Alasan Mengapa Pabrik Chip Komputer Di Asia Memproduksi Lebih Lama

Alasan Mengapa Pabrik Chip Komputer Di Asia Memproduksi Lebih Lama – Christopher Belfi sedang menunggu meja di sebuah resor tepi danau dekat kota Upstate New York ini satu dekade lalu ketika dia mendapatkan jeda karir yang dia tunggu-tunggu undangan untuk bekerja di pabrik semikonduktor.

ceasiamag

Alasan Mengapa Pabrik Chip Komputer Di Asia Memproduksi Lebih Lama

ceasiamag – Belfi, yang baru saja lulus dari Universitas Negeri New York di Albany dengan gelar teknologi, mulai mengobrol dengan dua pelanggan yang ternyata adalah manajer di pabrik semikonduktor terdekat. “Saya dulu melatih tim robotika di perguruan tinggi. Dan jadi kami hanya berbicara tentang itu. Mereka meninggalkan kartu nama mereka di buku cek saya, dan saya melamar dan tidak pernah kembali,” kata Belfi.

Dia memulai sebagai teknisi, memperbaiki peralatan otomatis yang membawa wafer silikon dari mesin ke mesin. Pada waktunya, ia bangkit untuk mengawasi sistem otomatis yang mendorong ribuan pod di sepanjang trek di langit-langit, masing-masing membawa 25 cakram mengkilap yang suatu hari nanti akan memberi daya pada ponsel, pesawat terbang, atau kantong udara otomotif.

Baca Juga : Bagaimana Asia Menjadi Pusat Manufaktur Dunia

Akhir-akhir ini ada lebih banyak pod yang memenuhi trek tersebut, karena pabrik GlobalFoundries salah satu dari segelintir pabrik serupa di Amerika Serikat — berlomba untuk memenuhi permintaan chip komputer yang melonjak .

Komponen kecil adalah otak di balik rangkaian elektronik yang terus berkembang, mulai dari sikat gigi dan lemari es hingga penyedot debu dan mobil. Penjualan chip global diperkirakan tumbuh 20 persen tahun ini dan 9 persen tahun depan karena smartphone dan laptop menggunakan lebih banyak komponen. Bahkan produk yang paling biasa — ban, bel pintu, dan bola lampu — sekarang membutuhkan chip untuk membuatnya berfungsi .

Namun biaya besar untuk membangun pabrik semikonduktor dan proses berbulan-bulan yang diperlukan untuk membuat chip berarti permintaan global jauh melebihi pasokan. Itu telah memaksa pembuat mobil dan pengguna chip lainnya untuk menganggur produksi dan mendorong anggota parlemen untuk mendukung subsidi federal untuk mencoba meningkatkan manufaktur chip AS.

Ada ratusan perusahaan yang merancang chip komputer tetapi kurang dari dua lusin secara global yang memproduksinya dalam jumlah besar, membuat pabrik-pabrik itu berada di bawah tekanan besar.

Banyak fasilitas terbesar berada di Taiwan, yang sekarang memproduksi 20 persen semikonduktor dunia dan lebih dari 90 persen chip berteknologi tinggi, menurut laporan yang ditugaskan oleh Asosiasi Industri Semikonduktor , yang menyebut dirinya sebagai “suara industri semikonduktor. ”

Asia secara keseluruhan memproduksi sekitar tiga perempat semikonduktor global, sementara Amerika Serikat memproduksi sekitar 13 persen. Untuk meningkatkan produksi AS, Senat menyetujui subsidi sebesar $52 miliar bulan lalu untuk pabrik baru dan penelitian chip. Langkah itu, yang didukung oleh Presiden Biden, masih harus membersihkan DPR, di mana itu belum ditambahkan ke undang-undang yang tertunda.

GlobalFoundries, yang sepenuhnya dimiliki oleh pemerintah Abu Dhabi dan bermarkas di Malta, 30 menit di utara Albany, merupakan salah satu sumber utama produksi AS. Pabrik Malta beroperasi 24 jam sehari, memompa keluar 500.000 wafer silikon rumit setahun yang kemudian dipotong menjadi chip individu.

Ratusan karyawan mengenakan alat pelindung yang rumit yang dikenal sebagai pakaian kelinci pada awal setiap shift, untuk mencegah serat atau rambut yang tersesat agar tidak mengotori wafer. Bahkan setitik debu pun dapat merusak proses pembuatan keripik yang melelahkan.

Sebelum memberikan The Washington Post tur pada pagi baru-baru ini, Belfi mengenakan: dua lapis sepatu bot, dua pasang sarung tangan, jaring rambut, tudung, dan jumpsuit. Kacamata pelindung dan masker wajah juga standar, jadi beradaptasi dengan protokol covid-19 “tidak jauh berbeda,” kata Belfi. Dia mengelola 95 orang dan telah belajar mengidentifikasi mereka dalam setelan jas mereka. “Anda mengenali orang dari langkah mereka berjalan,” katanya.

