Почему возник мировой кризис полупроводников и как его решить
С помощью полупроводников создается большинство окружающей нас современной электроники. От современных планшетов до мощных компьютеров, от передовых автомобилей до бытовой техники – полупроводники находят свое применение в самых разнообразных устройствах.
50 лет назад полупроводники изготовлялись с помощью технологического процесса в 10 микрометров (что в 5 раз меньше, чем размер человеческого волоса). Сегодня полупроводники уже производятся с помощью 2-нм техпроцесса, и размеры постепенно приближаются к атомарным. Такое стремительное уменьшение техпроцесса позволяет уменьшать размер микрочипов и увеличивать их производительность. Таким образом, на прилавках наших магазинов появляется все больше новых изобретений, которые технически были невозможны раньше, например умные часы или миниатюрные глюкометры, беспроводные наушники или USB-накопители на сотни гигабайтов.
Однако в 2019 году по эффекту “снежного шара” возник мировой кризис полупроводников, поставивший под удар всю мировую экономику, вызванный сочетанием разных событий.
Его первопричинами стали:
- пандемия COVID-19;
- сбои в цепях поставок и логистике;
- увеличение мирового спроса на персональные компьютеры более чем на 13% (что было обусловлено мировым локдауном);
- рост спроса на видеокарты, связанный с популярностью криптовалют;
- погодные условия в регионах производства, из-за которых временно закрылось несколько заводов по изготовлению микрочипов;
- полномасштабная война в Украине, приведшая к стремительному росту цен на неон и усложнению логистики.
Однако мир столкнулся и с более сложным вызовом – медицина. Большинство современных медицинских приборов используют электронику (рентгенология, офтальмология, хирургия и т.п.). По данным исследований , дефицит микросхем оказывает непосредственное влияние на 169 отраслей. Наиболее зависимые – автомобильная и электронная промышленности, однако даже производство банковских карт и других устройств встает перед трудностями из-за отсутствия полупроводников.
Кроме того, микросхемы используются не только в конечных товарах, но и на производственных линиях таких простых вещей как стаканчики для кофе. С тех пор стоимость продуктов увеличивается, а качество падает. Из-за нехватки полупроводников производители могут отсрочить выпуск новой продукции, что приведет к дефициту целых групп товаров.
Уменьшение количества брака – один из путей преодоления кризиса полупроводников. Одним из ключевых вызовов в производстве является именно продолжительность процесса производства полупроводников, который тесно связан с фотолитографией. Например, сроки выполнения заказов (от размещения самого заказа до фактического получения товара) на изготовление микрочипов увеличились со средних 12,2 недель до 22,2 в феврале 2020 из-за пандемии COVID-19. В 2022 году этот период увеличился до 26 недель.
Одним из ключевых факторов при изготовлении новых микрочипов является пост-анализ и проверка качества, ведь на разных этапах производства процент брака может достигать более 80%. Это приводит к увеличению себестоимости и потенциальных проблем с своевременным снабжением.
Инженеры украинской компании GlobalLogic уже много лет вносят вклад в разрешение этого глобального кризиса и занимаются анализом изготовленных микрочипов с помощью математических алгоритмов и машинного обучения, решая несколько ключевых вопросов:
- Уменьшение процента брака и работа с "всплеском" брака на технических линиях.
- Переход на новый техпроцесс.
- Настройка существующих и создание новых микрочипов.