Quem é quem no mundo da microeletrônica
Notícias típicas sobre produtos eletrônicos no início de 2020: "A Intel provavelmente não fará um pedido de produção com a TSMC, mas está considerando uma parceria com a GlobalFoundries". Quem é a Intel - todo mundo entende, mas o que é GlobalFoundries e TSMC? Quando as árvores eram grandes, cada empresa de microeletrônica produzia independentemente seus próprios microcircuitos, ou mesmo equipamentos baseados neles, como alguns Toshiba ou IBM. Desde então, muita água fluiu, a produção aumentou de preço, a complexidade dos dispositivos aumentou e dezenas de empresas de alta tecnologia de três continentes participam da criação de um dispositivo tão mundano e difundido como o iPhone. O tamanho do mercado global de chips e dispositivos semicondutores é estimado em mais de US $ 400 bilhões,mas nem todos os gigantes deste mercado lidam com usuários finais e frequentemente aparecem nas notícias. Mas quando eles aparecem - podem ser confusos. Para impedir que isso aconteça, tentarei descrever brevemente quem é quem.Isenção de responsabilidade importante: haverá muitas cifras no artigo, principalmente financeiras, mas lembre-se de que não sou um analista financeiro real, mas apenas um engenheiro armado com o Google.Mercado
Vamos começar com o mercado em que as empresas de semicondutores estão tentando ganhar dinheiro. Seu volume anual a partir de 2019 é estimado em 400 a 500 bilhões de dólares em receita anual. Essa disseminação é causada pelo fato de que, devido à guerra comercial EUA-China, em vez do crescimento esperado, houve uma queda, de modo que, por um lado, a estimativa mais baixa está mais próxima do estado real, mas a superior mostra para onde o mercado poderia ir agora se a situação geopolítica se acalmar . Para comparação, o mercado global de dispositivos finais eletrônicos é de mais de meio trilhão e meio de dólares, incluindo os smartphones em 2018 que ultrapassaram 480 bilhões. Comparadas ao mercado não eletrônico, as montadoras de todo o mundo recebem 450 bilhões em um quarto.Figura 1. O mercado global de microeletrônica (receita) por consumidor final.A segmentação nesta figura é muito vaga, mas assumiremos que ela fornece uma idéia geral. Os servidores provavelmente estão incluídos no computador e as comunicações são principalmente smartphones. Eu também gostaria de observar 1% da ordem do estado (engenheiros russos de eletrônicos riem nervosamente) e 12% da indústria automotiva. Esses 12% são importantes, pois, diferentemente dos outros mercados mais ou menos estabelecidos e compreensíveis, o número de eletrônicos nos carros está crescendo rapidamente - são sistemas de assistência ao motorista, acionamento elétrico e apenas exibem, em vez de comparadores, no painel.Figura 2. Mercado mundial de microeletrônica (receita) por tipo de produto. FonteNesta figura, vemos quais chips são vendidos. Por favor, note que estas não são peças, mas dinheiro. Componentes discretos de 5% em centavos dariam muito mais do que microprocessadores de cem dólares. A maior parte está na memória, é principalmente DDR e flash. Os volumes de mercado são tais que os principais fabricantes estão ocupados apenas com memória ou quase apenas com memória. Isso também é facilitado pelo fato de que o DDR e o flash multinível requerem opções de tecnologia especiais que geralmente não são encontradas em processos para outras aplicações. Lógica são todos os circuitos digitais que não são de memória ou processadores: modems, interfaces, microcontroladores e assim por diante. Componentes optoeletrônicos - principalmente LEDs (substituindo ativamente lâmpadas incandescentes) e elementos sensíveis de câmeras fotográficas e de vídeo. Agora vamos verquem está fazendo todo esse dinheiro louco.O maior
