تغییرات اساسی در سیلیکون ناشی از زنجیره های تامین جهانی

بخش تولید نیمه هادی جهانی، موتور نامرئی که به عصر دیجیتال قدرت می بخشد، در حال تجربه یک تحول عمیق است که با افزایش تقاضا برای هوش مصنوعی، تشدید رقابت بین معماری های پردازنده و یک تلاش هماهنگ برای تغییر شکل زنجیره های تامین پیچیده بین المللی مشخص می شود.

در حالی که بازیگران اصلی جایگاه های مهم خود را حفظ می کنند، این چشم انداز به طور فزاینده ای مورد رقابت تازه واردان چالاک قرار گرفته و تحت تأثیر سیاست های دولت برای تقویت تولید داخلی و کاهش خطرات ژئوپلیتیکی قرار دارد.

ارقام اخیر نشان دهنده رشد قوی است که با تغییرات منطقه ای و تنظیم مجدد استراتژیک در سراسر زنجیره ارزش تعدیل شده است.

صعود RISC-V در میان فراگیری Arm

معماری اساسی برای طراحی پردازنده ها، حجم تولید و سهم بازار را تعیین می کند و در اینجا، یک رقابت سه جانبه جذاب در حال شکل گیری است.

تراشه های مبتنی بر Arm بر بخش های تلفن همراه و جاسازی شده تسلط دارند و محموله های سالانه آن ها ده ها میلیارد واحد اندازه گیری می شود.

این فراگیری در لوازم الکترونیکی مصرفی، منعکس کننده تمرکز تاریخی Arm بر بهره وری انرژی و مدل صدور مجوز فراگیر آن است.

در همین حال، معماری x86، که مدت هاست رکن اصلی رایانه های شخصی و سرورها بوده است، عمدتاً توسط اینتل و AMD نمایندگی می شود. این معماری سهم قابل توجهی از کل بازار پردازنده را در اختیار دارد که حدود 55٪ تخمین زده می شود.

با این حال، سهم x86 توسط پردازنده های مبتنی بر Arm خورده می شود، که اکنون توسط تمام رایانه های Apple Mac، چندین لپ تاپ و به طور فزاینده ای، سرورهای محاسبات ابری و هوش مصنوعی در مراکز داده اصلی استفاده می شوند.

قابل توجه ترین تغییر در عرصه معماری، صعود سریع RISC-V است. در حالی که از یک پایگاه کوچکتر شروع می شود، گزارش شده است که محموله های RISC-V از 10 میلیارد واحد (اغلب هسته یا کنترلرهای ساده) در سال 2022 فراتر رفته است.

پیش بینی ها نشان دهنده یک مسیر رشد قابل توجه است، به طوری که محموله های سیستم-روی-تراشه (SoC) RISC-V تا سال 2030 به طور بالقوه به 16.2 میلیارد واحد در سال می رسد.

این رشد ناشی از ماهیت استاندارد باز RISC-V است که انعطاف پذیری و سفارشی سازی بی سابقه ای را بدون هزینه حق امتیاز ارائه می دهد.

در حالی که سهم کلی آن در بازار جهانی پردازنده هنوز کوچکتر از x86 و Arm است، یک تحلیل با تمرکز بر "بازار ریزتراشه های کامپیوتری" که در سال 2024، 27.7 میلیارد دلار ارزش گذاری شده است، سهم RISC-V را 13.2٪ قابل توجه قرار داد. این اختلاف، تأثیر تعریف بازار را برجسته می کند و نشان می دهد که RISC-V در بخش های خاص، به طور بالقوه شامل ریزکنترلرهای کم هزینه تر و پردازنده های جاسازی شده تخصصی، کشش قابل توجهی به دست می آورد.

به چالش کشیده شدن سلطه TSMC توسط الزامات بازگشت به کشور

تولید این معماری های متنوع تراشه عمدتاً بر عهده کارخانه های ریخته گری تخصصی است که TSMC در آن ها پیشتاز است.

در سه ماهه چهارم سال 2024، گزارش شده است که TSMC تقریباً 67٪ از درآمد بازار جهانی ریخته گری را به خود اختصاص داده است که بر نقش حیاتی آن در زنجیره تامین نیمه هادی تأکید می کند. Samsung Foundry با حدود 11٪ جایگاه دوم را به خود اختصاص داده است، در حالی که GlobalFoundries، UMC و SMIC هر کدام تقریباً 5٪ از سهم بازار را به خود اختصاص داده اند. اخیراً، TSMC افزایش 42 درصدی در درآمد سه ماهه اول سال 2025 خود را به 25 میلیارد دلار گزارش داد.

این تمرکز، به ویژه تسلط TSMC در تولید منطق پیشرفته، به یک نگرانی ژئوپلیتیکی کانونی تبدیل شده است. توانایی تولید TSMC شامل یک مجموعه جامع از گره های فرآیند، از فن آوری های بالغ گرفته تا فرآیند 3 نانومتری پیشرفته است.

انتقال به ترانزیستورهای Gate-All-Around FET (GAA FET) (نانوشیت) 2 نانومتری در راه است. این شرکت همچنین در راه حل های بسته بندی پیشرفته مانند CoWoS پیشرو است که برای ادغام محاسبات با کارایی بالا و تراشه های هوش مصنوعی با حافظه پهنای باند بالا بسیار مهم است.

