הביקוש להליום צפוי כמעט להכפיל את עצמו עד 2035, בעיקר כתוצאה מהצמיחה המהירה של תעשיית השבבים ועליית היישומים הטכנולוגיים המתקדמים כמו בינה מלאכותית (AI).

דו"ח חדש של IDTechEx הדגיש את תפקידו הקריטי של ההליום בתהליכי קירור ותהליכים אינרטיים במהלך ייצור שבבים, בהם אין חלופות קיימות. הביקוש צפוי לעלות באופן משמעותי ככל ששוק השבבים העולמי, אשר לפי תחזיות ארגון הסטטיסטיקה של הסחר בשבבים העולמי צפוי לצמוח ב-13.1% ב-2024, יענה על הצרכים של AI וטכנולוגיות נוספות. עם זאת, הביקוש הגובר עשוי להפעיל לחץ על רזרבות ההליום העולמיות, שכבר מושפעות מתחומים כמו מחשוב קוונטי, טלקומוניקציה, תעשיית החלל ורכבים חשמליים. למרות שתוכניות להגדלת ייצור הליום קיימות בקטר וברוסיה, מתחים גיאופוליטיים מציבים סיכונים לאספקה יציבה.

למה זה חשוב לי?

לשווקים: ניווט בגלים העולים.

משקיעים צריכים לעקוב אחר שרשרת האספקה של הליום, במיוחד לאור חשיבותו הגדלה בתעשיות הטכנולוגיה המתקדמות. יצרנים גדולים כמו Air Products, Linde, Air Liquide ו-Zephyr Solutions עשויים לראות שינויים משמעותיים במעמדם בשוק, בהשפעת עליות בייצור וסיכונים גיאופוליטיים אפשריים.

התמונה הגדולה: הגיבור הבלתי מוערך של הטכנולוגיה בסיכון.

ההליום אינו רק למילוי בלונים למסיבות – הוא אבן יסוד בטכנולוגיה המודרנית. עם מכירות של הליום בדרגת A ובמצב גזי בארה"ב שהגיעו ל-2.8 מיליארד רגל מעוקב בשנת 2023 בשווי של כ-1.1 מיליארד דולר, לפי הסקר הגיאולוגי של ארה"ב, תפקידו של ההליום בטכנולוגיה ובתעשייה בלתי ניתן להחלפה. עם זאת, הבטחת אספקתו לאור חוסר הוודאות הגיאופוליטי תהיה קריטית לשמירה על המשך הפיתוחים הטכנולוגיים בעולם.

הפוסט הביקוש להליום צפוי להכפיל את עצמו עד 2035 בזכות תעשיית השבבים הופיע לראשונה ב-Chiportal.

שוק מפעלי ייצור השבבים צפוי להגיע ל-231.5 מיליארד דולר בעולם עד 2032, עם צמיחה שנתית ממוצעת של 8.1%, על פי מחקר שפרסמה חברת Allied Market Research שכותרתו "Semiconductor Foundry Market by Node Type and Application: Global Opportunity Analysis and Industry Forecast, 2023–2032

הצמיחה הצפויה נובעת משימוש גובר באלקטרוניקה צרכנית ובטכנולוגיית אינטרנט של דברים (IoT). עם זאת, מורכבויות בייצור מגבילות את השוק. פלח השוק של צמתל 7/5 ננומטר החזיק בנתח השוק הגדול ביותר ב-2022 וצפוי להמשיך להוביל עד 2032 הודות לגודל הקטן, הגמישות והשימוש באלקטרוניקה שונה.

אלקטרוניקה צרכנית היא פלח השוק הגדול ביותר, עם כשליש מההכנסות ב-2022, הנובע מהביקוש לסמארטפונים. צפוי לראות את אחוז הצמיחה השנתית הממוצעת הגבוה ביותר של 8.9% עד 2032. צפון אמריקה החזיקה בנתח השוק הגדול ביותר ב-2022 עם מעל 40% מההכנסות, אך אירופה צפויה לראות את הצמיחה המהירה ביותר של 9.1% בממוצע לשנה עד 2032.

