Nikon دونوں ڈیپ الٹرا وائلٹ (DUV) لتھوگرافی مشینیں تیار کرتے ہیں جو فوٹو ماسک کے ذریعے روشنی کی شہتیر پیش کرتی ہیں اور ویفر پر فوٹو ماسک پیٹرن کی اسکیلڈ ڈاون امیج بناتی ہیں۔ نیدرلینڈز اور جاپان کے باہر، لیتھوگرافی کے سازوسامان میں امریکہ اور دیگر ممالک کا حصہ بنیادی طور پر مخصوص کم والیوم چپس یا فوٹو ماسک بنانے کے لیے ہے۔

سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ آلات کے ایک سیٹ میں زیادہ سے زیادہ 100+ پارٹس ہوسکتے ہیں، اور سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ آلات کے پرزے اور لوازمات صنعت میں سب سے بڑا تجارتی زمرہ ہیں۔ مینوفیکچررز کی مردم شماری کے سروے کے مطابق، امریکی سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ آلات کی فروخت کی آمدنی کا نصف اجزاء اور دیگر مواد پر جاتا ہے۔ 130 سے ​​زیادہ امریکی کمپنیاں غیر ملکی کمپنیوں کے ذریعہ فروخت کردہ آلات کے لیے اہم اجزاء فراہم کرتی ہیں۔ خاص طور پر، سائمر (USA) ASML کی EUV سٹیپر/ سکینر لیتھوگرافی مشینوں کے لیے لیزر تیار کرتا ہے۔ ASML نے Cymer کو 2013 میں حاصل کیا، لیکن Cymer ASML کا ایک آزاد US میں قائم آپریٹنگ یونٹ ہے۔

محدود مارکیٹوں اور گاہکوں کی وجہ سے فروخت کی چکراتی نوعیت کی وجہ سے، زیادہ تر بڑی سازوسامان کمپنیاں ایک سے زیادہ قسم کے سازوسامان تیار کرتی ہیں تاکہ صارفین کو سامان اور دیکھ بھال کے اختیارات کا پورا مجموعہ فراہم کیا جا سکے۔ لتھوگرافی سٹیپر/ سکینر آلات کمپنیاں جیسے کہ ASML آلات کی منفرد ٹیکنالوجی کی وجہ سے اس اصول سے مستثنیٰ ہیں۔ لام ریسرچ، ٹوکیو الیکٹران (TEL) جمع کرنے اور اینچنگ پر توجہ مرکوز کرتا ہے، جبکہ KLA میٹرولوجی اور معائنہ پر توجہ مرکوز کرتا ہے۔

جاپان اور نیدرلینڈز میں لیڈ کی ایک رعایت MOCVD آلات ہیں، جو کہ سیلیکون کے علاوہ GaN اور GaAs، بشمول LEDs، لیزر ڈائیوڈز اور دیگر فوٹوونک چپس، پاور/RF ڈیوائسز اور سولر سیلز کے علاوہ دیگر مواد سے بنائے گئے سیمی کنڈکٹرز بنانے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ جیسا کہ اوپر ذکر کیا گیا ہے، GaN چپس کے اسٹریٹجک دفاعی اثرات ہوتے ہیں۔ MOCVD کا سامان Veeco (USA)، Aixtron (جرمنی) اور AMEC (چین) نے تیار کیا ہے۔ چین حصول کے ذریعے MOCVD مارکیٹ میں مارکیٹ شیئر حاصل کرنے کی کوشش کر رہا ہے۔ 2016 میں، چینی ادارے Fujian Grand Chip Investment Fund، اس ڈیل کے لیے تشکیل دی گئی ایک کمپنی، جس میں ریاستی اور علاقائی ملکیت والے ادارے بھی شامل تھے، نے Aixtron کو حاصل کرنے کی کوشش کی، لیکن اس معاہدے کو صدر اوباما نے ریاستہائے متحدہ میں غیر ملکی سرمایہ کاری کی کمیٹی (CFIUS) کے جائزے کے بعد روک دیا، ممکنہ طور پر حاصل کنندہ کے ٹیک اوور کی پیشکش ترک کر دی گئی۔

اینچنگ آلات کے لیے سرفہرست تین کمپنیاں لام ریسرچ (یو ایس)، ٹوکیو الیکٹران (جاپان)، اور اپلائیڈ میٹریلز (یو ایس) ہیں۔ چینی کمپنیاں، بشمول AMEC، اینچنگ میں کچھ مہارت رکھتی ہیں اور کم درجے کی ایپلی کیشنز کے لیے سامان فراہم کر سکتی ہیں، تاہم، ان کا مارکیٹ شیئر صرف 1% کے قریب ہے۔

فرنٹ اینڈ سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ آلات کے مقابلے بیک اینڈ پیکیجنگ SMEs میں امریکہ کا نسبتاً کم مارکیٹ شیئر (4.9%) ہے۔ جاپان کے پاس پیکیجنگ آلات کا سب سے بڑا حصہ (35.7%) ہے، اس کے بعد چین (22.9%) اور نیدرلینڈز (11.1%) ہیں۔ تاہم، امریکہ میں مقیم Kulicke and Soffa ایک معروف سیمی کنڈکٹر پیکجنگ آلات کی کمپنی ہے۔ امریکہ اور جاپان بالترتیب 33.5% اور 48.6% مارکیٹ شیئر کے ساتھ بیک اینڈ ٹیسٹ آلات (ATP) میں آگے ہیں۔