Pabrik dipenuhi dengan dengungan statis mesin senilai $10 miliar dan pancaran cahaya kuning yang hangat, yang melindungi wafer peka cahaya dari kerusakan.

Cakram silikon 12 inci terlihat seperti cermin mengkilap dan halus saat tiba di pabrik. Tiga bulan kemudian mereka ditutupi dengan etsa rumit yang membentuk miliaran transistor, sakelar mikroskopis yang mengontrol arus listrik dan memungkinkan chip melakukan tugas. Ada sekitar 700 langkah pemrosesan di sepanjang jalan, di mana puluhan lapisan pola dicetak dan diukir di atas satu sama lain, mengikuti desain yang disediakan oleh setiap pelanggan chip.

“Pikirkan tentang membuat kue,” kata Belfi di tengah kebisingan mesin. “Dalam hal ini akan menjadi kue 60 hingga 75 lapis, dan kue itu dibuat selama kurang lebih dua setengah, tiga bulan. ”

Untuk membuat setiap lapisan, wafer dilapisi dengan bahan kimia peka cahaya. Kemudian printer berteknologi tinggi yang dikenal sebagai mesin litografi memproyeksikan pola kecil yang sama berulang-ulang di seluruh wafer, seolah-olah itu mencap pola yang sama pada setiap kotak kotak-kotak, dengan setiap kotak mewakili chip masa depan.

Setelah itu, mesin etsa mengukir pola-pola itu ke dalam wafer, dan lebih banyak bahan kimia disimpan dan dipanggang ke permukaan. Proses ini berulang-ulang karena pola yang berbeda diletakkan di atas satu sama lain untuk membuat lusinan lapisan transistor. Kemudian lapisan-lapisan tersebut dihubungkan satu sama lain melalui kabel tembaga untuk memungkinkan sinyal dan daya mengalir ke seluruh chip. Pod yang membawa wafer jarang beristirahat selama proses tiga bulan ini, berpindah dari mesin ke mesin sesuai dengan rute yang telah diprogram sebelumnya.

Belfi dan para insinyur lainnya ada di sana untuk memastikan mesin tidak rusak, tugas yang semakin mendesak saat permintaan melonjak. Mesin di pabrik chip biasa, yang dikenal sebagai fab, beroperasi sekitar 90 persen dari waktu, dengan 10 persen waktu henti untuk pemeliharaan terjadwal atau mendesak.

Peralatan yang paling penting dan mahal di pabrik adalah mesin litografi yang mencetak desain rumit pada wafer. Pabrik Malta memiliki 20 di antaranya; masing-masing biaya sekitar $ 100 juta.

“Ketika mesin itu rusak, penting bagi Anda untuk memperbaikinya dengan cepat,” kata Peter Benyon, manajer umum pabrik, yang sebelumnya menjalankan pabrik GlobalFoundries di Singapura.

Musim panas lalu, saat permintaan chip melonjak, salah satu mesin litografi pabrik Malta tidak berfungsi. Biasanya pabrikan peralatan, perusahaan Belanda ASML, akan mengirim seorang insinyur untuk membantu memperbaikinya, tetapi karena krisis virus corona , itu tidak mungkin. Jadi sebagai gantinya, seorang teknisi pabrik yang mengenakan headset augmented reality terhubung dengan insinyur ASML di Belanda sehingga mereka dapat melihat bagian dalam mesin dan mengawasi perbaikan, kata Benyon.

Membuat mesin kembali online dengan cepat dapat membantu pabrik mengeluarkan lebih banyak chip. Jadi bisa mengurangi jumlah chip yang rusak per wafer, kata Benyon.

Tapi secara dramatis meningkatkan output berarti membangun pabrik baru. Pada tahun depan, pembuat chip akan mulai membangun 29 pabrik baru di seluruh dunia, menurut SEMI, sebuah asosiasi industri. China dan Taiwan akan membangun lebih dari setengahnya masing-masing delapan diikuti oleh enam di Amerika Serikat, tiga di Eropa dan Timur Tengah dan masing-masing dua di Jepang dan Korea.

Amerika Serikat memproduksi lebih dari sepertiga chip dunia pada awal 1990-an, tetapi produksi bergeser ke Asia karena perusahaan chip mencari tenaga kerja yang lebih murah, dan ketika Taiwan, Korea Selatan, dan China mulai mensubsidi manufaktur chip secara besar-besaran.

