Mengapa Produksi Semikonduktor Sulit dan Hanya Sedikit Perusahaan yang Memproduksinya?

Anda semua tahu bahwa chip semikonduktor digunakan di hampir setiap perangkat elektronik yang kita beli. Mereka masuk ke komputer, smartphone, gadget, mobil, pesawat terbang, peralatan medis, sistem militer dan yang lainnya. Dunia sedang menghadapi kekurangan chip semikonduktor global saat ini yang telah menimbulkan pertanyaan mengapa tidak lebih banyak perusahaan yang dapat memproduksi chip semikonduktor. Mari selami industri semikonduktor melalui artikel ini untuk mengetahui kompleksitas apa yang tidak memungkinkan banyak perusahaan memasuki industri ini.

Mengapa chip semikonduktor dalam berita?

Pada tahun 2021, kekurangan chip global menjadi berita utama dan perusahaan seperti Apple, Tesla, Tata Motors, dan Samsung Electronics harus kekurangan chip semikonduktor. Sebanyak 169 industri terkena dampak kekurangan tersebut, industri otomotif menjadi yang paling terpukul.

Ada beberapa faktor yang menyebabkan kelangkaan global tersebut. Beberapa dari mereka adalah:

• Lonjakan permintaan barang elektronik yang dibutuhkan untuk bekerja dari rumah selama pandemi
• Kekurangan tenaga kerja karena pembatasan penguncian
• Kekeringan di Taiwan
• Perang Dagang antara AS dan China.

Penyimpanan chip semikonduktor telah membuat negara-negara menyadari bahwa pembuatan chip terkonsentrasi di beberapa negara Asia Timur saja. Jadi, tahun ini negara-negara di seluruh dunia datang dengan rencana untuk membangun kapasitas produksi chip semikonduktor ini sehingga menjadi mandiri dan mengurangi ketergantungan impor. India akan menghabiskan sekitar $30 miliar untuk mengembangkan ekosistem rantai pasokan semikonduktor. AS juga mempertimbangkan untuk menerapkan CHIPS for America Act untuk menyediakan $52 miliar untuk pembuatan chip dan dukungan pemerintah kepada raksasa semikonduktor. Undang-undang tersebut bertujuan untuk memberikan bantuan keuangan untuk pembangunan, perluasan, atau modernisasi pabrik fabrikasi semikonduktor di Amerika Serikat.

Industri Keripik Semikonduktor- Sejarah & Saat Ini

Pada tahun 1958, Jack Kilby, seorang insinyur elektronik di Texas Instruments, menciptakan sirkuit terintegrasi pertama yang merupakan nenek moyang dari microchip modern. Itu adalah penemuan besar dan revolusioner abad ke-20. Industri semikonduktor dimulai sekitar tahun 1960 dan pendapatan penjualan melewati angka $ 1 Miliar pada tahun 1966. Pada tahun 2022, industri chip semikonduktor global diperkirakan akan mencapai sekitar US $ 600 miliar. Tetapi sangat sedikit perusahaan di dunia yang dapat membuat chip semikonduktor, dan bahkan lebih sedikit lagi yang dapat menghasilkan keuntungan dalam hal itu. Mari kita pahami mengapa demikian dengan mempelajari industri chip semikonduktor dan proses pembuatannya.

Model dan Pemain Utama Industri Semikonduktor

Industri semikonduktor didominasi oleh perusahaan dari Taiwan, AS, Korea Selatan, Cina, Jepang, dan Belanda di mana manufaktur semikonduktor mendapat dukungan pemerintah, infrastruktur yang dikembangkan, dan skala ekonomi.

Industri ini didasarkan pada model yang fabrikasi, desain, dan pengembangan didistribusikan di antara berbagai perusahaan dan anak perusahaan mereka di seluruh dunia. Perusahaan pengecoran seperti TSMC dan GlobalFoundries hanya terlibat dalam manufaktur. Perusahaan semikonduktor luar biasa seperti AMD, Nvidia mengalihdayakan produksi ke pabrik fabrikasi pihak ketiga dan hanya mendesain perangkat. Produsen Perangkat Terpadu (IDM) seperti Intel dan Samsung memproduksi (in-house), merancang dan juga menjual produk sirkuit terpadu.

Pemain utama dalam industri ini adalah TSMC (Foundry), Samsung Electronics (IDM), Intel (IDM), dan Qualcomm (Fabless).

Tabel yang mewakili 8 perusahaan semikonduktor teratas, jenis dan negaranya.

TSMC Taiwan sendiri memproduksi persentase yang besar yaitu lebih dari 50% semikonduktor di dunia. Ini adalah pengecoran terbesar di dunia. Apple, yang merupakan konsumen chip terbesar dan dua perusahaan semikonduktor fabless utama, Nvidia dan Qualcomm, adalah klien TSMC saja. Samsung, perusahaan saingan TSMC, telah mengumumkan untuk menginvestasikan $355 miliar untuk memproduksi chip 3nm untuk mengalahkan TSMC.

Proses pembuatan Chip Semikonduktor

Chip semikonduktor dibuat menggunakan semikonduktor, silikon. Proses pembuatan chip semikonduktor melibatkan lebih dari 59 jenis peralatan dan langkah-langkah berbeda yang harus diulang untuk membuat lapisan dalam sebuah chip. Sebuah chip dapat terdiri dari sebanyak 100 lapisan yang berarti langkah-langkahnya harus diulang dalam jumlah yang sama.

