Polovodičový průmysl - Semiconductor industry


Polovodič přístroj výroba |
---|
(uzly procesu ) |
The polovodičový průmysl je souhrnný soubor společností zabývajících se design a výroba z polovodiče. Vznikla kolem roku 1960, jednou výmysl z polovodičová zařízení se stalo životaschopným podnikáním. Roční tržby z prodeje polovodičů v tomto odvětví se od té doby zvýšily 481 miliard $od roku 2018.[1] Polovodičový průmysl je zase hnací silou širšího odvětví elektronický průmysl,[2] s ročním výkonová elektronika prodej 135 liber miliarda (218 miliard $) od roku 2011,[3] roční spotřební elektronika očekává se prodej 2,9 bilionu $ do roku 2020,[4] technologický průmysl očekává se prodej 5 bilionů dolarů v roce 2019,[5] a elektronický obchod s více než 29 bilionů $ v roce 2017.[6]
Nejpoužívanější polovodičové zařízení je MOSFET (kov-oxid-polovodičový tranzistor s efektem pole nebo MOS tranzistor),[7] který vynalezl Mohamed M. Atalla a Dawon Kahng na Bell Labs v roce 1959.[8][9] MOSFET škálování a miniaturizace je hlavním faktorem rychlého exponenciálního růstu polovodičové technologie od 60. let.[10][11] MOSFET, který tvoří 99,9% všech tranzistory, je hnací silou polovodičového průmyslu a nejrozšířenějšího zařízení v historii,[12][13] s odhadovaným celkem 13 sextillion (1.3 × 1022) MOSFETy, které byly vyrobeny v letech 1960 až 2018.[12]
Struktura odvětví
Globálnímu odvětví polovodičů dominují společnosti z Spojené státy, Tchaj-wan, Jižní Korea a Evropská unie.
Mezi jedinečné vlastnosti tohoto odvětví patří nepřetržitý růst, ale v cyklickém vzoru s vysokou volatilitou. Zatímco současný 20letý průměrný roční růst polovodičového průmyslu je řádově 13%, doprovází ho stejně nadprůměrná volatilita trhu, což může vést k výrazným, ne-li dramatickým cyklickým výkyvům. To si vyžádalo potřebu vysokého stupně flexibility a inovací, aby se bylo možné neustále přizpůsobovat rychlému tempu změn na trhu, protože mnoho produktů obsahujících polovodičová zařízení má často velmi krátký životní cyklus.
Míra neustálého zlepšování cenové výkonnosti v odvětví polovodičů je ohromující. V důsledku toho ke změnám na trhu polovodičů dochází nejen extrémně rychle, ale také předvídají změny v průmyslových odvětvích vyvíjejících se pomalejším tempem. Polovodičový průmysl je široce uznáván jako klíčový činitel a technologický faktor pro celý hodnotový řetězec elektroniky.[14]
Prodej polovodičů
Tržby
|
|
Polovodičový typ | 2008 | 2005[21] | 2000[22] | 1995[21] | 1990[21] | 1987[23] | 1985[21] | 1982[23] | 1980[21] |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Křemík MOSFET | >90% | 90% | 88% | 84% | 74% | 64% | 59% | 55% | 53% |
Polovodiče III-V | <7% | 4% | 4% | 2% | 1% | 1% | 1% | 1% | 1% |
Křemík BJT | <3% | 6% | 8% | 14% | 25% | 35% | 40% | 44% | 46% |
MOSFET výrobní proces | 2003[23] | 2000[21] | 1990[21] | 1987[23] | 1985[21] | 1982[23] |
---|---|---|---|---|---|---|
CMOS | 99% | 99% | 88% | 61% | 47% | 22% |
PMOS a NMOS | 1% | 1% | 12% | 39% | 53% | 78% |
Průmyslová oblast | Podíl na trhu |
---|---|
Počítač a periferní zařízení | 32.3% |
Spotřební elektronika | 21.2% |
Telekomunikační zařízení | 16.5% |
Průmyslová elektronika | 14.3% |
Obrana a vesmírný průmysl | 11.5% |