Tabela 1. As 10 principais empresas de semicondutores por receita em 2019.O que vemos aqui? Com a Intel, Samsung, Toshiba e Nvidia, tudo fica mais ou menos claro, essas empresas estão constantemente na audiência. A SK Hynix (antiga divisão de semicondutores da Hyundai) e a Micron são especializadas em memória. A TSMC é o maior fabricante mundial de microchips por contrato (mais sobre isso posteriormente). Broadcom e Qualcomm são líderes em chips de comunicação, enquanto a Texas Instruments é líder em chips analógicos. Vale a pena notar que essas dez empresas representam dois terços de todo o mercado, e o restante basicamente coleta o que os gigantes não puseram nas mãos. No entanto, o terço restante do mercado ainda é enorme e muitas grandes e pequenas empresas estão trabalhando nele, muitas das quais tomam decisões únicas, embora de nicho.Uma adição importante à tabela é que ela mostra apenas a receita das vendas de microchips. Por exemplo, a receita total da Toshiba é cerca de três vezes a da divisão de semicondutores. A receita anual total da Samsung é superior a duzentos bilhões de dólares. Como referência para comparação, você pode usar a Apple (cerca de 260, cujo design de chip corresponde a cerca de 7 bilhões), Microsoft (125), Gazprom (120). A escala da eletrônica russa pode ser ilustrada pelos tamanhos de Rostec (US $ 28 bilhões) e Micron (US $ 0,16 bilhão).Só mais uma coisa: três empresas da lista (Broadcom, Qualcomm, Nvidia) não têm sua própria produção de chips. Por uma coincidência engraçada, os três, sendo os grandes do chamado modelo de fábula, terceirizam a produção de seus chips na fábrica de TSMC de Taiwan (embora não apenas nele). Muitas empresas com produção própria, mas que fazem pedidos para a fundição nos menores e, consequentemente, nos mais caros padrões de design, fazem o mesmo.Figura 3. Uma das placas do iPhone 3G (2008).Figura 4. Duas placas com o iphone XS (2018).Nestas duas figuras, você pode ver como a integração em eletrônicos comerciais progrediu ao longo de uma década. Em vez de um grande conjunto de microcircuitos pequenos e componentes passivos discretos, tudo o que é possível agora é empacotado em sistemas funcionais complexos em um chip - com o objetivo de reduzir o tamanho e a área da placa, reduzir o consumo de energia e diminuir a produção. Ao mesmo tempo, pode-se observar como a Apple intensificou seu próprio desenvolvimento de chips em dez anos. E desde o lançamento do iphone XS na foto, a Yabloko foi comprada por equipes que fabricaram a maioria dos chips rotulados como produtos Intel (modems, principais concorrentes da Qualcomm) e Dialog (chips de gerenciamento de energia) nas figuras. Mas mesmo com isso em mente, pode-se ver que um telefone celular trivial é um produto de cooperação de uma dúzia de empresas de microeletrônica e quem mais sabe quantas empresasseus fornecedores e subcontratados.Produção
Como você pode ver, no topo da tabela 1 existem empresas de quatro países: EUA, Japão, Coréia e Taiwan. Isso significa que toda a produção global de microcircuitos está concentrada nesses países? Sim e não. Sobre o fato de pelo menos três das dez empresas produzirem seus chips em Taiwan, eu já disse. Existem fábricas da Intel, além dos EUA, em Israel e Irlanda, e as fábricas da American Micron também em Taiwan, Cingapura e Japão. Em geral, a imagem da produção mundial é assim:Figura 5. Produção mundial de semicondutores por região, em milhares de bolachas equivalentes de duzentos milímetros por mês.
