Home / BUSINESS ANALYTIC / เพราะอะไร เซมิคอนดักเตอร์ ถึงขาดแคลน เบื้องหลังความซับซ้อนที่หลายคนไม่รู้

เพราะอะไร เซมิคอนดักเตอร์ ถึงขาดแคลน เบื้องหลังความซับซ้อนที่หลายคนไม่รู้

การขาดแคลนสารกึ่งตัวนำ (เซมิคอนดักเตอร์ : Semiconductor) กำลังคุกคามอุตสาหกรรมรถยนต์และบริษัทเทคโนโลยียักษ์ใหญ่อย่างหนัก นี่เหมือนสัญญาณระฆังเตือนถึงกรุงวอชิงตัน กรุงบรัสเซลส์ ไปจนถึงกรุงปักกิ่ง พร้อมภาวะวิกฤตที่เพิ่มขึ้นถึงความถามพื้นฐานของผู้ดูแลกำกับนโยบาย กลุ่มลูกค้า และนักลงทุน ว่าทำไมเราถึงไม่สามารถผลิตมันเพิ่มได้ ?

คำตอบนั้นมีทั้งแบบง่าย ๆ และซับซ้อน ในมุมแบบง่ายนั้นเหตุผลก็เพราะว่าการทำชิปนั้นยากจนน่าเหลือเชื่อ และใช้เวลานาน ขณะที่ในมุมที่ซับซ้อนกว่านี้เหตุผลก็เพราะว่าการที่จะสร้างโรงงานหล่อ เซมิคอนดักเตอร์ นั้นใช้เวลาหลายปีพร้อมเงินหลายพันล้านดอลลาร์สหรัฐในการสร้าง ท่ามกลางสภาพเศรษฐกิจที่โหดร้ายมีโอกาสที่คุณจะพ่ายแพ้ ถ้าความชำนาญของคุณกลายเป็นจุดเล็กน้อยเท่านั้นที่อยู่ด้านหลังคู่แข่งทั้งหลาย นายเคร็ก อาร์. บาร์เร็ตต์ อดีต CEO ของ Intel Corp. หนึ่งในยักษ์ใหญ่ด้านนี้บอกว่า ไมโครโปรเซสเซอร์ของบริษัทของเขาเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่ซับซ้อนที่สุดที่เคยถูกทำโดยมนุษย์

และนี่คือเหตุผลว่าทำไมประเทศจำนวนมากบนโลกยากจะบรรลุการผลิต เซมิคอนดักเตอร์ ด้วยตัวเองจนเพียงพอ นโยบายสำคัญลำดับต้น ๆ ของประเทศจีนคือการบรรลุความเป็นอิสระในอุตสาหกรรมนี้ภายใน 5 ปี ขณะที่ประธานาธิบดีโจ ไบเดน ก็สัญญาว่าจะสร้างห่วงโซ่อุปทานที่แข็งแกร่งของอเมริกาเพื่อกระตุ้นการผลิตภายในประเทศ และแม้แต่สหภาพยุโรปก็กำลังครุ่นคิดถึงการจะผลิตชิปด้วยตัวเองอยู่เช่นกัน

การผลิตชิปโดยทั่วไปจะใช้เวลามากกว่า 3 เดือน และเกี่ยวข้องกับโรงงานขนาดใหญ่ ห้องที่ใช้ผลิตต้องไม่มีฝุ่นละออง มีเตาหลอม เลเซอร์ และรวมไปถึงการลงทุนเครื่องจักรจำนวนหลายล้านดอลลาร์สหรัฐ โดยมีเป้าหมายสำคัญคือการเปลี่ยนผ่าน แผ่นเวเฟอร์ซิลิกอน ไปสู่เครือข่ายนับล้านของสวิตซ์เล็ก ๆ ที่เรียกว่าทรานซิสเตอร์ ซึ่งเป็นรูปแบบพื้นฐานของวงจรไฟฟ้าที่สุดท้ายแล้วจะถูกนำไปใช้ใน โทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์ รถยนต์ อุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน รวมไปถึงอุปกรณ์สำหรับธุรกิจโทรคมนาคม