השחקנים העיקריים כוללים את TSMC, סמסונג פאונדריז וגלובל פאונדירז. אסטרטגיות כמו השקת מוצרים חדשים תעזור להם לשמור על הדומיננטיות.

הפוסט שוק מפעלי ייצור השבבים צפוי להגיע ל-231.5 מיליארד דולר בעולם עד 2032, עם צמיחה שנתית ממוצעת של 8% הופיע לראשונה ב-Chiportal.

ההוצאות על ציוד לייצור פרוסות שבבים צפוי לגדול השנה ב-133% לעומת 2009, והוא צפוי לגדול ב-18% נוספים בשנת 2011, כך עולה מתחזית של קבצת הסחר SEMI.
הקיבולת המותקנת בכל מפעלי הייצור בעולם, למעט discrete, צפויה לגדול ב-7% ב-2010, וב-8% נוספים בשנת 2011, נכתב בדוח של SEMI. הדוח צופה כי ההוצאות על הקמת מפעלים יגדלו ב-125% בשנת 2010 וב-22% נוספים ב-2011.
למעלה מ-150 פרויקטי מפעלים חדשים ב-2010-2011 יהיו שווים כ-83 מיליארד דולר בהוצאות על ציוד. המעקב אחר הפרויקטים כולל כאלו הנמצאים בבניה וכן הוצאות על ציוד בקנה מידה גדול, מפעלי ייצור בכמויות קטנות, מפעלי MEMS ומפעלי discrete לרבות מפעלי LED.
מחברי הדוח זיהו 54 פרויקטי בניה בתהליך ב-2010, משמעות הדבר 4.5 מיליארד דולר בהוצאות בניה. כמחצית מהפרויקטים הללו הם מפעלי LED, רובם בסין. בשנת 2011 ייבנו פחות פאבים אבל הם יהיו גדולים יותר, ובבניה יושקעו כ-5.5 מיליארד דולר.
ההוצאות על ציוד לייצור שבבים יגדלו ב-133% ב-2010 ויגיעו לסך של 34 מיליארד דולר. ההוצאה על רכישת ציוד תגדל ב-18% נוספים ותגיע ל-39 מיליארד דולר ב-2011, ובכך תעבור את השיא של 2007.
כ-22 מפעלי שבבים צפויים לפתוח את דלתותיהם ב-2010, כמחציתם מפעלי LED עוד 28 מפעלים צפויים להתחיל בייצור בשנה הבאה, לרבות ארבעה מפעלי שבבי זכרון. עד סוף 2010, הקיבולת העולמית של ייצור שבבים לרבות discrete צפויה לגדול ב-14.4% שווה ערך של פרוסות 200 מילימטר לחודש. הקיבולתצפוי ה לגדול ב-8% ב-2011 ותגיע ל-15.8 מיליון שווי ערך של פרוסות שבבים בקוטר 200 מילימטר לחודש.
מגזר הזכרון אחראי לנתח הגדול ביותר של הקיבולת –כ-41%, מגזר ייצור השבבים אחראי ל-26% מכל השבבים ב-2011.

הפוסט מחלקת המחקר של איגוד SEMI: כ-150 פרויקטי ייצור שבבים יניעו את ההוצאות על ציוד בשנים 2010-2011 הופיע לראשונה ב-Chiportal.

ירידת מחירי פרוסות השבבים ברבעון השני של 2010 היתה מנוגדת למגמת עליית המחירים וההקצאות ברבעונים הקודמים. כך עולה מסקר שערך איגוד ה- Global Semiconductor Alliance ) GSA) – מלכ"ר המקדם ותומך בשרשרת האספקה בענף השבבים.