Wafer silikon yang diekstraksi dari pasir diubah menjadi transistor yang membentuk dasar dari sekelompok sirkuit yang disebut chip. Langkah-langkah berikut menguraikan proses pembuatan lapisan dalam chip semikonduktor

• Langkah pertama adalah melapisi wafer dengan bahan kimia fotosensitif dan bahan tahan cahaya.
• Kemudian ada litografi yang dilakukan pada tahap kedua di mana wafer silikon berlapis terkena sinar UV di dalam mesin litografi. Cahaya dilewatkan melalui topeng yang berisi cetak biru chip ke wafer untuk mencetak polanya. Proses ini memungkinkan untuk membangun ratusan chip pada satu wafer silikon.
• Area yang terkena cahaya kemudian mengeras dan area lunak yang tidak terpapar tergores oleh gas panas.
• Langkah selanjutnya melibatkan penggunaan gas ionik untuk memodifikasi sifat konduktif dari lapisan yang dibuat dengan menambahkan beberapa pengotor dan akhirnya tautan logam diletakkan di antara transistor, sehingga menciptakan satu lapisan lengkap.

Semua langkah ini harus diulang untuk membuat lapisan berikutnya.

Mengapa kita tidak bisa memproduksi lebih banyak chip untuk memenuhi permintaan yang melonjak?

Jika ada kekurangan chip lalu mengapa tidak lebih banyak perusahaan masuk ke produksi chip semikonduktor dan mengurangi kesenjangan antara permintaan dan penawaran ini? Nah, untuk mengetahui jawaban atas pertanyaan ini kita perlu memahami terlebih dahulu kerumitan pembuatan chip dan industri semikonduktor.

Apa yang membuat pembuatan chip semikonduktor begitu rumit?

Meskipun chip adalah hal yang kecil dalam hal ukuran, itu melibatkan proses yang paling rumit dan mahal. Berikut daftar faktor yang membuat sulit bagi perusahaan mana pun untuk memasuki industri ini-

• Dibutuhkan tanah, izin, infrastruktur alam, listrik, mesin yang rumit dan waktu lebih dari 2 tahun untuk mendirikan pabrik fabrikasi yang sangat mahal dan pabrik yang membangun chip ini. Pada tahun 2021, Samsung mengumumkan rencana untuk membuka pabrik chip senilai 17 miliar dolar di Texas pada tahun 2024.
• Manufaktur chip juga merupakan prosedur kompleks yang membutuhkan banyak waktu. Dibutuhkan hampir 3 bulan untuk mengubah silikon mentah menjadi chip terakhir yang dimasukkan ke dalam perangkat.
• Proses manufaktur adalah tingkat atom dan membutuhkan peralatan pabrik yang mahal.
• Selain itu, ruangan tempat silikon dimasukkan ke dalam mesin pembuat chip harus benar-benar bebas debu. Setitik debu dapat membuang semua upaya dan jutaan dolar.
• Produksi chip semikonduktor melibatkan jaringan kompleks perusahaan yang memproduksi atau mendesainnya, bersama dengan perusahaan yang memasok teknologi, bahan, dan mesin yang dibutuhkan.

Bagaimana perang Rusia-Ukraina lebih berdampak pada Industri?

Neon diperlukan untuk laser yang digunakan dalam litografi untuk memproduksi chip. Tahun lalu, konsumsi global neon untuk pembuatan chip sekitar 540 metrik ton. Perang Rusia-Ukraina telah memperburuk kekurangan chip global karena lebih dari setengah neon dunia hanya diproduksi oleh dua perusahaan Ukraina - Ignas dan Cryin yang harus menutup operasi mereka. Jadi, ini akan berdampak kuat pada industri semikonduktor. Selain itu, pasokan paladium Rusia juga dapat terpengaruh akibat perang. Kekurangan paladium yang penting untuk catalytic converter yang diterapkan dalam sistem pembuangan mobil secara tidak langsung dapat berdampak potensial pada industri semikonduktor dengan cara mengurangi permintaan chip oleh pembuat mobil.

Kesimpulan

Pengecoran semikonduktor membutuhkan investasi modal besar miliaran dolar dan jangka waktu yang cukup lama untuk didirikan. Selain itu, pengecoran ini tidak dapat menghasilkan chip dengan kecepatan yang sangat cepat karena proses pembuatannya juga memakan waktu dan membutuhkan peralatan yang mahal. Semua ini menyulitkan perusahaan mana pun untuk masuk ke industri dan bahkan jika ada perusahaan yang melakukannya, menjadi sulit bagi mereka untuk bersaing dengan ikan besar dan menghasilkan keuntungan. Itulah mengapa ketika berbicara tentang produsen chip semikonduktor, kita hanya mendengar beberapa nama yang telah memperoleh pangsa pasar yang besar di industri ini dari waktu ke waktu.

FAQ

Terbuat dari apa chip semikonduktor?

Semikonduktor juga disebut sebagai sirkuit terpadu (IC) atau microchip, terbuat dari silikon murni.

Siapa produsen chip semikonduktor terbesar?

TSMC Taiwan adalah produsen chip semikonduktor terbesar.

Apa 5 perusahaan semikonduktor terbaik untuk berinvestasi?

Taiwan Semiconductor Manufacturing Co Ltd (TSMC), Intel Corp (INTC), Nvidia (NVDA), Advanced Micro Devices Inc (AMD), Micron (MU).