โดยบริษัทผลิตชิปต้องใช้ความพยายามในการนำเจ้าทรานซิสเตอร์จำนวนมากเข้ามาประกอบบนชิปเพื่อปรับปรุงขีดความสามารถและประสิทธิภาพที่สูงขึ้น ไมโครโปรเซสเซอร์ ตัวแรกของทาง Intel คือ 4004 ซึ่งถูกปล่อยออกสู่ตลาดเมื่อปี 1971 ในนั้นบรรจุทรานซิสเตอร์อยู่ประมาณ 2,300 ตัว บนขนาดของชิปที่ 10 ไมครอน แต่ความเป็นผู้นำในด้านนี้ของ Intel ต้องจบลงในช่วงระหว่างปี 2015-2020 เมื่อทางบริษัท Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. และ Samsung Electronics Co. เริ่มสามารถสร้างชิปและทรานซิสเตอร์ที่ดีกว่าบนขนาด 5 นาโนเมตร (เพื่อเปรียบเทียบให้เห็นภาพขนาดเส้นผมเฉลี่ยของมนุษย์อยู่ที่ 100,000 นาโนเมตร)

สะอาดกว่าห้องผ่าตัด

ก่อนที่คุณจะจับเจ้าซิลิกอนใส่ลงไปในชิป คนในโรงงานผลิตจำเป็นต้องทำความสะอาดห้องเสียก่อน เพราะแค่ฝุ่นเล็กน้อยก็เพียงพอจะทำให้เกิดความเสียหายหลายล้านดอลลาร์สหรัฐได้ เพราะฉะนั้นในห้องผลิตชิปจึงต้องไม่มีฝุ่นเลย การรักษาสภาพแวดล้อมภายในเป็นเรื่องสำคัญ ภายในห้องจำเป็นที่จะต้องมีที่กรองอากาศ และจะมีคนทำงานเพียง 1-2 คนเท่านั้นในแต่ละสายการผลิต พวกเขาจะต้องใส่ชุดคลุมตั้งแต่หัวจรดเท้า นี่คือเบื้องหลังความน่าเหลือเชื่อและอัจฉริยะในการพัฒนาอุตสาหกรรมนี้ที่หลายคนไม่รู้

ที่สำคัญซิลิกอนมนุษย์จะสัมผัสไม่ได้และไม่สามารถโดนอากาศได้ด้วย พวกมันจะเดินทางโดยอยู่ในตู้ที่จะส่งไปมาระหว่างเครื่องจักร ชิป นั้นประกอบไปด้วยชั้นของวัตถุดิบกว่า 100 ชั้น ซึ่งจะซ้อนกันในรูปแบบโครงสร้างสามมิติที่ซับซ้อนที่จะเชื่อมทรานซิสเตอร์ตัวเล็ก ๆ ทั้งหมดเข้าหากัน โดยเครื่องจักร (บริษัทที่ทำหลัก ๆ มี Applied Materials Inc., Lam Research Corp. และ Tokyo Electron Ltd.) จะต้องจัดการกับตัวแปรมากมายเช่น อุณหภูมิ แรงกด ประดุจไฟฟ้า และสนามแม่เหล็ก เพื่อทำให้สิ่งนี้เกิดขึ้น

หนึ่งในขั้นตอนที่ยากมาก ๆ ของส่วนนี้คือกระบวนการพิมพ์ (ซึ่งขั้นตอนนี้ใช้เครื่องจักรของ ASML Holding NV.) อุปกรณ์ที่ถูกใช้จะต้องเบาเพื่อเผาไหม้วัตถุดิบให้อยู่บนซิลิกอน รูปแบบเหล่านี้สุดท้ายแล้วจะกลายเป็นทรานซิสเตอร์ สิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นในระดับที่เล็กมาก บนวิธีการที่ทำมันโดยใช้แสงอัลตราไวโอเลตในระดับสูงสุด ซึ่งปกติจะเกิดในธรรมชาติเท่านั้น เพื่อที่จะสร้างสิ่งเหล่านี้จำเป็นต้องมีการควบคุมสภาพแวดล้อม

ที่มา : Bloomberg

#ซิลิกอน #เซมิคอนดักเตอร์ #Semiconductor #ชิป #thebusinessplus