המחיר החציוני של פרוסות CMOS בקוטר 200  מילימטרים נפלה ב-9.5% לעומת הרבעון השלישי בעוד מחירה של פרוסת 300 מילימטרים נותר ללא שינוי ועומד על 3,200 דולרים.
המשתתפים בסקר גם דיווחו על ירידה בעלות המסכות (mask set) לפרוסות ה-CMOS  בקוטר 200 מילימטר, כאשר המחיר החציוני ירד ב-12% לעומת הרבעון הראשון, לאחר שני רבעונים של עליה. המחיר החציוני של מסכות לפרוסות 300 מילימטר נשאר ללא שינוי כפי שהיה במהלך שלושה רבעונים נוספים, נמסר מה-GSA.
גם כמה עלויות אריזה קטנו ברבעון השני, לדוגמה עלות אריזות QFN ירדה ב-5.3%. סקר התנאים ברבעון השני נכתב בדו"ח ובו תחזית ייצור הפרוסות והתמחור לרבעון השלישי המכסה את עלויות המסכות החלמ שלב הפיתוח, הנדסת התהליך, מספר שכבות המתכת, מספר שכבות ה- poly ותהליכים נוספים.

הפוסט GSA: מחירי פרוסות השבבים ירדו ברבעון השני הופיע לראשונה ב-Chiportal.

ARM, מפתחת פתרונות IP (קניין רוחני) טכנולוגיים לתעשיית האלקטרוניקה, והיצרנית הגדולה בעולם של שבבים -TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) הכריזו על הסכם ארוך טווח המקנה ל-TSMC גישה למגוון רחב של מעבדי ARM ומאפשר את הפיתוח שלIP  פיסי של ARM על הטכנולוגיות המתקדמות של TSMC. ההסכם תומך בלקוחות של שתי החברות במטרה להשיג SoCs (Systems-on-Chip) ממוטבות המבוססות על מעבדי ARM, ומכסה קשת רחבה של צמתי תהליך עד 20 ננומטר.

ההסכם מאפשר ל-TSMC למטב את היישום של מעבדי ARM על טכנולוגיות התהליך של TSMC, לרבות משפחת המעבדים ARM Cortex ומארג התחברות פנימית CoreLink עבור פרוטוקולי AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture). בנוסף קובע ההסכם שותפות ארוכת טווח עם ARM לצורך פיתוח של IP פיסי, לרבות מוצרי זיכרון וספריות תאים סטנדרטיים המיועדים לתהליכי 28 ננומטר ו-20 ננומטר המתקדמים של TSMC.

"חתימת ההסכם הינה ציון דרך חשוב בתעשיית המוליכים למחצה, כיוון שהיא קובעת קשר ארוך טווח עם מבט אל העתיד בין שתיים מהחברות המובילות בענף", מסביר מייק אינגליס, סמנכ"ל בכיר ומנהל חטיבת מעבדים ב-ARM. "שיתוף הפעולה בין ARM ו-TSMC יאפשר פיתוח של SoCs מבוססות מעבדי ARM וימנף את הטכנולוגיות המתקדמות של שתי החברות".

ARM ו-TSMC ישתפו פעולה ביצירת יישומי ליבות מעבד ממוטבים עם טכנולוגיית TSMC לשם השוואת הספק, ביצועים ושטח מיטביים. היישומים האופייניים ייועדו למגזרי שוק ממוקדי צרכן כדוגמת מחשוב נייד ואלחוטי, מחשבי לוח ומחשוב ברמות ביצועים גבוהות.

"אנחנו סבורים כי יוזמתנו המשותפת תגדיל את ערכה של ה-Open Innovation Platform (פלטפורמת חדשנות פתוחה) שלנו, המעצימה חדשנות בכל שרשרת האספקה", אומר ד"ר פו-צ'יין הסו, סגן נשיא חטיבת פלטפורמות הטכנולוגיה והתכנון וראש חטיבת מו"פ ב-TSMC. "השילוב של ה-IP המוביל בתעשייה מבית ARM עם יכולות הייצור והטכנולוגיות המתקדמות של TSMC מספק ללקוחות שתי החברות יתרונות משמעותיים ביצירת יישומי מוליכים למחצה מתקדמים".

הפוסט ARM ו-TSMC חותמות על הסכם שותפות ארוך טווח הופיע לראשונה ב-Chiportal.