Como você pode ver, Taiwan, Coréia e Japão respondem por mais da metade da produção mundial, e se você adicionar China, Cingapura e Malásia, que ocupam grande parte do “resto do mundo”, o Sudeste Asiático ocupará três quartos da produção mundial. Observe que a figura não mostra dinheiro, mas o número de pratos. Ao mesmo tempo, chapas feitas de acordo com padrões de design mais sutis são mais caras e geralmente trazem mais lucros. Se você levar em conta os padrões de design, a imagem é ainda mais interessante.Figura 6. Distribuição da produção global de chips pelos padrões de design.O que vemos nesta figura? A primeira é que metade da produção mundial é feita de acordo com os padrões de 28 nm e superiores (e essa metade em volume gera mais de dois terços do dinheiro). O segundo - os padrões mais sutis são desproporcionalmente desenvolvidos no Japão e na Coréia (isso é uma conseqüência da colocação de fábricas especializadas em memória no local), enquanto as normas para a produção taiwanesa mais contratada são distribuídas de maneira mais uniforme. Terceiro é a ausência da Índia. Paradoxalmente, o fato é que na Índia ainda não há produção de semicondutores e, em geral, a microeletrônica nela até recentemente era extremamente atrasada. No entanto, nos últimos anos, os famosos programadores de terceirização indianos também estão dominando o design de chips, e o desenvolvimento na Índia está crescendo aos trancos e barrancos devido à excelente combinação de qualidade e custo de mão-de-obra. E o quarto - entre as regiões,onde ainda existe fabricação de chips, a Europa está claramente atrasada. De fato, no Velho Mundo, existem apenas quatro fábricas de 300 mm: a fábrica da Intel na Irlanda, a fábrica da STM em French Croll, a fábrica da GlobalFoundries em Dresden (esta é a mesma fábrica da AMD cujo equipamento antigo foi comprado pela sofredora Angstrom-T) e a fábrica da Infineon também em Dresden. Outra fábrica da STM recentemente começou a ser construída nas proximidades de Milão, e isso é tudo.No entanto, os antigos padrões de design também são um mercado de bilhões de dólares e, com uso hábil, essas fábricas podem gerar lucros significativos. Equipamentos desatualizados estão sendo reprojetados para a produção de eletrônicos de potência, MEMS, LEDs e até componentes discretos. Um novo toque de moda em equipamentos projetados para trabalhar com bolachas de 100 e 150 mm é a transição para o carboneto de silício, que é extremamente popular nos eletrônicos de potência de rápido crescimento. Assim, por exemplo, a STM fez com sua fábrica na Catânia da Sicília e agora, em vez de vegetar, é o principal fornecedor de transistores de potência para o modelo Tesla 3. As fábricas com bolachas de 200 mm já estão dominando elementos discretos de silício com força e força - e o mesmo carboneto será o próximo passo para eles.Figura 7. Comparação da produção em chapas de 200 mm em 2006 e 2018. Observe que o volume total de produção quase não caiu, apesar da obsolescência óbvia dos padrões de projeto (200 mm é 130 nm ou mais). A “evidência” de obsolescência é claramente visível na mudança na parcela de memória no volume total de produção: não há razão para permanecer em padrões mais espessos, se os finos estiverem disponíveis.Equipamento
Um dos principais problemas da produção microeletrônica é seu rápido aumento de preço a cada nova etapa dos padrões de projeto. As fábricas modernas custam bilhões, ou mesmo dezenas de bilhões de dólares, e os preços das plantas tecnológicas são dezenas de milhões cada. O mercado total anual para equipamentos de fabricação é de cerca de US $ 50 bilhões.2. .Na produção de equipamentos, em geral, existem apenas os EUA e o Japão. Somente a empresa holandesa ASML, que atua em uma esfera relativamente estreita - a litografia -, mas possui mais de 80% do mercado mundial (Canon e Nikon lutam pelo resto), fica fora de cena. Além disso, nos padrões avançados de design, o ASML é um monopolista, o que, a meu gosto, é muito surpreendente e, de tempos em tempos, leva a consequências interessantes. Por exemplo, mais recentemente, o programa chinês de atualização de microeletrônica se deparou com o fato de que o governo holandês, a pedido do americano, proibiu a ASML de fornecer os mais recentes steppers litográficos para a China. Em geral, existem limitações do ITAR para esses propósitos, mas, para surpresa dos americanos, os produtos ASML acabaram tendo menos do que os 25% exigidos das tecnologias americanas e, em vez da proibição habitual de famílias, tive que me curvar aos holandeses.Fundição