Dopravní technologie | 4.2% |
Největší společnosti
Hodnost | 2018[24] | 2017[24] | 2011[25] | 2006[26] | 2000[26] | 1995[26] | 1992[27] | 1990[26] | 1986[28] | 1985[26] | 1975[28] |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | Samsung | Samsung | Intel | Intel | Intel | Intel | NEC | NEC | NEC | NEC | TI |
2 | Intel | Intel | Samsung | Samsung | Toshiba | NEC | Toshiba | Toshiba | Toshiba | TI | Motorola |
3 | SK Hynix | TSMC | TSMC | TI | NEC | Toshiba | Intel | Hitachi | Hitachi | Motorola | Philips |
4 | TSMC | SK Hynix | TI | Toshiba | Samsung | Hitachi | Motorola | Intel | ? | Hitachi | ? |
5 | Mikron | Mikron | Toshiba | SVATÝ | TI | Motorola | Hitachi | Motorola | ? | Toshiba | |
6 | Broadcom | Broadcom | Renesas | Renesas | Motorola | Samsung | TI | Fujitsu | ? | Fujitsu | |
7 | Qualcomm | Qualcomm | Qualcomm | Hynix | SVATÝ | TI | ? | Mitsubishi | ? | Philips | |
8 | Toshiba | TI | SVATÝ | Freescale | Hitachi | IBM | Mitsubishi | TI | ? | Intel | |
9 | TI | Toshiba | Hynix | NXP | Infineon | Mitsubishi | ? | Philips | ? | Národní | |
10 | Nvidia | Nvidia | Mikron | NEC | Philips | Hyundai | ? | Matsushita | ? | Matsushita |
název | Země velitelství | Typ výrobce[29] | Hardwarové produkty |
---|---|---|---|
Samsung Electronics | Jižní Korea | IDM | NAND blesk Paměť, DOUŠEK, CMOS snímač, RF vysílače a přijímače, OLED Zobrazit, SSD |
Intel | USA | IDM | |
TSMC | Tchaj-wan | Čistá hra | |
SK Hynix[A] | Jižní Korea | IDM | |
Mikron[b] | USA | IDM | DRAM, NAND flash, SSD, NOR blesk „Managed NAND, vícečipové balíčky |
Qualcomm | USA | Fabless | |
Broadcom | USA | Fabless | |
Toshiba | Japonsko | IDM | |
Texas Instruments (TI) | USA | IDM | |
Analogová zařízení | USA | IDM | Zesilovače, převaděče dat, audio a video produkty, RF a mikrovlnné trouby, senzory, MEMS |
Mikročip | USA | IDM | Mikrokontrolér a analogové polovodiče |
NXP | Nizozemsko / USA | IDM | |
MediaTek | Tchaj-wan | Fabless | |
Infineon | Německo | IDM | |
STMicroelectronics | Švýcarsko | IDM | |
Sony | Japonsko | IDM | |
PAŽE | Velká Británie / USA | Fabless | |
AMD | USA | Fabless | |
Nvidia | USA | Fabless | |
Renesas[C] | Japonsko | IDM | |
GlobalFoundries[d] | USA | Čistá hra | |
ON Semiconductor | USA | IDM | |
UMC | Tchaj-wan | Čistá hra | |
Jablko | USA | Fabless | |
Fujitsu | Japonsko | IDM | |
Hitachi | Japonsko | IDM | |
IBM | USA | Fabless | |
Mitsubishi Electric | Japonsko | IDM | |
Panasonic | Japonsko | IDM | |
Maxim Integrated | USA | ||
Představivost Technologies | Spojené království | Fabless |
Poznámky:
- Pure-play slévárny - Specializují se na slévárna služby. Mohou, ale nemusí nabízet designové služby třetím stranám, stejně jako masku (fotomaska ) výroba, balení polovodičových a testovacích služeb, které mohou být rovněž zadány jiným společnostem. Příkladem je TSMC, která nabízí služby v oblasti designu, testování a balení, TCE phtomasks, která nabízí pouze služby výroby masek, a ChipMOS, která nabízí pouze služby v oblasti balení a testování.
- IDM (výrobci integrovaných zařízení ) - Mohou nebo nemusí nabízet slévárenské služby.
- Fabless dodavatelé - nenabízejí slévárenské služby. Mohou, ale nemusí nabízet designové služby třetím stranám.