באירוע סמיקון ווסט האחרון, מרבית יצרני הכלים פטרו את הצורך במעבר לדור הבא של פרוסות בקוטר 450 מ"מ בטענה שזו תהיה טכנולוגיה יקרה מדי אך הם עשויים להתקל בהצעה שלא יוכלו לסרב לה מצד מפעלי השבבים הגדולים.
במהלך האירוע שהתקיים באמצע חודש יולי לא היו הכרזות גדולות הקשורות בטכנולוגיה זו, לפחות לא על פני השטח, אף היו תנודות באוויר לפיהן הטכנולוגיה צוברת תאוצה. רבים מהגלים הללו היו בגדר שמועות, אחרים בגדר הערכות ואחרים – ניחושים מושכלים.

מלבד לערפילית שריחפה באוויר, יש גם פריצות דרך אפשרויות בטכנולוגית 450 מ"מ. ישנה תוכנית לחוקת עלויות בין התעשיה ויצרני הכלים לפאבים – צעד שיוכל להאיץ את חדירת הטכנולוגיה לשוק, וכמובן, SEMI חשפה לאחרונה תקנים חדשים ל-450 מ"מ.

כמה מהמומחים מסכימים שישנה התקדמות. סקוט קרמר, סגן נשיא לייצור בקונסורציום Sematech המוביל את התקן החדש אומר שטכנולוגית 450 מ"מ. גם בוב מקנייט, נשיא ומנכ"ל קרוסינג אוטומישן – יצרנית כלי אוטומציה למפעלי שבבים אמר כי "ישנה התעניינות רצינית ב-450 מ"מ בתעשיה". לדברי בריאן טראפס, מנהל השיווק הראשי ב-KLE-טנקור אמר שאין עדיין הזמנות לכלים עבור טכנולוגית 450 מ"מ בשלב זה אך ישנה תחושה שצפויההכרזה גדולה ברבעון או שניים הקרובים." טראפס לא פירט לאילו הכרזה הוא מתכוון אך בתעשיה סבורים שמדובר באחת הגדולות, קרוב לוודאי אינטל שתהיה מוכנה להכריז על אב טיפוס למפעל 450 מ"מ. אחרים סבורים שהפצצה תבוא מהכיוון ההפוך – שהתעשיה תוותר על הטכנולוגיה.

במשך זמן מה, עצרו ההכנות לתעשיה בשל העלות והתנגדות יצרני הכלים לפתח את המערכות החיוניות. כיום מרבית תומכי הטכנולוגיה – אינטל, סמסונג ו-TSMC – ידחפו את יצרני הכלים לעבר הדור הבא של קוטר הפרוסות. ליצרני השבבים לא תהיה ברירה, משום ששלוש החברות הללו מייצגות שיעור ניכר מתקציבי רכישת הכלים למפעלי ייצור שבבים.

האנליסטים מעריכים כי אב טיפוס של מפעל 450 מ"מ צפוי להיבנות בשנת 2012, ייצור ראשוני מתישהו בין 2015 ל-2018, אך כאמור יש כאלה שסבורים שהדבר לא יתרחש לעולם בגלל עלויות המו"פ הגבוהות.

עוד דיווחים מכנס סמיקון ווסט באתר Chiportal.co.il

• למרות העוינות העולמית – תעשיית השבבים העולמית מצדיעה לטכנולוגיה ישראלית  גם  ב2010  Semicon West
• בסמיקון ווסט מדווחים על התאוששות צפויה בענף הציוד לייצור שבבים
• סמיקון ווסט: מפת הדרכים של הליתוגרפיה מעוררת שאלות פתוחות

הפוסט סמיקון: שמועות על מעבר לפרוסות בקוטר 450 מ"מ הופיע לראשונה ב-Chiportal.

יבמ הדגימה טרנזיסטור בתדר 100 גיגהרץ שפותח במעבדות המחקר של יבמ. הטרנזיסטור מבוסס על ווייפרי גרפן בקוטר 2 אינטש, ופועל בטמפרטורת החדר.