TSMC با درک خطرات ژئوپلیتیکی مرتبط با تمرکز سنگین خود در تایوان، به طور استراتژیک ردپای جغرافیایی خود را با سرمایه گذاری های قابل توجه در ایالات متحده، ژاپن و گسترش آینده اروپا متنوع می کند.

اینتل، که به طور سنتی یک تولید کننده دستگاه یکپارچه (IDM) بوده است، با گسترش Intel Foundry Services (IFS)، یک محور استراتژیک را آغاز کرده است و هدف آن رقابت مستقیم با TSMC و Samsung است.

یک تمایز کلیدی برای IFS تعهد صریح آن به پشتیبانی از طرح های تراشه بر اساس هر سه ISA پیشرو است: x86، Arm و RISC-V. اینتل حتی یک صندوق نوآوری IFS به ارزش 1 میلیارد دلار راه اندازی کرده است که بخش قابل توجهی از آن به تقویت اکوسیستم RISC-V اختصاص یافته است و تقاضای رو به رشد برای این معماری باز از مشتریان بالقوه ریخته گری را تشخیص می دهد.

پشتیبانی اینتل نشان دهنده تأیید مهمی از اهمیت روزافزون RISC-V در چشم انداز نیمه هادی است.

هوش مصنوعی و خودرو، نوآوری ریخته گری را تقویت می کنند

خواسته های بخش های مختلف بازار به طور قابل توجهی اولویت های ریخته گری را شکل می دهد. اشتهای سیری ناپذیر برای قدرت محاسباتی در محاسبات با کارایی بالا (HPC) و هوش مصنوعی (AI) تقاضا برای پیشرفته ترین گره های فرآیند و فن آوری های بسته بندی پیچیده ارائه شده توسط TSMC، Samsung و به طور فزاینده ای IFS را افزایش می دهد. به عنوان مثال، پردازنده های گرافیکی Blackwell انویدیا از بسته بندی پیشرفته CoWoS-L TSMC استفاده می کنند.

بازار نیمه هادی خودرو به دلیل الزامات قابلیت اطمینان دقیق (AEC-Q100) و نیازهای تامین بلندمدت، مجموعه ای متفاوت از چالش ها و فرصت ها را ارائه می دهد.

کارخانه های ریخته گری مانند TSMC، Samsung، GlobalFoundries و UMC دارای پلتفرم های اختصاصی خودرو با فرآیندهای تأیید شده هستند که به تقاضای روزافزون برای تراشه های پیشرفته در سیستم های ADAS و اطلاعات و سرگرمی، و همچنین گره های بالغ برای میکروکنترلرها و آی سی های مدیریت انرژی پاسخ می دهند. RISC-V نیز در بخش خودرو در حال افزایش است و به عنوان یک حوزه کاربردی با رشد سریع پیش بینی می شود.

تاب آوری زنجیره تامین

ماهیت بسیار متمرکز زنجیره تامین نیمه هادی، به ویژه تسلط تایوان و کره جنوبی در تولید پیشرفته، نگرانی های قابل توجهی را در مورد خطرات ژئوپلیتیکی ایجاد کرده است. وابستگی به تجهیزات حیاتی، مانند دستگاه های لیتوگرافی EUV ASML و مواد اولیه تأمین شده در سطح جهانی، آسیب پذیری های بیشتری را اضافه می کند.

در پاسخ، دولت ها در سراسر جهان در حال اجرای ابتکارات بلندپروازانه سیاست صنعتی هستند. قانون CHIPS and Science ایالات متحده میلیاردها دلار برای تشویق تولید داخلی نیمه هادی و تحقیق و توسعه برای بازگرداندن تولید منطق پیشرفته به ایالات متحده اختصاص داد.

به طور مشابه، قانون تراشه های اروپا به دنبال تقویت زنجیره ارزش نیمه هادی اروپا و افزایش سهم بازار جهانی آن است. این تلاش ها سرمایه گذاری های قابل توجهی را از سوی تولیدکنندگان و کارخانه های ریخته گری بزرگ در مناطقی فراتر از آسیای شرقی برانگیخته است و نشان دهنده یک فشار طولانی مدت برای تاب آوری بیشتر زنجیره تامین و تنوع جغرافیایی است.

بخش در حال گذار

صنعت تولید نیمه هادی در یک مقطع محوری قرار دارد. پیشرفت بی وقفه نوآوری های فناوری، به ویژه در هوش مصنوعی، تقاضای بی سابقه ای را برای سیلیکون پیشرفته ایجاد می کند. سلطه تثبیت شده x86 و Arm با یک چالش معتبر از معماری RISC-V باز و قابل سفارشی سازی مواجه است.

در همین حال، در حالی که به شدت به TSMC وابسته است، چشم انداز ریخته گری شاهد تغییرات استراتژیک است زیرا Samsung و Intel به طور تهاجمی قابلیت های پیشرفته را دنبال می کنند و تنوع جغرافیایی به یک ضرورت حیاتی ناشی از واقعیت های ژئوپلیتیکی تبدیل می شود.