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A produção do chip, um sensor de imagem de câmera projetado pela On Semiconductor, começa em uma fábrica na Itália, onde wafers de silício bruto são impressos com circuitos complexos.
Para entender o desafio do presidente Joe Biden em controlar a escassez de semicondutores que atormenta montadoras e outras indústrias, considere um chip fornecido por uma empresa americana para o novo veículo elétrico da Hyundai Motor Co, o IONIQ 5.
Os wafers são então enviados primeiro para Taiwan para embalagem e teste, depois para Cingapura para armazenamento, depois para a China para montagem em uma unidade de câmera e, finalmente, para um fornecedor de componentes Hyundai na Coréia antes de chegar às fábricas de automóveis Hyundai.
A falta desse sensor de imagem levou à paralisação da fábrica da Hyundai Motor na Coréia do Sul, tornando-a a mais recente montadora a sofrer com problemas de abastecimento global que paralisaram a produção da maioria das montadoras, incluindo General Motors Co e Ford Motors Co e Volkswagen.
E a jornada sinuosa do sensor de imagem mostra como será complicado para a indústria de chips aumentar a capacidade para lidar com a atual escassez e revigorar a fabricação de chips nos Estados Unidos.
O presidente dos Estados Unidos, Joe Biden, reuniu nesta segunda-feira executivos da indústria de semicondutores em Washington para discutir soluções para a crise do chip, o mais recente movimento em um esforço mais amplo para impulsionar a indústria doméstica de chips. Ele também propôs US $ 50 bilhões para apoiar a fabricação e pesquisa de chips como parte de sua proposta de infraestrutura de US $ 2 trilhões, que, segundo ele, ajudaria os Estados Unidos a vencer a competição global com a China.
Muito desse dinheiro provavelmente irá para a construção de fábricas de chips avançados de vários bilhões de dólares da Intel, Samsung e TSMC. Mas executivos do setor dizem que abordar a cadeia de suprimentos mais ampla é crucial, e que o governo Biden enfrenta escolhas complicadas sobre quais elementos deve subsidiar.
“Tentar reconstruir uma cadeia de suprimentos inteira de upstream a downstream em um único local simplesmente não é uma possibilidade”, disse David Somo, vice-presidente sênior da ON Semiconductor, à Reuters. “Seria proibitivamente caro.”
Os Estados Unidos agora representam apenas cerca de 12% da capacidade mundial de fabricação de semicondutores, ante 37% em 1990. Mais de 80% da produção global de chips agora ocorre na Ásia, de acordo com dados da indústria.
1.000 PASSOS, 70 FRONTEIRAS
A produção de um único chip de computador pode envolver mais de 1.000 etapas, 70 passagens de fronteira separadas e uma série de empresas especializadas, a maioria delas na Ásia e em grande parte desconhecidas do público.
O processo começa com discos do tamanho de placas de silício bruto. Nas fábricas de chips conhecidas como ‘fabs’, os circuitos são gravados no silício e construídos em sua superfície por meio de uma série de complicados processos químicos.
A próxima etapa – embalagem – oferece uma boa ilustração dos desafios da cadeia de suprimentos.
Wafers emergem de fábricas com centenas ou mesmo milhares de chips do tamanho de unhas em cada disco. Eles devem ser cortados em chips individuais e colocados em um pacote.
Tradicionalmente, isso significava colocar cada chip em uma “estrutura de chumbo” e soldá-lo a uma placa de circuito. Todo o conjunto seria então embalado em uma caixa de resina para protegê-lo.
Esse processo exige muita mão de obra, levando as empresas de chips a terceirizá-lo décadas atrás para países como Taiwan, Malásia, Filipinas e China.
A etapa de embalagem em si tem sua própria cadeia de suprimentos: a Haesung DS da Coréia do Sul, por exemplo, fabrica componentes de embalagem para chips automotivos, exportando-os para a Malásia ou Tailândia para clientes como Infineon e NXP. Essas empresas, ou em alguns casos um subcontratado, montam e embalam chips para fornecedores automotivos como Bosch e Continental, que por sua vez fornecem produtos finais para montadoras.
“Se eles (a administração Biden) quiserem ter sucesso com isso, terão que ajudar a reconstruir a indústria de embalagens aqui nos Estados Unidos”, disse Dick Otte, CEO da Promex, uma empresa de embalagens de chips com sede na Califórnia.
“Caso contrário, é uma perda de tempo. É como construir um carro e não ter uma carroceria para colocá-lo. ”
Mas os processos de empacotamento de chips mais novos são muito menos intensivos em mão de obra, levando alguns fabricantes de chips dos EUA a acreditar que podem ser trazidos de volta do exterior.
Em outubro, na fundição de chips sediada em Minnesota, a SkyWater Technology assumiu uma instalação na Flórida, onde planeja construir linhas de embalagem avançadas.
“Há uma espécie de acordo em toda a indústria de que tudo isso precisa acontecer aqui”, disse Thomas Sonderman, presidente-executivo da SkyWater Technology.
VOLTA MAIS RÁPIDA
Reconstruir a indústria de embalagens dos EUA não apenas isolaria as empresas de chips e seus clientes do risco político, mas também os ajudaria a se libertar dos longos ciclos envolvidos na criação de novos chips, disse Tony Levi, professor de engenharia elétrica e de computação da Universidade de Sul da Califórnia.
Ao fazer mais trabalho localmente, as empresas de chips dos Estados Unidos poderiam criar séries menores de chips com mais frequência, acelerando a inovação e potencialmente criando a capacidade de se ajustar mais rapidamente à demanda.
Levi disse que Arizona, Texas e Nova York – onde Intel, TSMC, Samsung e GlobalFoundries têm instalações existentes ou planejadas – seriam adequados para agrupar elementos da cadeia de suprimentos, como embalagens.
“Os Estados Unidos são muito bons em uma estreita colaboração entre o projeto do sistema, o projeto do produto e a própria manufatura”, disse Levi.
Ainda assim, resta ver como o governo Biden vai equilibrar as demandas dos muitos subsetores da indústria de chips.
Inúmeras empresas, muitas delas no exterior, fornecem materiais de fundição essenciais, incluindo wafers e gases. As ferramentas sofisticadas usadas para a produção avançada de chips são feitas principalmente nos Estados Unidos, mas não é o caso dos componentes de fábrica, como os sistemas robóticos que misturam os chips entre as várias etapas do processo.
Além disso, alguns na indústria argumentam que os EUA precisam apoiar não apenas as novas fábricas de ponta, mas também tecnologias mais antigas. São os chips mais maduros que estão em grande escassez, observou Tyson Tuttle, CEO da empresa de design de silício com sede em Austin, Silicon Labs.
“Temos uma incompatibilidade de capital na indústria de semicondutores”, disse ele, com muito do dinheiro indo para as tecnologias mais avançadas.
E. Jan Vardaman, presidente da TechSearch International Inc, disse que a indústria de embalagem de chips está sob forte pressão de preços, levando a margens menores do que as fábricas de chips e empresas de design de chips. “Do ponto de vista financeiro e econômico, não faz sentido para eles fazer um grande investimento.”
“Simplesmente jogar dinheiro nisso não resolve o problema. É um problema mais complexo. ”