Como eu disse acima, quando o equipamento de produção era barato, todas as empresas de microeletrônica desenvolveram e fabricaram seus próprios microcircuitos, e muitos fabricantes de equipamentos eletrônicos tiveram sua própria produção de microcircuitos para necessidades domésticas. Mas já nos anos setenta, o limiar de entrada começou a crescer e tornou-se muito difícil para as promissoras startups de garagem entrarem no mercado. Para resolver esse problema, a empresa MOSIS foi criada na ISI University of South California, coletando pequenos pedidos de todos e colocando-os em grupos nas fábricas de grandes empresas que estavam sobrecarregadas com sua própria produção. Embora a experiência tenha sido bem-sucedida e tenha contribuído significativamente para o desenvolvimento de microeletrônica, incluindo os primeiros experimentos com arquiteturas RISC, clientes de terceiros sempre tiveram menor prioridade nas fábricas do que nas internas, o que não ajudou os negócios.Um grande ponto de virada na indústria veio de um engenheiro de Taiwan chamado Morris Chang. Nascido na China continental em 1931, ele deixou a faculdade em 1948 para estudar nos Estados Unidos, onde fez uma carreira de sucesso no auge da qual foram vice-presidente da Texas Instruments e CEO da General Instrument. Em 1985, quando Chang estava prestes a se aposentar, o consultor do presidente de Taiwan e do ex-primeiro ministro Sun Yunxuan (que é chamado de arquiteto de transformar o país em uma poderosa potência industrial) o convidou para o cargo de diretor do Instituto de Pesquisa de Tecnologia Industrial (ITRI). Então, Chang voltou à sua terra natal e teve a oportunidade de implementar sua ideia de longa data - criar uma fábrica que não desenvolverá e venderá nada,e se concentra exclusivamente no desenvolvimento de tecnologia para as necessidades de clientes terceiros. Esta fábrica foi fundada em 1987 sob o nome de Taiwan Semiconductor Manufacturing Company ou TSMC.O modelo de negócios da TSMC mostrou-se extremamente bem-sucedido e permitiu transformar o modelo em um setor enorme e estável da economia global, dar a pequenas empresas de todo o mundo acesso a tecnologias avançadas e fazer de Taiwan uma das economias mundiais mais importantes. Obviamente, a TSMC tinha muitos seguidores, mas foi essa fábrica que continuou sendo a mais bem-sucedida, com pouco mais da metade do contrato global de fabricação de microchips e desenvolvendo ativamente os mais avançados padrões de design. Os clientes da TSMC variam de gigantes como Apple e AMD a empresas muito pequenas em todo o mundo.Tabela 3. Maior fabricação contratada de microchips a partir de 2019. Para a Samsung, os valores indicativos são fornecidos apenas para fabricação contratada para clientes externos.Como você pode ver, para ganhar um bom dinheiro, não é necessário ter a tecnologia mais moderna - embora ainda valha a pena ter algo de bom. Bom, no entanto, não significa necessariamente padrões de design. Por exemplo, a GlobalFoundries, abandonando a luta contra o trio TSMC-Samsung-Intel na adoção dos padrões de 7 nm necessários para processadores de segmento de consumo, contou com FDSOIs de 12 a 28 nm, que são promissores para a Internet de coisas e processos de micro-ondas, e várias dezenas deixadas para trás as fábricas oferecem integração em um único chip de transistores lógicos e de alta tensão, elementos para circuitos de micro-ondas e outros "chips" em demanda em chips industriais e automotivos especializados.8. FDSOI . FDSOI MOSFET, ( FinFET), , .Figura 9. Tecnologias TowerJazz.E aqui está a oferta da fábrica israelense-americana TowerJazz (Tower é a parte israelense e Jazz é a americana). A lógica do processador digital parou no nível de 45 nm, mas a oferta aumentou ativamente em amplitude, abrangendo muitas outras aplicações. Três linhas de tecnologias de radiofrequência, duas linhas de processos analógicos e de potência, chips ópticos e MEMS, bem como a disponibilidade de certificação automóvel e militar, podem satisfazer as necessidades de vários clientes, formando um portfólio de não apenas alguns pedidos grandes, mas de um grande número de pedidos pequenos.Fabless
