La industria de los semiconductores es el conjunto de empresas dedicadas al diseño y fabricación de semiconductores . Se formó alrededor de 1960, una vez que la fabricación de dispositivos semiconductores se convirtió en un negocio viable. Los ingresos anuales por ventas de semiconductores de la industria han aumentado a más de $ 481 mil millones , a partir de 2018. [1] La industria de semiconductores es a su vez la fuerza impulsora detrás de la industria electrónica en general , [2] con ventas anuales de electrónica de potencia de £ 135 mil millones ( $ 216 mil millones ) en 2011, [3]Se espera que las ventas anuales de productos electrónicos de consumo alcancen los $ 2,9 billones en 2020, [4] las ventas de la industria tecnológica se espera que alcancen los $ 5 billones en 2019, [5] y el comercio electrónico con más de $ 29 billones en 2017. [6]
El dispositivo semiconductor más utilizado es el MOSFET (transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico o transistor MOS), [7] que fue inventado por Mohamed M. Atalla y Dawon Kahng en Bell Labs en 1959. [8] [9 ] El escalado y miniaturización de MOSFET ha sido el factor principal detrás del rápido crecimiento exponencial de la tecnología de semiconductores desde la década de 1960. [10] [11] El MOSFET, que representa el 99,9% de todos los transistores , es la fuerza impulsora detrás de la industria de los semiconductores y el dispositivo más fabricado en la historia, [12] [13] con un total estimado de 13 sextillones (1,3 × 10 22 ) MOSFET fabricados entre 1960 y 2018. [12]
Estructura industrial
La industria mundial de semiconductores está dominada por empresas de Estados Unidos , Taiwán , Corea del Sur , Japón y Países Bajos .
Las características únicas de la industria incluyen un crecimiento continuo pero en un patrón cíclico con alta volatilidad. Si bien el crecimiento promedio anual actual de 20 años de la industria de los semiconductores es del orden del 13%, esto ha estado acompañado de una volatilidad del mercado igualmente superior al promedio, que puede conducir a cambios cíclicos significativos, si no dramáticos. Esto ha requerido la necesidad de altos grados de flexibilidad e innovación para adaptarse constantemente al rápido ritmo de cambio en el mercado, ya que muchos productos que incorporan dispositivos semiconductores a menudo tienen un ciclo de vida muy corto.
Al mismo tiempo, la tasa de mejora constante de la relación precio-rendimiento en la industria de los semiconductores es asombrosa. Como consecuencia, los cambios en el mercado de semiconductores no solo ocurren con extrema rapidez, sino que también anticipan cambios en las industrias que evolucionan a un ritmo más lento. La industria de los semiconductores es ampliamente reconocida como un impulsor clave y un habilitador tecnológico para toda la cadena de valor de la electrónica. [14]
La industria se basa en el modelo de fundición , que consta de plantas de fabricación de semiconductores (fundiciones) y operaciones de diseño de circuitos integrados, cada una de las cuales pertenece a empresas o filiales independientes. Algunas empresas, conocidas como fabricantes de dispositivos integrados , diseñan y fabrican semiconductores. El modelo de fundición se ha traducido en una consolidación entre las fundiciones. A partir de 2021, solo tres empresas pueden fabricar los semiconductores más avanzados: TSMC de Taiwán, Samsung de Corea del Sur e Intel de Estados Unidos. [15] Parte de esto se debe a los elevados costes de capital de la construcción de fundiciones. La última fábrica de TSMC, capaz de fabricar semiconductores de proceso de 3 nm y completada en 2020, costó $ 19.5 mil millones. [15]
Intel está considerando subcontratar parte de la producción a TSMC. Actualmente solo puede producir semiconductores de 10 nm, mientras que TSMC y Samsung pueden producir ambos 5 nm. [15] GlobalFoundries , una empresa estadounidense, utiliza un proceso de 12 nm para sus chips más avanzados.