Zásilky zařízení
Rok | Optoelektronika | Senzor / Pohon | MOSFET[12] |
---|---|---|---|
1960–2001 | ? | ? | 2,900,000,000,000,000 |
2002 | 23,164 | 1,654 | |
2003 | 28,955 | 2,482 | |
2004 | 38,056 | 3,310 | |
2005 | 44,675 | 4,137 | |
2006[31] | 55,429 | 4,137 | |
2007[32] | 67,839 | 4,136 | |
2008 | 76,939 | 4,964 | |
2009 | 91,003 | 4,964 | |
2010 | 97,622 | 6,619 | |
2011 | 110,031 | 8,273 | |
2012 | 129,886 | 11,583 | |
2013 | 131,541 | 14,064 | |
2014–2015 | ? | ? | 10,100,000,000,000,000 |
2016[33][34] | 217,200 | 17,376 | |
2017–2018 | ? | ? | |
1960–2018 | 1,112,340+ | 87,699+ | 13,000,000,000,000,000 |
Integrované obvody
Rok | Paměť MOS | MPU / MCU | Analogový | Logika | ASIC | ASSP | Celkový |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1960–1991 | ? | 15,000[35] | ? | ? | ? | ? | 350,000[35] |
1992[36] | 3,706 | ||||||
1993[36] | 4,060 | ||||||
1994[36] | 4,938 | ||||||
1995[36] | 6,092 | ||||||
1996[36] | 6,206 | ||||||
1997 | 7,155[37] | ? | ? | ? | ? | ? | 60,100[32] |
1998–1999 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
2000[38] | ? | ? | ? | ? | ? | ? | 89,100 |
2001 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
2002 | 9,100 | 6,619 | 24,819 | 11,582 | 2,482 | 23,992 | 78,594 |
2003 | 10,755 | 6,618 | 30,611 | 14,064 | 1,655 | 25,646 | 89,349 |
2004 | 13,237 | 9,100 | 33,092 | 14,064 | 1,654 | 33,092 | 104,239 |
2005 | 15,719 | 8,273 | 37,229 | 14,891 | 2,481 | 38,056 | 116,649 |
2006[31] | 18,201 | 10,755 | 43,020 | 18,200 | 2,482 | 45,501 | 141,600 |
2007[32] | 23,992 | 12,409 | 48,811 | 18,201 | 3,309 | 45,502 | 156,000 |
2008 | 25,646 | 12,410 | 49,639 | 18,200 | 1,655 | 47,156 | 154,706 |
2009 | 28,128 | 11,582 | 43,020 | 14,892 | 2,482 | 43,847 | 143,951 |
2010[38] | 33,919 | 16,546 | 57,084 | 19,028 | 1,654 | 57,911 | 189,800 |
2011 | 33,919 | 17,374 | 56,256 | 19,028 | 1,655 | 58,738 | 186,970 |
2012 | 34,747 | 17,373 | 57,084 | 17,373 | 1,655 | 57,083 | 185,315 |
2013 | 33,919 | 16,546 | 67,839 | 18,201 | 2,481 | 64,530 | 203,516 |
2014 | ? | 18,600[39] | ? | ? | ? | ? | ? |
2015 | ? | 22,058[40] | ? | ? | ? | ? | 235,600[38] |
2016[33][34] | 43,440 | 21,174[40] | 130,320 | 52,128 | ? | ? | 342,416 |
2017 | ? | 25,797[40] | ? | ? | ? | ? | 581,321[41] |
2018 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | 634,700[41] |
1960–2018 | 356,879+ | 274,298+ | 635,804+ | 249,852+ | 25,645+ | 541,054+ | 4,043,926+ |
Diskrétní zařízení
Rok | Diskrétní tranzistory | Dioda | Celkový | ||
---|---|---|---|---|---|
Napájení | Malý signál | Celkový | |||
1954–1956[43] | ? | ? | 28 | ? | 28+ |
1957[43] | ? | ? | 30 | ? | 30+ |
1958–1962 | ? | ? | ? | ? | ? |
1963[43] | ? | ? | 303 | ? | 303+ |
1964–1965 | ? | ? | ? | ? | ? |
1966[44] | ? | ? | 968 | ? | 968+ |
1967[44] | ? | ? | 881 | ? | 881+ |
1968[44] | ? | ? | 997 | ? | 997+ |
1969[43] | ? | ? | 1,249 | ? | 1,249+ |
