Taiwan dominerar all innovation i världen –

Vi lever i en tid av teknologi, då mikrokretsar och processorer bokstavligen finns till och med i kylskåp. Och halvledarindustrin som tillverkar dessa chips är vad all innovation beror på i detta avseende. Naturligtvis, om vi pratar med dig om TSMC, låter det här namnet åtminstone bekant för dig, och om inte, kommer det att börja låta trovärdigt, eftersom alla är beroende av TSMC i detta avseende och kommer att fortsätta att göra det åtminstone under nästa årtionde.

Världen vill ha (och behöver) bättre halvledare

Halvledare har haft och har haft en betydande inverkan på vårt samhälle. De finns överallt och är huvuddelen av alla elektriska föremål, från en enkel lysdiod till en skyttel som kan skicka mänskligheten till Mars. Utan dem skulle du inte kunna läsa den här artikeln, vi skulle inte kunna köra bil och du skulle inte kunna ringa din familj på telefon. De är viktiga för att bygga alla elektroniska enheter, från tv-apparater och datorer till medicinsk utrustning, genom allt du kan tänka dig.

Vi kan illustrera detta faktum med ett COVID-19-vaccin skapat på mindre än sex månader från början av studien till dess massproduktion. För ett decennium sedan var detta inte möjligt, eftersom videokonferenser nu kan hållas för att koppla samman forskare från hela världen, och allt individuellt arbete i varje grupp är omedelbart tillgängligt för alla andra. Maskininlärning användes för att sekvensera virusets DNA, moderna maskiner användes för att prototyper av potentiella nya vacciner, tusentals frivilliga kontaktades omedelbart för att testa vacciner, och sedan producerades miljontals doser i stor skala. och allt detta på sex månader. Denna process skulle ha pågått för tio år sedan.

Att göra dessa små saker kan verka lätt, men att göra dem bättre, effektivare och mindre är den verkliga utmaningen. Utan de framsteg som halvledarindustrin har gjort skulle vi inte vara där världen är idag, och även om mjukvara eller större hårdvara är sista utvägen kommer halvledare att göra det sista jobbet för att få dem att fungera. …

Det är alltså uppenbart att vi i framtiden kommer att behöva bättre kvalitet på halvledare. Vi vill att elektronik ska använda mindre el för att rädda planeten, vi vill att ren energi ska ersätta fossil energi, vi vill ha obegränsad batteritid för vår smartphone eller bärbara dator, vi vill ha en mindre kamera men högre upplösning, och naturligtvis vill vi ha bättre datorer för att kör AI, vi vill resa till rymden, vi vill … allt. Större, bättre och snabbare.

TSMC och Taiwan är avgörande och avgörande för framsteg

För att förstå varför TSMC och dess namn är så viktiga måste vi först förstå leveranskedjan för alla elektroniska enheter som används av en slutanvändare.

Historiskt sett passerar all elektronisk utrustning som säljs genom en liten affärsenhet som tillverkar integrerade kretsar (IC eller mikrokretsar). Det tar tid och pengar att skapa dem, och ändå ville dessa företag inte slösa tid på att tillverka dessa chips, så de vänder sig till stora företag som Texas Instruments eller Samsung för att hjälpa dem med detta. Men de har inte nödvändigtvis förmågan eller lusten att göra tävlingsmarker, i så fall ber de ofta om mycket pengar för att göra dem.

Det är då vi börjar se födelsen av ett halvledarföretag som TSMC, som enbart är dedikerat till deras design och tillverkning. Vissa av dessa företag utvecklar dem bara, och de är kända som Fabless-företag (inga fabriker) som bara behöver lägga beställningar med tillverkare som säger vad de vill ha. TSMC är lite annorlunda genom att de bara producerar dessa marker, men det är ett annat företag som behöver förse dem med den design de vill ha, och detta är känt under termen “Pure Play Foundry”.