Tabela 4. Os maiores desenvolvedores de chips impossíveis.De todas as empresas mencionadas no artigo, os participantes desta tabela são os mais compreensíveis para as pessoas comuns. O Qualcomm Snapdragon é o padrão de fato dos processadores para celulares no Android; Broadcom - uma variedade de equipamentos de rede (e um chip no Raspberry Pi), Mediatek e HiSilicon - também são conhecidos como fabricantes de acessórios para telefones, com macieiras e AMD, tudo fica claro sem mim. O Xilinx é um pouco mais complicado, mas todos que ouviram o termo “FPGA” estão cientes deles, e Marvell e Novatek já são tão pequenos que apenas especialistas e intercambistas precisam saber sobre eles.Mas como entre as empresas sem suas próprias fábricas era uma empresa tão antiga e respeitada como a AMD? A resposta a essa pergunta é bastante simples: em 2009, imediatamente após a devastadora crise financeira, a AMD, como parte de uma campanha de recuperação de negócios, separou sua produção em uma empresa separada chamada GlobalFoundries e a vendeu a investidores dos Emirados Árabes Unidos, tornando-se um cliente âncora da nova empresa ( de fato, deixando tudo como estava, mas diminuindo os custos de infraestrutura). Depois disso, os mesmos investidores compraram e juntaram à GloFo uma grande fábrica de Cingapura Chartered Semiconductor (também em parceria com a AMD) e uma divisão de semicondutores IBM (incluindo, entre outras, fábricas nas proximidades de Nova York que foram admitidas na indústria de defesa dos EUA). O conglomerado resultante se tornou a segunda maior fábrica contratada do mundo (no entanto,cinco vezes menor que a TSMC) com fábricas nos EUA, Alemanha e Cingapura. Curiosidade: o GloFo é o maior empregador privado no estado americano de Vermont.A corrida armamentista subsequente com os líderes - TSMC e Samsung - não terminou muito bem para o GloFo, com a perda de seu maior cliente (AMD) como resultado da incapacidade de lançar padrões de 7 nm. No entanto, esse choque foi benéfico para a empresa e permitiu iniciar o processo de alienação de ativos inconvenientes e reorientação (ainda que forçada) para outros mercados, como resultado do qual a posição financeira do GloFo melhorou significativamente. A AMD retornou parcialmente (para chips de E / S, adequados para os padrões de 14 nm), surgiram pedidos nas áreas da Internet das coisas e 5G. Nas últimas semanas, também há rumores de que a fábrica tem a perspectiva de obter um contrato saboroso da Intel, que não possui capacidade própria a 14 nm. Se o acordo for concluído, e as antigas fábricas da AMD produzirem chips azuis, é bastante irônico.IP e CAD
Em geral, o IP é uma propriedade intelectual, mas na indústria de semicondutores o conceito de "núcleo do IP" é usado ativamente. Esses núcleos são partes completas dos designs que os desenvolvedores não produzem, mas vendem para outros desenvolvedores. Essa abordagem permite que as empresas que vendem microcircuitos comprem blocos padrão prontos (por exemplo, controladores de interfaces populares), criando independentemente apenas aquela parte geralmente pequena do chip que compõe o know-how e cria o principal valor agregado. Leia mais sobre o ecossistema de IP aqui.e agora direi que esse mercado é relativamente pequeno (cerca de US $ 3,5 bilhões), mas cresce constantemente (espera-se dobrar em cinco anos) e é importante para a indústria como um todo, porque sua existência reduz bastante o tempo de colocação no mercado e melhora a qualidade do padrão peças de reposição, profundamente envolvidas no tópico dos profissionais (bem, em teoria), e não nas equipes auxiliares dos fabricantes de chips.Você provavelmente está familiarizado com o principal participante do mercado de IP de semicondutores: é uma empresa ARM que desenvolve núcleos de processador com o mesmo nome e os licencia para todos, por exemplo, para quase todos os fabricantes de processadores para telefones móveis. A participação da ARM no mercado de IP de semicondutores é de 45 a 50% (receita de US $ 1,6 