Ventas de semiconductores
Los ingresos por ventas
|
|
Tipo de semiconductor | 2008 | 2005 [22] | 2000 [23] | 1995 [22] | 1990 [22] | 1987 [24] | 1985 [22] | 1982 [24] | 1980 [22] |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
MOSFET de silicio | > 90% | 90% | 88% | 84% | 74% | 64% | 59% | 55% | 53% |
Semiconductores III-V | <7% | 4% | 4% | 2% | 1% | 1% | 1% | 1% | 1% |
Silicio BJT | <3% | 6% | 8% | 14% | 25% | 35% | 40% | 44% | 46% |
Proceso de fabricación de MOSFET | 2003 [24] | 2000 [22] | 1990 [22] | 1987 [24] | 1985 [22] | 1982 [24] |
---|---|---|---|---|---|---|
CMOS | 99% | 99% | 88% | 61% | 47% | 22% |
PMOS y NMOS | 1% | 1% | 12% | 39% | 53% | 78% |
Sector industrial | Cuota de mercado |
---|---|
Equipo informático y periférico | 32,3% |
Electrónica de consumo | 21,2% |
Equipo de telecomunicaciones | 16,5% |
Electrónica industrial | 14,3% |
Industria de defensa y espacio | 11,5% |
Tecnología de transporte | 4,2% |
Empresas mas grandes
Rango | 2020 [25] | 2018 [26] | 2017 [26] | 2011 [27] | 2006 [28] | 2000 [28] | 1995 [28] | 1992 [29] | 1990 [28] | 1986 [30] | 1985 [28] | 1975 [30] |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | Intel | Samsung | Samsung | Intel | Intel | Intel | Intel | Comité ejecutivo nacional | Comité ejecutivo nacional | Comité ejecutivo nacional | Comité ejecutivo nacional | TI |
2 | Samsung | Intel | Intel | Samsung | Samsung | Toshiba | Comité ejecutivo nacional | Toshiba | Toshiba | Toshiba | TI | Motorola |
3 | TSMC | SK Hynix | TSMC | TSMC | TI | Comité ejecutivo nacional | Toshiba | Intel | Hitachi | Hitachi | Motorola | Philips |
4 | SK Hynix | TSMC | SK Hynix | TI | Toshiba | Samsung | Hitachi | Motorola | Intel | ? | Hitachi | ? |
5 | Micrón | Micrón | Micrón | Toshiba | S T | TI | Motorola | Hitachi | Motorola | ? | Toshiba | |
6 | Qualcomm | Broadcom | Broadcom | Renesas | Renesas | Motorola | Samsung | TI | Fujitsu | ? | Fujitsu | |
7 | Broadcom | Qualcomm | Qualcomm | Qualcomm | Hynix | S T | TI | ? | Mitsubishi | ? | Philips | |
8 | Nvidia | Toshiba | TI | S T | Freescale | Hitachi | IBM | Mitsubishi | TI | ? | Intel | |
9 | TI | TI | Toshiba | Hynix | NXP | Infineon | Mitsubishi | ? | Philips | ? | Nacional | |
10 | Infineon | Nvidia | Nvidia | Micrón | Comité ejecutivo nacional | Philips | Hyundai | ? | Matsushita | ? | Matsushita |
Nombre | País | Tipo de fabricante [31] | Productos de hardware |
---|---|---|---|
Samsung Electronics | Corea del Sur | IDM | Memoria flash NAND , DRAM , sensor CMOS , transceptores de RF , pantalla OLED , SSD |
Intel | Estados Unidos | IDM | |
TSMC | Taiwán | Juego limpio | |
SK Hynix [a] | Corea del Sur | IDM | |
Micrón [b] | Estados Unidos | IDM | DRAM, flash NAND, SSD, flash NOR , NAND gestionado, paquetes multichip |
Qualcomm | Estados Unidos | Fabless | |
Broadcom | Estados Unidos | Fabless | |
Toshiba | Japón | IDM | |
Texas Instruments (TI) | Estados Unidos | IDM | |
Dispositivos analógicos | Estados Unidos | IDM | Amplificadores, convertidores de datos, productos de audio y video, RF y microondas, sensores, MEMS |
Pastilla | Estados Unidos | IDM | Microcontroladores y semiconductores analógicos |
NXP | Holanda / Estados Unidos | IDM | |
MediaTek | Taiwán | Fabless | |
Infineon | Alemania | IDM | |
STMicroelectronics | Francia / Italia | IDM | |
Sony | Japón | IDM | |
BRAZO | Reino Unido / Estados Unidos | Fabless | |
AMD | Estados Unidos | Fabless | |
Nvidia | Estados Unidos | Fabless | |
Renesas [c] | Japón | IDM | |
GlobalFoundries [d] | Estados Unidos | Juego limpio | |
EN Semiconductor | Estados Unidos | IDM | |
UMC | Taiwán | Juego limpio | |
manzana | Estados Unidos | Fabless | |
Fujitsu | Japón | IDM | |
Hitachi | Japón | IDM | |
IBM | Estados Unidos | Fabless | |
Mitsubishi Electric | Japón | IDM | |
Panasonic | Japón | IDM | |
Maxim integrado | Estados Unidos | ||
Soitec | Francia | ||
Tecnologías de la imaginación | Reino Unido | Fabless |
Notas:
- Fundiciones de puro juego : se especializan en servicios de fundición . Pueden o no ofrecer servicios de diseño a terceros, así como servicios de fabricación de máscaras ( fotomáscaras ), empaquetado de semiconductores y pruebas, que también pueden ser subcontratados a otras empresas. Un ejemplo es TSMC, que ofrece servicios de diseño, prueba y empaque, TCE phtomasks, que solo ofrece servicios de fabricación de máscaras, y ChipMOS, que ofrece solo servicios de empaque y prueba.
