کمبود نیمه رسانای جهانی باعث ورود «جو بایدن» به ماجرا شد

شاید در نگاه اول اهمیتی نداشته باشد که ۸۳ درصد از چیپ‌های نیمه رسانا در صنعت امریکا از جمله در صنعت خودروسازی و دفاعی خارج از آمریکا تولید می شوند. با این حال سه مسئله باعث می‌شود تا مکان ساخت این چیپ‌ها برای آمریکا به عنوان پیشگام الکترونیک جهان اهمیت پیدا کند: کاهش توان، تقاضای بالای جهانی و سرمایه‌گذاری محدود.

کاهش توان

افزایش وابستگی شرکت‌های چیپ آمریکا به همکاران بین‌المللی نشان دهنده کاهش توان ایالات متحده است. شرکت‌های نیمه رسانای آمریکایی ۴۷ درصد از فروش چیپ جهانی را دارند اما تنها ۱۲ درصد از آنها در آمریکا و براساس پیش‌نیازهای طراحی خلاق چیپ برای سرعت و هوشمندی بیشتر تولید می‌شوند.

کیفیت نیمه رسانا به تعداد ترنزیستور‌ها یعنی کوچکترین اجزای چیپ الکترونیکی در میلیمتر مربع بستگی دارد. پیشرفته‌ترین تکنولوژی‌ها و واحد‌های تهیه نیمه رساناها که به عنوان fab (ماشین‌آلات تولید نیمه رسانا) شناخته می‌شوند ۵ نانومتر یا ۵ میلیونم یک میلیمتر هستند. به طور کلی هرچه امتیاز نانومتری بهتر باشد، ترنزیستور در ازای میلیمتر مربع بیشتر خواهد بود و در نتیجه این تصویر بسیار پیچیده است و متغییرها‌ی زیادی دارد. بالاترین تراکم ترنزیستور حدود ۱۰۰ میلیون در یک میلیمتر است.

تایوان و شرکت سامسونگ کره جنوبی در حال توسعه ماشین‌آلات تولید نیمه رساناهای۳ نانومتری هستند ، در حالی که آمریکا هنوز حتی ماشین‌آلات تولید نیمه رسانا ۷ نانومتری هم ندارد. اینتل اعلام کرده است که ماشین‌آلات تولید نیمه رسانا ۷ نانومتری این شرکت تا سال ۲۰۲۲ یا اوایل ۲۰۲۳ آماده تولید نخواهد شد. این موضوع باعث شده تا آمریکا نتواند پیشرفته ترین چیپ‌ها را تولید کند.

تقاضای بالای جهانی

در دوران پاندمی، تقاضا برای گوشی‌های همراه، لپ‌تاپ و دیگر دستگاه‌های دورکاری افزایش یافت و افزایش استفاده از اینترنت باعث شده تا فشار روی ماشین‌آلات تولید نیمه رسانا برای افزایش تعداد چیپ‌ بیشتر شود. صنعت خودروسازی جهانی پیش‌بینی کرده بود که در دوران پاندمی تقاضا برای خودرو کاهش پیدا کند و درنتیجه این صنعت سفارشات خود برای چیپ‌های نیمه رسانا که در بخش امنیت، کنترل، آلودگی و سیستم‌های اطلاعاتی خودرو استفاده می شوند کاهش داد. صنعت خودروسازی اما خیلی زود مجبور به ادامه تولید شد و حالا با کمبود چیپ نیمه رسانا مواجه است.

به تازگی فرماندار هشت ایالت آمریکا از بایدن درخواست کرده‌اند تا تلاش‌های خود را دو چندان کند تا «شرکت‌های ویفر و نیمه رسانا را به افزایش ظرفیت تولید ترغیب کند یا موقتا بخش نسبتا کمی از تولید فعلی را خود را به تولید ویفر مختص خودرو اختصاص دهند». اختصاص بخش «نسبتا کمی» از تولید هم حتی باعث کمبود در جاهای دیگر می‌شود و این کار سریعا امکان پذیر نیست. برای مثال، غول تولید‌‌کننده نیمه رسانای تایوان TSMC یک وقفه شش ماهه را برای ثبت سفارش و تحویل مشخص کرده و تولید چیپ چیزی در حدود سه ماه زمان می‌برد.

سرمایه‌گذاری محدود دولت فدرال

دولت‌های تایوان، کره جنوبی، سنگاپور و چین هرکدام هرساله ده‌ها میلیارد دلار در صنعت نیمه رسانا سرمایه‌گذاری می‌کنند و حاصل این سرمایه‌گذاری مشهود است. این سرمایه‌گذاری‌ها نه تنها شامل تاسیسات بلکه شامل تحقیق و توسعه و ابزار‌های ضروری برای گذار به نسل بعدی ماشین‌آلات تولید نیمه رسانا نیز می‌باشند. با این حال حمایت دولت آمریکا بسیار کم است.

TSMC قصد دارد تنها امسال ۲۵ تا ۲۸ میلیارد دلار روی ماشین‌آلات تولید نیمه رساناها سرمایه‌گذاری کند و وعده سرمایه گذاری ۱۲ میلیارد دلاری را برای یک ماشین‌آلات تولید نیمه رسانا در ایالت آریزونا داده است. ماشین‌آلات تولید نیمه رسانای TSMC در آریزونا قرار است ۲۰ هزار ویفر را در ماه پردازش کند که این رقم با ۱۰ میلیون ویفری که در تاسیسات فعلی TSMC در تایوان و چین پردازش می‌شود قابل مقایسه نیست. دستور اجرایی بایدن برای تقویت زنجیره عرضه گامی مهم در زمینه سرمایه‌گذاری دولتی است و می‌تواند آینده صنعت نیمه رسانا در آمریکا را متحول کند.

منبع: TheNextWeb