1970[44] | ? | ? | 914 | ? | 914+ |
1971[43] | ? | ? | 881 | ? | 881+ |
1972–2001 | ? | ? | ? | ? | ? |
2002 | ? | ? | ? | ? | 232,472 |
2003 | ? | ? | ? | ? | 245,708 |
2004 | ? | ? | ? | ? | 287,901 |
2005 | ? | ? | ? | ? | 290,382 |
2006[31] | ? | ? | ? | ? | 321,820 |
2007[32] | ? | ? | ? | ? | 356,566 |
2008 | ? | ? | ? | ? | 324,301 |
2009 | ? | ? | ? | ? | 289,555 |
2010 | 53,000[45] | ? | 53,000+ | ? | 371,458 |
2011 | 45,000 | 110,000 | 155,000 | 143,000 | 356,000 |
2012 | ? | ? | ? | ? | 345,812 |
2013 | 44,000 | 103,000 | 147,000 | 146,000 | 358,000 |
2014 | 48,000 | 109,000 | 157,000 | 154,000 | 380,000 |
2015[38] | 52,000 | 107,000 | 159,000 | 150,000 | 372,000 |
2016[33] | 53,300 | ? | 53,300+ | ? | 382,272 |
2017 | 58,100 | ? | 58,100+ | ? | 58,100+ |
2018 | 62,800 | ? | 62,800+ | ? | 62,800+ |
1954–2018 | 416,200+ | 429,000+ | 851,451+ | 593,000+ | 5,041,398+ |
Regiony
Odbyt
Výrobci se sídlem v následujících regionech jsou vedoucími prodejci v EU čistá hra, IDM (integrovaná výroba zařízení), báječná výroba a OSAT (outsourcing výroby a testování polovodičů) odvětví.[29]
Hodnost | Slévárna | IDM | Fabless | OSAT |
---|---|---|---|---|
1 | Tchaj-wan | Spojené státy | Spojené státy | Tchaj-wan |
2 | Spojené státy | Jižní Korea | Tchaj-wan | Spojené státy |
3 | Čína | Japonsko | Čína | Čína |
4 | Izrael | Evropská unie | Evropská unie | Singapur |
5 | Jižní Korea | Tchaj-wan | Japonsko | Japonsko |
Upozorňujeme, že výrobci se sídlem ve Spojených státech mají výrobní závody po celém světě, včetně více než 50% v USA Amerika, 39% v Asia-Pacific regionu (včetně 9% v Japonsku) a 9% v Evropě.[29]
Patenty
Držitelé patentů z následujících zemí vyrobili od roku 2005 nejvyšší počet ročních patentů na polovodiče na celém světě.[46]
Hodnost | Země | Patenty (est.) |
---|---|---|
1 | Japonsko | 30,500 |
2 | Jižní Korea | 13,500 |
3 | Spojené státy | 9,500 |
4 | Tchaj-wan | 4,000 |
5 | Čína | 3,500 |
6 | Německo | 2,500 |
Viz také
- Automatizace elektronického designu
- Seznam závodů na výrobu polovodičů
- Slévárenský model
- Konsolidace polovodičů
- Výroba polovodičových součástek
- Zařízení na výrobu polovodičů
- Asociace polovodičového průmyslu
- Polovodičový průmysl v Indii
- Polovodičový průmysl na Tchaj-wanu
- Počet tranzistorů
Poznámky
- ^ Dříve Hyundai Electronics.
- ^ Získané Paměť Elpida a Powerchip.
- ^ Dříve NEC Electronics.
- ^ Získané Chartered Semiconductor Manufacturing.
Reference
- ^ A b C d E „Polovodiče - další vlna“ (PDF). Deloitte. Dubna 2019. Citováno 11. října 2019.
- ^ „Roční nárůst prodeje polovodičů o 21,6 procenta, poprvé 400 miliard dolarů“. Asociace polovodičového průmyslu. 5. února 2018. Citováno 11. října 2019.
- ^ „Power Electronics: a Strategy for Success“ (PDF). Vláda Spojeného království. Oddělení pro obchod, inovace a dovednosti. Říjen 2011. Citováno 11. října 2019.