- IDM ( fabricantes de dispositivos integrados ): pueden ofrecer o no servicios de fundición.
- Proveedores sin fábulas : no ofrecen servicios de fundición. Pueden o no ofrecer servicios de diseño a terceros.
Envíos de dispositivos
Año | Optoelectrónica | Sensor / actuador | MOSFET [12] |
---|---|---|---|
1960-2001 | ? | ? | 2,900,000,000,000,000 |
2002 | 23.164 | 1,654 | |
2003 | 28,955 | 2,482 | |
2004 | 38,056 | 3.310 | |
2005 | 44,675 | 4.137 | |
2006 [33] | 55,429 | 4.137 | |
2007 [34] | 67,839 | 4.136 | |
2008 | 76,939 | 4.964 | |
2009 | 91,003 | 4.964 | |
2010 | 97.622 | 6.619 | |
2011 | 110,031 | 8.273 | |
2012 | 129,886 | 11.583 | |
2013 | 131,541 | 14.064 | |
2014-2015 | ? | ? | 10.100.000.000.000.000 |
2016 [35] [36] | 217.200 | 17.376 | |
2017-2018 | ? | ? | |
1960-2018 | 1,112,340+ | 87,699+ | 13.000.000.000.000.000 |
Circuitos integrados
Año | Memoria MOS | MPU / MCU | Cosa análoga | Lógica | ASIC | ASSP | Total |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1960-1991 | ? | 15.000 [37] | ? | ? | ? | ? | 350.000 [37] |
1992 [38] | 3.706 | ||||||
1993 [38] | 4.060 | ||||||
1994 [38] | 4.938 | ||||||
1995 [38] | 6.092 | ||||||
1996 [38] | 6,206 | ||||||
1997 | 7.155 [39] | ? | ? | ? | ? | ? | 60.100 [34] |
1998–1999 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
2000 [40] | ? | ? | ? | ? | ? | ? | 89,100 |
2001 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
2002 | 9.100 | 6.619 | 24,819 | 11.582 | 2,482 | 23.992 | 78.594 |
2003 | 10,755 | 6.618 | 30,611 | 14.064 | 1,655 | 25,646 | 89,349 |
2004 | 13,237 | 9.100 | 33,092 | 14.064 | 1,654 | 33,092 | 104,239 |
2005 | 15,719 | 8.273 | 37,229 | 14,891 | 2,481 | 38,056 | 116,649 |
2006 [33] | 18,201 | 10,755 | 43,020 | 18.200 | 2,482 | 45,501 | 141.600 |
2007 [34] | 23.992 | 12,409 | 48,811 | 18,201 | 3.309 | 45,502 | 156.000 |
2008 | 25,646 | 12,410 | 49,639 | 18.200 | 1,655 | 47,156 | 154,706 |
2009 | 28,128 | 11.582 | 43,020 | 14,892 | 2,482 | 43,847 | 143,951 |
2010 [40] | 33,919 | 16,546 | 57,084 | 19.028 | 1,654 | 57,911 | 189.800 |
2011 | 33,919 | 17.374 | 56,256 | 19.028 | 1,655 | 58,738 | 186,970 |
2012 | 34,747 | 17.373 | 57,084 | 17.373 | 1,655 | 57.083 | 185,315 |
2013 | 33,919 | 16,546 | 67,839 | 18,201 | 2,481 | 64,530 | 203,516 |
2014 | ? | 18.600 [41] | ? | ? | ? | ? | ? |
2015 | ? | 22.058 [42] | ? | ? | ? | ? | 235.600 [40] |
2016 [35] [36] | 43.440 | 21.174 [42] | 130,320 | 52,128 | ? | ? | 342,416 |
2017 | ? | 25.797 [42] | ? | ? | ? | ? | 581,321 [43] |
2018 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | 634,700 [43] |
1960-2018 | 356,879+ | 274,298+ | 635,804+ | 249,852+ | 25,645+ | 541,054+ | 4.043.926+ |
Dispositivos discretos
Año | Transistores discretos | Diodo | Total | ||
---|---|---|---|---|---|
Energía | Pequeña señal | Total | |||
1954-1956 [45] | ? | ? | 28 | ? | 28+ |
1957 [45] | ? | ? | 30 | ? | 30+ |
1958-1962 | ? | ? | ? | ? | ? |
1963 [45] | ? | ? | 303 | ? | 303+ |
