Решение проблемы нехватки микросхем с помощью полупроводниковой экономики замкнутого цикла

Без постоянных поставок полупроводниковых материалов большое количество технологических секторов столкнулись бы с задержками производства, нехваткой поставок или, в крайнем случае, с внезапным прекращением выпуска продукции. В этом материале рассматривается, почему в настоящее время существует нехватка чипов, на какие компании это влияет и что экономика замкнутого цикла может дать для решения этой проблемы.
Самоизоляция означала спрос на устройства, но отсутствие спроса на автомобили
Полная функциональность миллионов продуктов зависит от компьютерных чипов, состоящих из полупроводников. Все, от цифровых продуктов и бытовой техники до смартфонов и видеоигр, нуждается в вычислительной мощности. В автомобилях передовая электроника встроена в современные парковочные камеры и системы управления двигателем.

В настоящее время существует массовая нехватка чипов.

Десятки микропроцессоров, необходимых для каждого нового автомобиля, оставляют производителей перед проблемой поиска поставщиков, поскольку они соперничают с рынками бытовой электроники за доступные поставки, что в процессе стимулирует высокий отраслевой спрос .

Ожидается, что нынешняя ситуация, которая обострялась в течение ряда лет, сохранится и в новом календарном году, поскольку возобновление производства чипов на полную мощность неизбежно потребует времени. Текущей нехватке полупроводников способствовал ряд факторов.

Последствия пандемии невозможно полностью оценить или количественно оценить.

Наблюдался резкий рост продаж устройств, поскольку люди оказались взаперти, а отсутствие потребности в автомобилях вынудило автопроизводителей сократить заказы. Это, в свою очередь, вынудило производителей чипов реорганизовать производство.

Еще до коронавируса индустрию чипов преследовали геополитические последствия; например, неопределенность, вызванная ростом напряженности между США и Китаем в их торговых отношениях.

Местное американское ноу-хау зашло в тупик из-за боязни поставок китайским вооруженным силам. Huawei, например, отреагировала на это накоплением запасов до введения торговых ограничений.

Доминируя в производстве чипов, Тайвань и Южная Корея являются своего рода монопольными производителями, на долю которых приходится 83% производства процессорных чипов в мире. Обслуживание крупнейших игроков, а именно Apple и Samsung, в качестве приоритетных клиентов с огромной покупательной способностью означает меньшее количество продуктов для других.

Также к спросу добавляется развертывание инфраструктуры 5G. В целом из-за задержек в полупроводниковой отрасли может потребоваться два года, чтобы исправить текущую ситуацию.

Влияние дефицита
Поскольку автомобильная промышленность внедряет своевременную доставку, чтобы избежать складирования запасных частей, она оказалась во власти поставок полупроводниковых материалов и микросхем.

Похожие истории
Что такое орган-на-чипе?
Включение в один чип устройств из нескольких материалов
Циркулярная экономика и электроника
Выяснилось, что эта отрасль страдала до Рождества 2020 года.

Вследствие нынешнего дефицита производство автомобилей либо замедлилось, либо было приостановлено растущим списком производителей, включая Daimler, Toyota, Ford и Volvo среди прочих. Jaguar Land Rover временно закрыл заводы из-за дефицита.

Будучи, пожалуй, крупнейшим в мире производителем компьютерных чипов, Samsung не может удовлетворить заказы своих клиентов, в то время как аналогичные проблемы испытывает Qualcomm, компания, ответственная за модемы и процессоры, являющиеся неотъемлемой частью многих ведущих потребительских гаджетов на рынке.

Экономика замкнутого цикла: переход от утилизации к переработке
Многие организации считают, что реализация эффективных инициатив в области полупроводниковой экономики замкнутого цикла необходима для устранения серьезного дисбаланса, который наблюдается в настоящее время, и для смягчения последствий глобального дефицита в будущем.

Однако возникает вопрос, можно ли это реализовать. Ключевым моментом является переход от утилизации к переработке ресурсов.

Восстановление бывших в употреблении деталей системы, сертифицированных по тому же стандарту, что и новые детали, является основной инициативой в условиях экономики замкнутого цикла, предотвращающей ненужные отходы.

Минимизация использования новых ресурсов при максимальной отдаче от материалов также является приоритетом при перепрофилировании продуктов на протяжении их жизненного цикла. Максимально возможное продление срока службы их продуктов является сильным стимулом.

Эти стратегии носят сквозной характер и будут интересны широкому кругу компаний.

Стремление создать более экологичное общество также является частью их повестки дня, корпорации инвестируют в стратегии переработки и повторного использования, когда материалы и продукты обретают новую жизнь.

Что касается материалов, было подсчитано, что 1 миллион смартфонов содержит эквивалент 15 кг палладия, 34 кг золота, 350 кг серебра и 16 000 кг меди, в то время как в нормальных условиях ок. 3–4% из 250 000 кремниевых пластин, ежедневно выпускаемых в производство, утилизируются.

Более обширная утилизация этих элементов могла бы быть привлекательной, если бы можно было сократить затраты, выброс токсичных загрязнителей и сбор отходов при этом. Арсенид галлия и дорогие материалы редкоземельных элементов (РЗЭ), широко используемые в производстве полупроводников, требуют эскалации их извлечения из переработки.

Микрочипы, Полупроводники, Производители автомобилей, Коронавирус

Изображение предоставлено: Jirik V/Shutterstock.com

Что касается вторичной переработки продукции, такие компании, как ASML и Nikon , разрабатывают передовые методы внедрения подходов к экономике замкнутого цикла с охватом и глубиной, которые будут способствовать будущему успеху и конкурентоспособности полупроводниковой промышленности.

Например, программа ASML Return4Reuse направлена ​​на повторное использование старого оборудования путем производства менее сложных чипов, обеспечивая при этом постепенное устойчивое использование материалов во всех процессах и цепочке создания стоимости за счет восстановленных продуктов.

Они заявляют, что в 2020 году они повторно использовали почти 4 миллиона кг материалов, чтобы они не превратились в отходы.

Требуется долгосрочное экологическое видение
Компания Nikon, которая также производит критически важные полупроводниковые литографические системы, активно участвует в трех направлениях сокращения, переработки и повторного использования.

Основополагающим элементом его подхода к реализации модели ресурсообращающегося общества в его долгосрочном экологическом видении является выкуп и частичное и частичное восстановление.

Это эффективное средство сокращения отходов. Энергосберегающие инициативы, такие как, например, замена проекционного объектива на месте, также были приняты, при этом обновление программного обеспечения, а не аппаратного обеспечения, приводит к долговечности литографической системы на объектах заказчика.

Чтобы открыть возможность устойчивого будущего, потенциал нехватки материалов требует более тщательного изучения, в то время как успех, вероятно, будет зависеть от программы экономики замкнутого цикла в отрасли полупроводниковых материалов.