(3) سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ کا سامان، امریکہ کا خطرہ

غیر ملکی (غیر امریکی) فروخت پر انحصار:

جبکہ سیمی کنڈکٹر پروڈکشن آلات کی مارکیٹ میں امریکہ کا بڑا حصہ ہے، امریکی پروڈیوسر غیر ملکی فروخت پر بہت زیادہ انحصار کرتے ہیں۔ سب سے بڑے سیمی کنڈکٹر مینوفیکچررز کے طور پر، تائیوان، چین اور جنوبی کوریا سیمی کنڈکٹر پروڈکشن آلات کی سب سے بڑی منڈی ہیں۔ اگرچہ تائیوان سے توقع ہے کہ وہ 2021 اور 2022 میں سیمی کنڈکٹر پروڈکشن آلات کی سب سے بڑی مارکیٹ کے طور پر اپنی پوزیشن دوبارہ حاصل کر لے گا، چپ فیبس، اپلائیڈ میٹریلز اور لام ریسرچ کی رپورٹ کے مطابق اس کی کل 2020 آمدنی کا تقریباً 90% غیر امریکی فروخت سے آئے گا۔ چین سے لام ریسرچ کی آمدنی 2018 میں 16% سے بڑھ کر 2020 میں 31% ہو گئی۔ نتیجتاً، امریکی سیمی کنڈکٹر پروڈکشن آلات بنانے والے امریکی چین تجارتی پابندیوں یا ایشیا میں غیر متوقع مطالبہ کی تبدیلیوں سے نمایاں طور پر متاثر ہونے کے خطرے میں ہیں۔ اس کے نتیجے میں ہونے والا اثر موجودہ آمدنی میں کمی سے بھی آگے بڑھ سکتا ہے، کیوں کہ سیمی کنڈکٹر مینوفیکچررز کو ڈیوائس لاک ان کا تجربہ ہوتا ہے، اور ڈیوائس سپلائرز کو تبدیل کرنے کے لیے مہنگے نئے ڈیزائن کی ضرورت ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، لام ریسرچ نے اپنی 2020 کی سالانہ رپورٹ میں نوٹ کیا، "ایک بار جب ایک سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرر کسی مدمقابل کے سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ کا سامان خریدنے کا عہد کرتا ہے، مینوفیکچرر عام طور پر اس مدمقابل کا سامان خریدنا جاری رکھتا ہے، جس سے ہمارے لیے مستقبل میں اس گاہک کو فروخت کرنا مشکل ہو جاتا ہے۔ اس کے علاوہ، سیمی کنڈکٹر پروڈکشن آلات کی فروخت صرف یونیورسٹیوں اور سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ کمپنیوں تک محدود ہے جو فیبس کے مالک ہیں۔ سیمی کنڈکٹر پروڈکشن سازوسامان کمپنیاں ان زمروں سے باہر اپنے کسٹمر بیس کو نہیں بڑھا سکتیں کیونکہ اس طرح کا سامان سیمی کنڈکٹر انڈسٹری کے لیے منفرد ہے۔

سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ آلات کی تیاری کے لیے چینی سبسڈی مارکیٹ کو مسخ کرتی ہے:

اس کے علاوہ، چین ملک میں سیمی کنڈکٹر پروڈکشن آلات کی تیاری کے لیے خاطر خواہ سبسڈی فراہم کرنے کا ارادہ رکھتا ہے۔ چائنا نیشنل انٹیگریٹڈ سرکٹ انڈسٹری انویسٹمنٹ فنڈ کا دوسرا مرحلہ اینچنگ مشینوں، ڈیپوزیشن آلات، ٹیسٹنگ اور ویفر کی صفائی کے آلات پر توجہ مرکوز کرتا ہے، جس کی فنڈنگ ​​$28.9 سے $47 بلین تک ہے۔ سبسڈی چینی کمپنیوں کو کاروبار میں رکھتی ہے، حالانکہ زیادہ تر غیر منافع بخش دکھائی دیتی ہیں۔ مثال کے طور پر، آرگنائزیشن فار اکنامک کوآپریشن اینڈ ڈیولپمنٹ (او ای سی ڈی) کے مطابق، "سرکاری سرمایہ کاری کا چینی سیمی کنڈکٹر پروڈیوسرز کی مالی کارکردگی پر واضح اثر پڑا ہے،" جہاں کارپوریٹ اثاثوں میں اضافہ منافع میں اضافے سے مماثل نہیں ہے۔ . یہ سبسڈی چینی کمپنیوں کو اگلی نسل کے سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں تحقیق اور ترقی میں سرمایہ کاری کرنے کے لیے فنڈز فراہم کرتی ہے، جس سے انہیں غیر چینی کمپنیوں کے مقابلے میں نمایاں فائدہ ملتا ہے جو ایسی سبسڈی حاصل نہیں کرتی ہیں۔ ماضی کے برعکس، سیمی کنڈکٹر پروڈکشن آلات کے مینوفیکچررز آج اگلی نسل کے ویفر سائز کے لیے R&D میں سرمایہ کاری کرنے سے گریزاں ہیں، سیمی کنڈکٹر پروڈکشن آلات کی تیاری کے لیے خاطر خواہ R&D اور سرمائے کے اخراجات اور اس بات کی غیر یقینی صورتحال کو دیکھتے ہوئے کہ سرکردہ چپ کی پیداوار کب اور کہاں ہوگی۔ .