1964-1965 | ? | ? | ? | ? | ? |
1966 [46] | ? | ? | 968 | ? | 968+ |
1967 [46] | ? | ? | 881 | ? | 881+ |
1968 [46] | ? | ? | 997 | ? | 997+ |
1969 [45] | ? | ? | 1.249 | ? | 1,249+ |
1970 [46] | ? | ? | 914 | ? | 914+ |
1971 [45] | ? | ? | 881 | ? | 881+ |
1972-2001 | ? | ? | ? | ? | ? |
2002 | ? | ? | ? | ? | 232,472 |
2003 | ? | ? | ? | ? | 245,708 |
2004 | ? | ? | ? | ? | 287,901 |
2005 | ? | ? | ? | ? | 290,382 |
2006 [33] | ? | ? | ? | ? | 321,820 |
2007 [34] | ? | ? | ? | ? | 356,566 |
2008 | ? | ? | ? | ? | 324,301 |
2009 | ? | ? | ? | ? | 289,555 |
2010 | 53.000 [47] | ? | 53.000+ | ? | 371,458 |
2011 | 45.000 | 110 000 | 155.000 | 143.000 | 356.000 |
2012 | ? | ? | ? | ? | 345,812 |
2013 | 44.000 | 103.000 | 147.000 | 146.000 | 358.000 |
2014 | 48.000 | 109 000 | 157.000 | 154.000 | 380 000 |
2015 [40] | 52 000 | 107.000 | 159.000 | 150.000 | 372.000 |
2016 [35] | 53,300 | ? | 53,300+ | ? | 382,272 |
2017 | 58,100 | ? | 58,100+ | ? | 58,100+ |
2018 | 62.800 | ? | 62,800+ | ? | 62,800+ |
1954-2018 | 416,200+ | 429,000+ | 851,451+ | 593.000+ | 5,041,398+ |
Regiones
Ventas
Los fabricantes con sede en las siguientes regiones son los líderes de ventas en los sectores de la industria de fundición pura , IDM (fabricación de dispositivos integrados), fabricación sin fábrica y OSAT (ensamblaje y prueba de semiconductores subcontratados). [31]
Rango | Fundición | IDM | Fabless | OSAT |
---|---|---|---|---|
1 | Taiwán | Estados Unidos | Estados Unidos | Taiwán |
2 | Estados Unidos | Corea del Sur | Taiwán | Estados Unidos |
3 | porcelana | Japón | porcelana | porcelana |
4 | Israel | UE | UE | Singapur |
5 | Corea del Sur | Taiwán | Japón | Japón |
Tenga en cuenta que los fabricantes con sede en los Estados Unidos tienen plantas de fabricación en todo el mundo, incluido más del 50% en las Américas , el 39% en la región de Asia-Pacífico (incluido el 9% en Japón) y el 9% en Europa. [31]
Patentes
Los titulares de patentes de los siguientes países produjeron el mayor número de patentes anuales de semiconductores en todo el mundo, en 2005. [48]
Rango | País | Patentes ( est. ) |
---|---|---|
1 | Japón | 30.500 |
2 | Corea del Sur | 13.500 |
3 | Estados Unidos | 9.500 |
4 | Taiwán | 4000 |
5 | porcelana | 3500 |
6 | Alemania | 2500 |
Ver también
- Automatización de diseño electrónico
- Lista de plantas de fabricación de semiconductores
- Modelo de fundición
- Consolidación de semiconductores
- Fabricación de dispositivos semiconductores
- Planta de fabricación de semiconductores
- Asociación de la industria de semiconductores
- Industria de semiconductores en India
- Industria de semiconductores en Taiwán
- Recuento de transistores
Notas
- ^ Anteriormente Hyundai Electronics .
- ^ Memoria Elpida adquiriday Powerchip .
- ^ Anteriormente NEC Electronics .
- ^ Fabricación de semiconductores autorizados adquiridos.
Referencias
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