טרנזיסטורי הRF מבוססי הגרפן אמורים להביס במהירותם את הטרניזסטורים המהירים ביותר בשיטת גליום ארסנייד, ולסלול את הדרך לאלקטרוניקה מהירה ומסחרית מבוססת פחמן.
"כבר נטענו טענות יוצאוד דופן באשר ליכולתו של הגרפן לשימושים יום יומיים בטרנזיסטורים, אך זו ההדגמה הראשונה של טרנזיסטור RF מבוסס גרפן שנבנה בתנאים הטכנולוגיים הרלוונטיים ובקנה המידה הנכון" אומר עמית יבמ פנדון אבוריס, האחראי על מאמצי פיתוח החומרים מבוססי פחמן במעבדות יבמ ביורקטאון הייטס, ניו יורק.

טרנזיסטורי הRF מגרפן נוצרו עבור סוכנות הפרויקטים המתקדמים של משרד ההגנה במסגרת תוכנית אלקטרוניקת פחמן ליישומי RF (CERA). קצב השידור מהיר פי 4 מההדגמות הקודמות. הטרניזסטרוים יצרו על הווייפר תוך שימוש בתהליך גידול גרפן התואם לתהליך שבו משתמשים בטרנזיסטורי סיליקון. CERA מתכננת לשלב את טרניזטורי הגרפן במקום טרנזיסטורי גליום ארסנייד המשמשים כיום במערכות התקשורת הצבאיות.

וויפר הגרפן נוצר באמצעות נטילת ווייפרים של פחמת סיליקון (SiC) הנמכר באורח מסחרי, ולאחר מכן שריפת שכבת הסיליקון העליונה בתהליך המכונה פירוק תרמי. התוצאה היתה שכבה בודדת של גרפן על פני השטח שאחרת היו רק מבודדים. לאחר מכן הוטבעו התבניות של טרניסטורי הגרפן באמצעות  ארכיטקטורת metal top-gate ולאחר מכן בודדה שכבת הגרפן במקומות הנדרשים לכך ע"י פולימר.

לטרנזיסטור הגרפן ביצועים חזקים פי 2 מאשר לסילקון בעל אותו אורך שערך (100 גיגהרץ בגרפן לעומת 40 גיגהרץ בסיליקון).

רוחב השער היה 240 ננומטר, גדול פי 10 מהשער הקטן ביותר האפשרי בטכנולוגיות הליטוגרפיה הקיימות (פחות מ-35 ננומטר). באמצעות ביצוע אופטימיזציה של התהליך כדי להגדיל את התעבורה ולהקטין אורך השער, מתכוונת יבמ להגדיל את מהירות טרנזיסטורי הגרפן עד ל-1 טרהרץ, המטרה של תוכנית CERA.

הפוסט יבמ הדגימה טרנזיסטור גרפן של 100 גיגהרץ הופיע לראשונה ב-Chiportal.

.

.

הפוסט אנליסטים: TSMC היא האינטל של אסיה הופיע לראשונה ב-Chiportal.

.

השוק למערכות ייצור שבבים בננוטכנולוגיה (nanofabrication) יצמחו בקצב שנתי של 10.4% בתקופה שבין 2009 ל-2014 ויגיעו ל-90.4 מיליארד דולר באותה שנה. כך קובע דוח של חברת המחקר Innovative Research and Products מסטנפורד, קליפורניה.

באותה תקופה, יגדל השוק לווייפרים של מוליכים למחצה לסך של 20.6 מיליארד דולר ב-2014.

שני השווקים הלו נפלו בשנתיים האחרונות. השוק לוויפרים ידע מכירות של 12.1 מיליארד דולר ב-2007 וצנח ל-11.4 מיליארד בשנת 2008 ול-10.7 מיליארד ב-2009. הוא צפוי לצמוח בלא פחות מ-9.3% בשנת 2010 שבה יסתכמו המכירות הצפויות בכ-11.7 מיליארד דולר.

ציוד הייצור הננו-טכנולוגי עמד בשנת 2007 על 67.9 מיליארד דולר, נפל ל-62.1 מיליארד ב-2008 ויפול שוב ב-2009 ל-55.1 מיליארד. שוק הציוד יצמח ב-10.7% ב-2010 ויגיע ל-61 מיליארד, אומרים אנליסטים בחברה. בסך הכל, הוציאו יצרני השבבים והאלטקרוניקה כ-80 מיליארד דולר ב-2007 ו-74 מיליארד ב-2008 על ווייפרים חומרים וציוד.