- ^ „Globální trh spotřební elektroniky do roku 2020 dosáhne 2,9 bilionu USD - průzkum trhu s perzistencí“. PR Newswire. Průzkum trhu s perzistencí. 3. ledna 2017. Citováno 11. října 2019.
- ^ „IT Industry Outlook 2019“. CompTIA. Ledna 2019. Citováno 11. října 2019.
- ^ „Globální tržby elektronického obchodování vzrostly na 29 bilionů dolarů“. Konference OSN o obchodu a rozvoji. 29. března 2019. Citováno 13. října 2019.
- ^ Golio, Mike; Golio, Janet (2018). RF a mikrovlnná trouba pasivní a aktivní technologie. CRC Press. p. 18–2. ISBN 9781420006728.
- ^ „1960 - Demonstrace tranzistoru oxidu kovu Semiconductor (MOS)“. Křemíkový motor. Muzeum počítačové historie.
- ^ „Kdo vynalezl tranzistor?“. Muzeum počítačové historie. 4. prosince 2013. Citováno 20. července 2019.
- ^ Lamba, V .; Engles, D .; Malik, S. S .; Verma, M. (2009). "Kvantový transport v křemíkovém dvoubranovém MOSFETu". 2009 2. mezinárodní workshop o elektronových zařízeních a polovodičových technologiích: 1–4. doi:10.1109 / EDST.2009.5166116. ISBN 978-1-4244-3831-0. S2CID 10377971.
- ^ Gilder, George (1990). Mikrokosmos: Kvantová revoluce v ekonomice a technologii. Simon a Schuster. str.88 -9. ISBN 9780671705923.
- ^ A b C „13 Sextillion & Counting: The Long & Winding Road to the most Frequently Made Made Human Artifact in History“. Muzeum počítačové historie. 2. dubna 2018. Citováno 28. července 2019.
- ^ Baker, R. Jacob (2011). CMOS: Návrh obvodu, rozložení a simulace. John Wiley & Sons. p. 7. ISBN 978-1118038239.
- ^ Zaměstnanci, ReportLinker. "Výhled na trh Global Semiconductor 2022. “ 13. ledna 2016. 19. února 2016.
- ^ A b „Tržby z prodeje polovodičů na celém světě od roku 1987 do roku 2020 (v miliardách amerických dolarů)“. Statista. 4. července 2019. Citováno 11. října 2019.
- ^ „Celosvětový prodej čipů dosáhl v roce 2007 255,6 miliard dolarů“. Asociace polovodičového průmyslu. 1. února 2008. Citováno 11. října 2019.
- ^ „Roční nárůst prodeje polovodičů o 21,6 procenta, poprvé 400 miliard dolarů“. Asociace polovodičového průmyslu. 5. února 2018. Citováno 29. července 2019.
- ^ „Global Power Semiconductor Market 2017-2018 to 2023: Analysis by material, Component, industry and region“. Obchodní drát. Výzkum a trhy. 2. října 2018. Citováno 11. října 2019.
- ^ Woodall, Jerry M. (2010). „Non-Silicon MOSFET Technology: A Long Time Coming“. Základy III-V polovodičových MOSFETů. Springer Science & Business Media. p. 1. ISBN 9781441915474.
- ^ „Výkonové tranzistory dosáhnou dalšího prodejního rekordu po skončení růstové bubliny“. IC Insights. 14. května 2019. Citováno 11. října 2019.
- ^ A b C d E F G h Schwierz, Frank; Wong, Hei; Liou, Juin J. (2010). Nanometer CMOS. Pan Stanford Publishing. p. 6. ISBN 9789814241083.
- ^ A b Asthana, Rajiv; Kumar, Ashok; Dahotre, Narendra B. (2006). Věda o zpracování a výrobě materiálů. Elsevier. p. 488. ISBN 9780080464886.
- ^ A b C d E Veendrick, Harry (2000). "Předmluva k prvnímu a druhému vydání". Integrované obvody CMOS Deep-Submicron: Od základů po ASIC (PDF) (2. vyd.). Kluwer Academic Publishers. ISBN 9044001116.
- ^ A b Manners, David (14. listopadu 2018). „Deset nejlepších (+5) polovodičových společností 2018“. Týdenní elektronika. Citováno 15. června 2019.
