מהם מוליכים למחצה ומדוע הם חיוניים לאלקטרוניקה?

מוליכים למחצה מתייחסים לחומרים המשמשים כמעט בכל ימינו מחשבים והם קצת שילוב בין מוליכים ומבודדים. רוב האנשים לא מקדישים יותר מדי מחשבה למה שנכנס אליו בניית מעבד מחשב או GPU, אבל כשזה מגיע לעולם המודרני, כמעט הכל מופעל על ידי שבבי מחשב, וללא מוליכים למחצה, העולם כפי שאנו מכירים אותו לא היה קיים.

מוליכים למחצה חיוניים ליצירת אלקטרוניקה מכיוון שהם מאפשרים לטכנולוגיה להיות אמינה, קומפקטית ובמחיר סביר. תחשוב אחורה על התקופה שבה נעשה שימוש בצינורות ואקום במוצרי אלקטרוניקה רבים - למרות שזה עבד, מוליכים למחצה אפשרו מכשירים כגון טלפונים, מחשבים, מסכים ועוד כדי להפוך להרבה יותר מהירים ויעילים.

אז מה עושה מוליכים למחצה כל כך יקר? ברמת הבסיס, מוליכים למחצה מורכבים מיסודות ספציפיים כמו סיליקון או תרכובות כימיות כמו גליום ארסניד. למרות שהם לא מוליכים כמו חומרים כמו נחושת, הרבגוניות שלהם היא מה עושה אותם כל כך חשובים לאלקטרוניקה המודרנית. המבנה האטומי של מוליך למחצה מאפשר לזרמים חשמליים לשנות את המוליכות שלהם, כלומר חשוב כאשר רצויות תוצאות ספציפיות או כאשר יש צורך ברמות מוליכות שונות בהתאם ל מַצָב. בשל הרבגוניות שלהם, מהנדסים מסוגלים להשתמש במוליכים למחצה כדי ליצור שבבי מוליכים למחצה בודדים עם מאות מיליונים, אם לא מיליארדים, של טרנזיסטורים, המגדילים באופן אקספוננציאלי את כוח העיבוד בעודם נשארים קוֹמפָּקטִי.

מדוע יש מחסור במוליכים למחצה

ישנן מספר סיבות מאחורי המחסור בשבבים העולמי, אך הגדולה שבהן היא COVID-19. כשהמגיפה פגעה בעולם, היא גרמה לירידה בביקוש מצד הצרכנים, אך זמן קצר לאחר מכן, הביקוש עלה בחזרה בזמן שהמפעלים נותרו סגורים בשל המגיפה. זה גרם להבדל עצום בין היצע וביקוש. גם רכישת חומרי גלם לייצור הפכה לבעיה, עקב ירידה באספקה ​​מסין ו עליות מחירים שנגרמו כתוצאה מהפלישה של רוסיה לאוקראינה. בעוד שהמחסור הללו השפיעו על חברות כמו NVIDIA ו-AMD, אפילו תעשיית הרכב הושפעה, עם עלייה של 16 אחוז במחירי מכוניות חדשות מדצמבר 2020 עד אוגוסט 2022, לפי JABIL.

אז, האם המחסור העולמי במוליכים למחצה ייפתר בקרוב? למרבה הצער, ייתכן שיחלפו הרבה לתוך 2023 עד שהמחסור יטופל והשווקים יחזרו לשגרה. על זה כמובן עובדים ממשלות העולם שמנסות לתמוך במפעלים נוספים ולעזור עסקים מייצרים יותר מוליכים למחצה ושבבים באמצעות סובסידיות מס וממשל אחר תוכניות. החלק הקשה, כמובן, הוא שבניית מפעל מוליכים למחצה לוקחת שנים, אבל בסופו של דבר מוֹלִיך לְמֶחֱצָההמחסור אמור להיות פחות בעיה.

מָקוֹר: אוניברסיטת וושינגטון, JABIL