bilhão em 2018), os outros dois grandes players são as subdivisões de IP dos fabricantes de CAD Synopsys (629 milhões de 3300) e Cadence (189 milhões de 2100). O terço restante do mercado está quase uniformemente distribuído entre centenas de equipes pequenas, especializadas em algumas tarefas limitadas.O mercado de CAD eletrônico, do qual o mercado de PI às vezes é considerado parte, é de aproximadamente US $ 10 bilhões. Além das citadas Sinopse e Cadência, as “Três Grandes”, que controlam quase todo o mercado, incluemMentor, uma empresa da Siemens (anteriormente conhecida como Mentor Graphics) com receita de US $ 1,3 bilhão. Uma característica interessante do mercado de microeletrônicos CAD é que os produtos das empresas concorrentes não são apenas compatíveis entre si, mas também podem ser integrados entre si, permitindo que os desenvolvedores montem a rota do projeto de acordo com as especificidades da tarefa.Figura 10. A janela Cadence Virtuoso e uma das guias, que na verdade é o software Caliber desenvolvido pela Mentor Graphics. Como você pode ver, Stirlitz não deu nada, exceto uma cor cinza mais quente. E sim, o software moderno de design de microchips se parece exatamente com isso. Ainda é uma interface gráfica, não uma linha de comando.Se não for silicone, quem?
Apesar da enorme quantidade de dinheiro investida no desenvolvimento de alternativas de silício, que obviamente não se refere nem ao ponto econômico e tecnológico, mas ao teto físico, nada de substancial pode ser esperado nos próximos anos. Os candidatos que parecem ser o "material do futuro" vão e vêm (arseneto de gálio, nanotubos de carbono, grafeno etc.) e os transistores MOS de silício não vão a lugar algum. No entanto, existem alguns nichos de mercado nos quais outros materiais competem com sucesso com o silício, ou mesmo o substituem completamente. Esses nichos, por um lado, representam, na melhor das hipóteses, alguns por cento do mercado total e, por outro lado, estamos falando de bilhões de dólares.Estima-se em quase um bilhão de dólares o mercado de emissores de lasers semicondutores, que são heteroestruturas complexas de GaAs, AlGaAs, InGaAs e assim por diante. A propósito, Zhores Alferov recebeu o Prêmio Nobel de Física pela descoberta dessas heteroestruturas. Ou, por exemplo, LEDs, também feitos de heteroestruturas baseadas em materiais A 3 B 5 , penetrando rapidamente em nossas vidas cotidianas; enquanto o mercado de LEDs vale alguns bilhões, mas o mercado global de iluminação por diodos já ultrapassou cinquenta, e espera-se que continue a crescer pelo menos até que as lâmpadas incandescentes desapareçam completamente.Outra história interessante é o mercado de dispositivos de alta tensão e alta potência, onde transistores MOS de silício e IGBTs começaram rapidamente a produzir transistores MOS de carboneto de silício (SiC) e transistores de alta mobilidade eletrônica (HEMTs) baseados em nitreto de gálio (GaN). E aqueles e outros iniciantes, devido às melhores propriedades do material, podem alcançar parâmetros melhores do que o silício pode fornecer, mesmo teoricamente. Os mesmos dispositivos mais recentes retiram parte do mercado de microondas dos GaAs - graças, por exemplo, a uma melhor faixa de temperatura. Os principais mercados em que novos produtos são introduzidos são carros elétricos, estações base de redes 5G e, por exemplo, carregadores para celulares.E nas notícias eles escrevem regularmente que alguns cientistas alcançaram um avanço no uso de um novo semicondutor. Todas essas mensagens, é claro, devem ser divididas por dez, mas mesmo com isso em mente, muitos materiais interessantes estão a caminho: óxido de gálio (Ga 2 O 3 ), diamante, novas variantes dos compostos A 3 B 5 e A 2 B 6 , perovskitas - isso é exatamente o que eu vi nas notícias nos últimos meses. Nenhum deles substituirá o silício, mas eles tornarão nossos painéis solares mais eficientes, a Internet mais rápida e os lasers mais adequados para instalação em enormes robôs humanóides.Um pouco diferente