För att bättre föreställa oss och förstå vem som är vem i denna leveranskedja, låt oss namnge deltagarna:

  • Slutprodukten för företaget: Amazon (molnservrar), SONY (konsoler), Apple (smartphones), Tesla (bilar), etc.
  • IDMS (som designar och ibland gör chips): Samsung, Intel, etc.
  • Fabless (som bara designar chips): NVIDIA, AMD, Qualcomm, Broadcom, etc.
  • Pure Play Foundry (tillverkar endast chips): TSMC, GlobalFoundries, etc.

Att designa en mikrokrets har sina egna egenskaper och kostnader, och i följande figur kan du se att bara en design kan kosta över 500 miljoner dollar.

Som vi sa, TSMC producerar bara IC:er och undviker designkostnader, så tillverkningen borde vara enkel eftersom den bara matchar design, eller hur? Det svåraste är faktiskt att kunna förvandla designen till ett materialchip, och det är faktiskt bara två företag i världen som gör detta idag: TSMC och Samsung.

Varför är det så svårt att göra en mikrokrets?

För att göra chips allt mindre och mindre använder TSMC en extremt sofistikerad process som kallas ultraviolett litografi eller EUV. Maskinen som driver denna litografiprocess tillhandahålls av ett företag som heter ASML, och vad denna maskin gör är i huvudsak ett nytt sätt att producera ljus. Processen går ut på att släppa smält tenn i en kammare och slå det med en laser för att skapa ett glödande ljus/plasma som kan passera genom en serie speglar och masker till plattorna som chipsen är gjorda på, och detta händer ungefär 50 000 gånger per minut .

Vissa är överens om att denna maskin förmodligen kan vara den mest komplexa maskinen som någonsin skapats av mänskligheten, till och med mer komplex än att skicka en person till månen. Bara denna typ av bil kostar cirka 120 miljoner dollar, väger 180 ton och är ungefär lika stor som en dubbeldäckare. Märkligt nog behöver ASML hela 5 000 leverantörer för att tillverka bara en av dessa maskiner.

Kommer någon av er att tycka att det inte skulle räcka att köpa en bil från ASML så att alla kan göra sina egna chips? Faktum är att det är så enkelt, eftersom inte bara den här maskinen räcker för att producera chips, utan annan utrustning som kan vara användbar, och i själva verket utför maskinen bara cirka 10% av hela processen. TSMC behöver lära sig hur man hanterar varje utrustning tillsammans, och varje utrustning har sina egna egenskaper, fel och toleranser. Behovet av att knyta ihop all utrustning i en tillverkningsprocess med stora volymer är en utmaning i sig.

Summa summarum: ASML säljer pannan och TSMC säljer hela spisen. Matlagning är väldigt svårt då alla specialiserar sig på sin favoritmat under hela livet och det är svårt att bli riktigt bra. För fler INRI:er görs allt arbete inte av en operatör, utan av en hel armé av människor som måste arbeta tillsammans. Dessutom är de som tillverkar kockknivar inte nödvändigtvis bra kockar, eller hur? Maskinerna som ASML skapar är bara ett verktyg för att lösa ett problem, och en bra hammare kräver en duktig hantverkare för att hantera det.

Minimera störningar, forska och utveckla

Att få så få defekter som möjligt är den största utmaningen för alla tillverkare. Detta är förmodligen chiptillverkarnas huvudmål, och där TSMC sticker ut från resten i sina taiwanesiska fabriker. Procentandelen marker som fungerar korrekt kallas avkastningen; Om du gör marker, men mer än 60 % av dem är felaktiga, kommer du inte att vara särskilt lönsam, och det är då du måste leta efter orsakerna till misslyckandena för att eliminera eller minska dem.

Prestanda är anledningen till att tillverkare spenderar så mycket pengar på forskning och utveckling. De vill alltid ha bästa möjliga prestanda, för att kunna skala till miljarder marker för att tillfredsställa sina kunder och generera högre marginaler. Varje år efterfrågar TSMC-kunder bättre och mindre chips (särskilt Apple) och deras tillverkningsprocess behöver förbättras och de behöver ständigt ny hårdvara för att stödja dessa processer. Bara under 2019 investerade TSMC över 3 miljarder USD i forskning och utveckling. Vilket annat företag har en budget för detta?