- ^ „Top 25 2011 Semiconductor Sales Ranking“. IC Insights. 5. dubna 2012. Citováno 9. července 2019.
- ^ A b C d E „Sledování 10 nejlepších lídrů v oblasti prodeje polovodičů za více než 26 let“. Průzkum trhu polovodičů. IC Insights. 12. prosince 2011.
- ^ „CELOSVĚTOVÍ VÝROBCI IC“ (PDF). Smithsonian Institution. 1997. Citováno 10. července 2019.
- ^ A b „Trendy osmdesátých let v polovodičovém průmyslu“. Muzeum historie polovodičů v Japonsku. Citováno 10. července 2019.
- ^ A b C „ZA HRANICE: GLOBÁLNÍ SEMIKONDUKTOROVÝ HODNOTOVÝ ŘETĚZEC“ (PDF). Asociace polovodičového průmyslu. Květen 2016. Citováno 10. července 2019.
- ^ A b C Bahai, Ahmed (2015). „Inovace v výkonové elektronice“ (PDF). SEMICON West. Texas Instruments. Citováno 23. října 2019.
- ^ A b C „Dodávky polovodičových jednotek v roce 2016 překročí jeden bilion zařízení“. IC Insights. 18. února 2014. Citováno 15. října 2019.
- ^ A b C d „Dodávky polovodičových jednotek v roce 2017 překročí jeden bilion zařízení“. IC Insights. 17. února 2015. Citováno 15. října 2019.
- ^ A b C Manners, David (10. března 2017). „Semi jednotky zasáhnou bilion příští rok“. Týdenní elektronika. Citováno 15. října 2019.
- ^ A b „Výzkumná zpráva o průmyslovém odvětví integrovaných obvodů v Číně, 2018–2022: V roce 2017 dosáhla prodejní hodnota místních IC společností přibližně 80,15 miliard USD“. GlobeNewswire. 8. května 2018. Citováno 15. října 2019.
- ^ A b Port, Otis (9. prosince 1996). „Silicon Age? Je to jen Dawning“. Bloomberg News. Citováno 15. října 2019.
- ^ A b C d E „MOS Memory Market“ (PDF). Společnost Integrated Circuit Engineering Corporation. Smithsonian Institution. 1997. s. 1-7. Citováno 16. října 2019.
- ^ „Trendy trhu s pamětí MOS“ (PDF). Společnost Integrated Circuit Engineering Corporation. Smithsonian Institution. 1998. Citováno 16. října 2019.
- ^ A b C d McGrath, Dylan (8. března 2016). „Dodávky polovodičů do 1 bilionu jednotek v roce 2018“. EE Times. Citováno 15. října 2019.
- ^ Roos, Gina (4. února 2015). „Trh s mikrokontroléry nadále posiluje“. Zprávy EPS. Citováno 26. října 2019.
- ^ A b C „Prodej mikrokontrolérů stoupá, říká IC Insights“. Specifikátor Eectronic. 13. září 2018. Citováno 29. října 2019.
- ^ A b „Globální a Čína trhy s integrovaným obvodem v hodnotě 578 miliard USD, 2014–2018 a 2019–2023“. PR Newswire. Výzkum a trhy. 5. června 2019. Citováno 24. října 2019.
- ^ „Globální diskrétní dodávky polovodičů podle typu 2011–2020“. Statista. Citováno 15. října 2019.
- ^ A b C d E Butrica, Andrew J. (2015). „Kapitola 3: Úloha NASA ve výrobě integrovaných obvodů“. V Dick, Steven J. (ed.). Historické studie ve společenských dopadech kosmických letů (PDF). NASA. 149–250. ISBN 978-1-62683-027-1.
- ^ A b C d Pracovníci výroby a údržby elektronických přijímacích elektronek a tranzistorů v závodě RCA Corporation. Tarifní komise Spojených států. 1971. s. A-15.
- ^ Clarke, Peter (24. června 2011). „Trh výkonových tranzistorů má v roce 2011 růst o 9%“. EE Times. Citováno 29. října 2019.
- ^ „Světová zpráva o duševním vlastnictví“ (PDF). Světová organizace duševního vlastnictví. 2015. s. 78. Citováno 8. července 2019.