COMPUTING

Una escasez masiva de chips está afectando a toda la industria de semiconductores

Una de las preguntas en curso en los últimos meses ha sido por qué tantos productos tecnológicos han sido tan difíciles de comprar. Hemos hecho repetidas referencias a factores potenciales conocidos como COVID-19, interrupciones económicas, problemas de rendimiento y el impacto de los robots de scalping, pero hay un nuevo argumento para lo que está causando problemas tan generales en tantos mercados: inversión insuficiente en obleas de 200 mm.

Hoy en día, el silicio de vanguardia se fabrica invariablemente en obleas de 300 mm. En las últimas décadas, los fabricantes han introducido tamaños de oblea más grandes: 100 mm, 150 mm, 200 mm y 300 mm han sido estándares comunes en un momento u otro. En el espacio de los entusiastas de la PC, las obleas de 300 mm se han considerado durante mucho tiempo superiores a las obleas de 200 mm, porque el tamaño más grande de las obleas reduce el desperdicio y generalmente mejora la producción de la fundición en términos de chips fabricados por día.

No hay muchas fundiciones comerciales que todavía se dediquen a tamaños de obleas de 150 mm o más pequeñas, pero varias fundiciones aún ejecutan líneas fab de 200 mm. TSMC y Samsung ofrecen el nodo, así como una serie de fundiciones de segundo nivel. GlobalFoundries tiene instalaciones de 200 mm, al igual que SMIC, UMC, TowerJazz y SkyWater. Una gran cantidad de chips de IoT y 5G están construidos en 200 mm, al igual que algunos procesadores analógicos, dispositivos MEMS y soluciones de RF.

Imagen de Semico Research, 2018

Las partes de las que hablamos en ExtremeTech, incluidas las GPU, las CPU de escritorio y móviles, los módems celulares de alta gama y otros productos similares son solo una fracción del silicio que se integra en los dispositivos, y muchos proveedores que nunca ha escuchado. de ejecutar diseños maduros y bien entendidos a través de líneas de fundición más pequeñas y antiguas por costos mínimos.

Se suponía que 200 mm se desvanecería cuando 300 mm se pusieron en línea, y eso funcionó de 2007 a 2014, pero la tendencia se invirtió a partir de entonces. A los clientes les gusta construir en líneas fabulosas de 200 mm porque las tecnologías de fabricación son extremadamente maduras y los costos son bajos. Muchos clientes no obtienen muchos beneficios al cambiar a geometrías más bajas y quieren seguir con los diseños por los que ya han pagado. Por lo tanto, muchos sensores de IoT y productos similares se construyen en nodos de proceso relativamente grandes. A medida que ha crecido la demanda de estos productos, la capacidad de 200 mm se ha vuelto difícil de reservar. Las grandes fundiciones como TSMC han tardado en agregar nueva capacidad de 200 mm, y la utilización de 200 mm ya era alta en muchas fábricas antes de la pandemia.

Rampa de oblea de 450 mm

Este antiguo gráfico que describe cómo las obleas de * 450 mm * iban a subir también muestra lo que los analistas esperaban que sucediera con los envíos de 200 mm. Después de 2015, la demanda de 200 mm comenzó a crecer nuevamente, mientras que las obleas de 450 mm nunca se lanzaron.

No quiero dar la impresión de que literalmente todas las fundiciones con una capacidad de 200 mm se están agotando, pero se necesita una cantidad significativa de tiempo y dinero para trasladar los diseños a una nueva fábrica. Una empresa con un chip diseñado para la línea de fabricación de Foundry A probablemente enfrentaría costos significativos para portar el mismo chip a Foundry B. En algunos casos, una empresa pagaría más por portar un chip a una nueva fundición / nodo de lo que jamás volvería a ganar. de venderlo. No todas las fábricas de 200 mm están llenas, literalmente, pero las fundiciones de puro juego con cantidades significativas de capacidad de 200 mm no tienen muchos problemas para llenarlas.

La pandemia ha sido brutalmente mala para muchas personas en Estados Unidos y en todo el mundo, pero la industria de los semiconductores ha sido uno de los únicos puntos brillantes. Eso se traduce en una demanda adicional de chips de todo tipo, lo que aumentó la presión sobre una cadena de suministro que ya estaba funcionando tan rápido como podía.

“Es una situación interesante este año. No solo hay una demanda de 200 mm, sino que también hay demanda en general de productos especiales y de última generación. Es potencia, sensores de imagen CMOS, RF y ese tipo de productos ”, Risto Puhakka, presidente de VLSI Research, dicho SemiIngeniería. “También hay una división en el mercado. Si son IDM como TI, NXP o los tipos analógicos estándar, 2020 ha sido difícil. Los mercados industrial, automotriz y energético han estado en un lugar difícil que se ha visto afectado por el coronavirus. Pero al mismo tiempo, las fundiciones están en auge. Las fundiciones se dirigen a lo que yo llamaría los mercados de consumo “.

La demanda de chips para Wi-Fi y Bluetooth se ha disparado, lo que ha provocado una escasez de ambos. La demanda de electrónica automotriz ha aumentado más rápidamente de lo esperado. Huawei absorbió una enorme cantidad de capacidad de fabricación a principios de este año antes de que se cortara a principios de septiembre, y fabricantes como Xiaomi intentaron aprovechar la debilidad de la compañía con un aumento de los pedidos de componentes propios. En Estados Unidos, la demanda de PC ha sido mucho mayor.

Esto puede ser parte de la respuesta a por qué es tan difícil conseguir una gran cantidad de equipos en este momento. No es solo porque COVID-19 alteró la oferta, es porque simultáneamente arruinó la demanda. Combine eso con la necesidad de nuevas computadoras portátiles para manejar el aprendizaje remoto, el lanzamiento de nuevas consolas, uno o dos lanzamientos de GPU muy anticipados, y COVID-19, y Huawei, y ahora una escasez general de 200 mm, y es más fácil ver por qué el mercado global no parece funcionar muy bien. Se espera que en 2021 entren en funcionamiento otras 220.000 palabras por minuto (obleas por mes) con una capacidad de 200 mm, con una capacidad total de 6,4 millones de palabras por minuto en todo el planeta.

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