Investor juga menekan perusahaan chip AS untuk fokus pada desain semikonduktor dan melakukan outsourcing manufaktur ke Asia karena biaya besar yang dibutuhkan untuk mempertahankan pabrik chip, menurut Glenn O’Donnell, analis teknologi di perusahaan riset pasar Forrester. “Ini adalah produk sampingan dari mentalitas Wall Street jangka pendek yang harus diterima semua orang karena Anda harus memuaskan Wall Street,” katanya.

Khawatir bahwa pendulum telah berayun terlalu jauh, para pejabat dan anggota parlemen AS sekarang bersemangat untuk membangun kembali produksi chip dalam negeri dengan bantuan subsidi federal. Karena chip menjadi lebih penting bagi sistem senjata dan ekonomi secara keseluruhan, terlalu banyak mengandalkan Asia merusak keamanan nasional, kata mereka.

“Memiliki Amerika memiliki pasokan semikonduktor yang kuat adalah penting untuk pertahanan nasional dan keamanan ekonomi kita,” kata Pemimpin Minoritas Senat saat itu Charles E. Schumer (DN.Y.) selama kunjungan ke pabrik New York tahun lalu, saat ia mempromosikan RUU pendanaan federal.

GlobalFoundries berencana untuk memperluas produksi pabrik Malta setidaknya seperempat jika menerima beberapa subsidi federal yang disahkan oleh Senat, kepala eksekutif Tom Caulfield mengatakan dalam sebuah wawancara Februari. Beberapa pelanggan perusahaan juga siap berinvestasi untuk memperluas produksi guna mengamankan pasokan yang stabil, kata Caulfield.

Tujuannya adalah untuk menggandakan kapasitas produksi di Malta di tahun-tahun mendatang dengan pendanaan dari perusahaan, pelanggannya, dan pemerintah federal, kata juru bicara Michael Mullaney.

GlobalFoundries menggunakan kombinasi investasi serupa untuk meningkatkan produksi di pabriknya di luar negeri; rencana perluasan pabrik chip senilai $4 miliar di Singapura termasuk pendanaan dari pemerintah Singapura.

Intel yang berbasis di California, sementara itu, telah berjanji untuk menghabiskan $20 miliar untuk membangun dua pabrik di Arizona. CEO Intel Pat Gelsinger mengatakan Amerika Serikat harus bertujuan untuk meningkatkan pangsa produksi chip globalnya kembali di atas 30 persen.

Untuk saat ini, pabrikan AS akan kesulitan menandingi biaya rendah dan kecanggihan pesaing Asia mereka, menurut Steven Vogel, ketua program ekonomi politik di University of California di Berkeley, yang telah mempelajari industri chip.

“Taiwan dan Korea adalah yang terbaik di dunia dalam hal harga dan kualitas,” katanya. AS harus mengambil langkah-langkah untuk membangun kembali manufaktur semikonduktornya, tetapi “ada manfaat efisiensi yang sangat besar bagi rantai pasokan global,” katanya.

Pabrikan paling maju TSMC Taiwan dan Samsung Korea Selatan – keduanya telah mengumumkan rencana untuk membangun pabrik baru di Amerika Serikat dan diharapkan memenuhi syarat untuk subsidi federal jika mereka menjadi undang-undang. Perusahaan chip telah menekankan perlunya pendidikan STEM dan pelatihan pekerja yang lebih baik untuk mempersiapkan tenaga kerja manufaktur semikonduktor.

“Bagi kami, salah satu kesulitan sebenarnya adalah mendapatkan orang-orang hebat karena banyak dari apa yang Anda lihat di sini, tidak banyak perguruan tinggi yang menawarkan kurikulum seputar manufaktur semikonduktor,” kata Belfi.

Ada beberapa mantan mekanik mobil di tim Belfi, dan beberapa mantan mekanik Angkatan Udara yang biasa memperbaiki pesawat. “Banyak gairah luar mereka berada tepat di atas Saratoga Speedway,” katanya, mengacu pada trek balap mobil stok terdekat. “Kami mencari keterampilan teknis, latar belakang mekanik.”

Kelompok lain di pabrik mencari karyawan dengan gelar dalam ilmu material, kimia atau teknik, katanya. GlobalFoundries menawarkan program magang yang memberikan pelatihan kerja selama dua tahun kepada karyawan tanpa gelar, dan bekerja dengan community college untuk membantu merancang kurikulum terkait chip.

Belfi sendiri mempelajari sebagian besar perangkat lunak dan ilmu komputer di perguruan tinggi tetapi lebih suka membangun sesuatu, yang dia lakukan untuk bersenang-senang sambil melatih anak-anak sekolah yang bersaing dalam tim robotika. “Saya jauh lebih didorong oleh peralatan dan suka bekerja dengan tangan saya,” katanya.