הציוד להסבת חומרי גלם לווייפרים של סיליקון מהווה כ-19% משוק הייצור (11.4 מיליארד דולר ב-2008), ציוד ליטוגרפיה מייצג 20% מהשוק (12.4 מיליארד דולר) טכנולוגית אור ומקורות קרינה לצורכי ליטוגרפיה בתעשית המוליכים למחצה מייצגים 9% מהשוק (5.6 מיליארד דולר ב-2008) ציוד בדיקה ועיבוד לרכיבי המוליכים למחצה מייצגים 17% מהשוק (10.56 מיליארד דולרים). מטרולוגיה היוותה 11% מהשוק ב-2008 עם ערך של 6.83 מיליארד דולר. שאר המערכות מהוות 6% מהשוק עם ערך של 3.73 מיליארד.

חברות המעורבות בייצור חומרים ננומטריים, מתקנים, מטרולוגיה וציוד בדיקות לתעשיות ה-IT והאלקטרוניקה, ידעו מכירות נמוכות יותר מ-80 מיליארד דולר ב-2007 ל-73.5 מיליארד דולר ב-2008, נתון המשקף את המיתון העולמי. ההוצאות למו"פ לצורך שיפור טכניקות ייצור וציוד הגיעו ל-7 מיליארד דולר לשנה.

ליטוגרפיה, לרבות תבניות וחומרי מגן, והמטרולוגיה הכרוכה בכך מייצגים 30-40% מכלל העלות של ייצור המוליכים למחצה. נתח זה תלוי  בתמהיל המוצרים, נפח הביקוש למעגלים מודפסים לכל תכנון, וגיל הציוד במפעל.

הפוסט שוק ציוד הייצור צפוי להגיע בשנת 2014 ל-90 מיליארד דולר הופיע לראשונה ב-Chiportal.

.

למרות שחברות שבבים אחדות הגדילו את ההוצאות על פאבים, לא צפוי גידול בקיבולת הפאבים בשנה הקרובה. כך עולה מדיווח של איגוד יצרניות השבבים SEMI. הדבר יכול להוביל לאספקה הדוקה יותר, מחסור ומחירים גבוהים יותר לשבבים אם הדרישה תגדל באורח משמעותי.

השקעות בפרויקטי מפעלי שבבים ב-2009 צפוי להגיע לכ-15.4 מיליארד דולר, הרמה הנוכה ביותר מזה למעלה מ-15 שנים, אומר כריסטיאן גרגור דיסלדורף, אנליסט בכיר למידע פאבים בקבוצת המחקר והסטטיסטיקה של SEMI. ההוצאות יגדלו ב-66% ל-25.7 מיליארד דולר ב-2010. בעוד כמה פאבים חדשים ייבנו, מרבית ההוצאות ישמשו לכישת ציוד חדיש לפאבים קיימים למטרת שידרוג טכנולוגי.

בנוסף, חברות השבבים סגרו פאבים של 200 מילימטרים. כ-49 מתקנים נסגרו או ייסגרו עד סוף 2010. בשנת 2009 הצטמקה קיבולת הייצור בכ-4-5%, אומרים ב-SEMI. ואולם כמה ספקיות שבבים בונים מפעלי 300 מילימטר, דבר שיתבטא בהגדלה של 4-5% בקיבולת הפאבים בשנת 2010. משמעות הדבר שנטו, לא יהיה גידול בקיבולת הייצור ב-2010.

אם הביקוש למוליכים למחצה יגדל וענף השבבים ימשיך להראות יציבות עקבית וצמיחה קלה, עשויים יצרני השבבים לשנות את תוכניותיהם ולהתחיל במהירות בניה של מפעלים חדשים.

לידיעה בנושא

הפוסט קיבולת מפעלי השבבים תישאר יציבה בשנת 2010 הופיע לראשונה ב-Chiportal.