O mercado de microeletrônica, é claro, não se limita ao acima. Ao redor, existem muitos outros mercados relacionados, por exemplo, equipamentos de medição com gigantes como Keysight (4,3 bilhões), Rohde & Schwarz (2,04 bilhões) e National Instruments (1,02 bilhão). Ou a produção adequada de pastilhas de silício, nas quais os chips são feitos, também é um mercado de dez bilhões de dólares, com suas próprias baleias, que uma pessoa comum nunca ouve. Sim, há uma pessoa comum, até eu, como projetista de chips, conhecia apenas um dos cinco principais fabricantes de substratos antes de iniciar este artigo, e apenas porque a Soitec francesa é líder em substratos de silício em um isolador, pelo qual tenho interesse profissional. A propósito, a popularidade dos substratos SOI está crescendo rapidamente e, o engraçado é queos líderes em seu uso são as fábricas europeias GlobalFoundries e STM, trabalhando com processos técnicos da FDSOI para a Internet das coisas e circuitos de radiofrequência conectados. Ah, sim, apenas no caso: o maior fabricante mundial de substratos de silício é a empresa alemã Siltronic, cuja sede está localizada na cidade bávara de Burghausen, com uma população de dezoito mil pessoas.
E a Rússia?
Eu queria ficar sem esta seção porque é muito triste, mas seria desonesto para os leitores. Portanto, o volume do mercado russo de microeletrônica é de 0,7% do mercado mundial, e as empresas do setor de defesa fornecem a maior parte desse volume. De acordo com os resultados de 2019, o maior fabricante de chips (Mikron) obteve receita de cerca de 10 bilhões de rublos (US $ 160 milhões ou 0,5% da TSMC) e, pela primeira vez em dez anos (!), Não se mostrou lucrativo. Para comparação, a receita da Yandex para 2018 é de 126 bilhões de rublos.Em 2007, a Mikron licenciou processos de fabricação de 180 e 90 nm da empresa franco-italiana ST Microelectronics. Os processos da Micron com padrões de 180 nm são projetados para a produção de etiquetas de frequência de rádio (RFID), que você já pode encontrar em passagens de transporte público e, no futuro, em tudo o que pode ser marcado - casacos de pele, passaportes e até óculos inteligentes. A 90 nm, há apenas produção piloto e em pequena escala. Paralelamente, a Micron opera como base (de acordo com os padrões de 180 e 240 nm) para muitas empresas russas sem fábricas, sendo um dos principais centros de substituição de importações de microcircuitos de uso duplo que foram sancionados. Ao mesmo tempo, a variedade de chips de uso duplo produzidos é muito ampla, e a circulação é pequena, portanto, para manter a fábrica, ele definitivamente precisa de pedidos civis em larga escala - que fornecem bilhetes de metrô.12. 90 “”, “”.A segunda maior produção de microeletrônicos na Rússia é ... não, não Zelenograd Angstrom, como muitos podem pensar, mas o Bryansk Silicon El Group, que tem produção com padrões de design de 700 nm (e anunciou recentemente o desenvolvimento de 500 nm e planos para 350 nm). A receita da empresa em 2017 é de 3 bilhões de rublos, em 2018 - 2,6 bilhões de rublos, produtos - componentes discretos (transistores e diodos), módulos de potência baseados neles, além de chips analógicos e de potência de pouca complexidade, quase completamente orientados para as necessidades do complexo industrial militar. Eles também têm as últimas edições do jornal “Crystal” da fábrica publicadas em seu site, “semanas sem catracas” são realizadas regularmente no local de produção e uma cooperação ativa está sendo conduzida com a universidade local. Em geral, bem feito por todos os lados.Figura 13. Placa Silicon El sob um microscópio.Angstrom, um eterno rival da Mikron, que está em terceiro lugar de honra, mostrou receita de produção de 2,17 bilhões de rublos (e outros 600 milhões deram R&D) em 2018 - e, pela primeira vez em vários anos, pendurando em torno de zero, perdas. A Angstrom não possui padrões de design modernos; portanto, notícias interessantes da empresa recentemente referem-se principalmente a dispositivos poderosos discretos - uma linha de transistores de força resistentes à radiação foi desenvolvida, a diversificação para mercados civis está sendo realizada, um acordo foi assinado com os japoneses sobre o desenvolvimento de carboneto de silício direção promissora dos dispositivos de alta tensão.Figura 14. Módulo IGBT poderoso fabricado pela Angstrem. Observe que a empresa cria não apenas os dispositivos em si, mas também os produtos finais com base neles.