Det är därför vi ofta talar om “mogna noder” eftersom de har varit i produktion under lång tid och erfarenhet gör att de kan fixa buggar, investera i utveckling och avsevärt förbättra prestandan. TSMC:s nuvarande monopol är sannolikt resultatet av 40 års erfarenhet inom detta område.

Slutsats: Varför kommer Taiwan att dominera all innovation?

Under hela den här artikeln har vi pratat om TSMC, ett företag med huvudkontor i Hsinchu, Taiwan och redan 2013 hade över 30 000 anställda. Det är ett mycket kapitalintensivt företag och ett av få som har råd att investera miljarder i utveckling varje år, så det borde inte komma som någon överraskning att de flesta Fabless-företag bestämmer sig för att beställa TSMC att bygga sina chips, även om prestanda vanligtvis är långsam. vid byte av noder, men i verkligheten gör investeringar i forskning och utveckling det möjligt för dem att snabbt öka produktiviteten.

Just nu, och som vi förklarade i början, har praktiskt taget allt som händer oss när det gäller utveckling och innovation att göra med chipsen och processorerna, de chips och processorer som oftast går igenom våra händer vid ett eller annat tillfälle. från TSMC, ett företag i Taiwan. Och det är i Taiwan som all denna utveckling sker, och därför är vi beroende av Taiwan för detta. Oavsett om du gillar det eller inte, är Taiwan platsen som dominerar och kommer att dominera all teknisk innovation runt om i världen.

Varför inte göra en annan TSMC?

För om det var lätt så hade de gjort det redan, för ingen gillar att vara beroende av ett monopol även om det gjorde det, och de letade inte efter det som sådant. Miljarder dollar investeras årligen i FoU för att behålla sina fördelar, och att bara bygga en anläggning som TSMC i Taiwan kommer att kosta miljarder:

  • TSMC:s sista anläggning (Fab18) för att producera 5nm-chip med den nya tekniken kostade 17 miljarder dollar exklusive FoU.
  • Kostnaden för nästa TSMC-anläggning för produktion av 3nm-chip kommer att vara 19,6 miljarder dollar.

Och i det senare fallet räknar de med att det i bästa fall kommer att ta cirka 5 år att börja få bidrag. Företag bör noga överväga produktefterfrågan, inklusive eventuella långsiktiga förändringar, innan de börjar bygga en anläggning (och detta, med tanke på de kontrakt de har, är inte ett problem för TSMC eftersom de har mer efterfrågan än utbud).

TSMC:s största konkurrent just nu är förmodligen Samsung, men som vi har förklarat vid andra tillfällen finns det en del problem både på grund av juridiska eller immateriella problem och tillverkningskapacitet, vilket vi redan har sett med NVIDIA.Ampere-chips är koreaner.

Men det handlar inte bara om pengar eller patent, när vi pratar om halvledare ska vi också prata om fysik. Till exempel har Intel inte problem med sina noder på grund av brist på tid eller pengar, de har bara inte tillräckligt med experter som är anställd på TSMC. Antalet ingenjörer som vet hur man monterar mikrokretsar är mycket litet, faktiskt försumbart jämfört med världens mjukvaru- eller hårdvaruingenjörer. Problemet är att alla stora företag vill ha det bästa, men det finns inte många utexaminerade i den här typen av arbete, och trots det behöver de många års utbildning i själva företaget. När det kommer till chiptillverkning är hindren för marknadsinträde extremt höga. Man kan hävda att det inte finns många branscher som faktiskt kräver lika mycket investeringar och expertis som halvledartillverkning.

Ett exempel finns hos Apple, som är väl medveten om detta problem och som förvisso redan har övervägt att bygga en egen tillverkningsanläggning. Det är lätt att tänka på det med 200 000 miljoner dollar på banken, men i slutändan slutade det med ingenting eftersom de aldrig var säkra på att de kunde producera chips med den kvalitet och effektivitet som TSMC har i Taiwan. Vissa kinesiska tillverkare försöker, men än så länge är de ljusår bort. Men oavsett om vi gillar det eller inte, är vi beroende av Taiwan för utveckling och innovation.

Relaterade artiklar

Back to top button