A Angstrem-T, que não faz parte da Angstrem, e que prometeu iniciar a produção a 90 e 130 nm em equipamentos adquiridos na fábrica da AMD em Dresden, esteve envolvida principalmente em notícias de falências e empréstimos ao longo de sua história. E sobre o fato de a Mikron ter proposto a construção de uma fábrica com padrões de 28 nm em seu prédio. Das notícias relativamente boas, havia apenas um contrato escasso para uma empresa desse tipo com os chineses para produção nos padrões de 250 nm, que aparentemente eram transistores isolados da tecnologia de 130 nm para circuitos de entrada e saída.Outra produção em série é a Voronezh (VZPP-Mikron, levada em conta nos resultados da empresa-mãe), e o restante são fábricas experimentais e de pequena escala focadas no complexo industrial militar, muitas das quais não foram atualizadas desde os tempos soviéticos. Separadamente, vale a pena mencionar o “Integral” bielorrusso, que funciona quase inteiramente no mercado russo, com receita de cerca de seis bilhões de rublos russos, os padrões mínimos de projeto de 800 nm e a capacidade de fabricar dispositivos com uma tensão de operação de até 600 V.Com o desenvolvimento da Fabless, a situação é um pouco melhor do que com a produção. Existem dezenas de centros de projeto com bilhões (em rublos, é claro) de receita na Rússia; eles estabeleceram com sucesso cooperação com fábricas estrangeiras de silício a taxas de até 28-16 nm (principalmente com o mesmo TSMC) e com fornecedores de IP populares blocos e núcleos. Existem também vários ramos de grandes empresas estrangeiras, como a Intel em Nizhny Novgorod, onde mais de mil pessoas trabalham. O problema da microeletrônica russa como um todo é que, como na produção, o MIC também governa o desenvolvimento, e a maioria dos chips sendo desenvolvidos, embora tenham vantagens importantes, como resistência à radiação ou faixa de temperatura estendida, não são, em princípio, destinados à produção em larga escala. Várias empresas têm ambições comerciais (por exemplo, MCST,“Baikal”, “Milandra” e “Modula”), mas todos estão nos estágios iniciais e ainda estão orientados para a ordem do estado, embora não militar.A indústria tem grandes esperanças para o estado recém-adotado “Estratégia para o Desenvolvimento da Indústria Eletrônica da Federação Russa para o período até 2030”, o que implica um salto significativo adiante, superando o atraso de longo prazo atrás do resto do mundo e a reorientação da eletrônica russa em pistas comerciais. As fábricas próprias terão que ser construídas com os padrões de 5 nm, o equipamento tecnológico para eles será desenvolvido, as empresas russas entrarão no mercado mundial - e tudo isso em breve, literalmente cinco anos depois que os cosmonautas russos pousaram na lua.Nesta nota infinitamente otimista, talvez eu termine. Source: https://habr.com/ru/post/undefined/
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