Seperti apa yang telah dituliskan pada postingan yang lalu bahwa Chip semikonduktor terakhir ini menjadi pusat persaingan geopolitik dan teknologi yang melibatkan Taiwan, Tiongkok, dan AS. baca:
Chip Semikonduktor Menjadi Pusat Persaingan Geopolitik dan Teknologi
Padahal untuk kepentingan kemajuan dan kesejahteraan kehidupan umat manusia, alangkah idealnya jika masalah iptek semikonduktor ini tidak dipolitisasi. Namun karena ambisi dari Barat terutama AS yang ingin tetap menjadi hegemon dunia, iptek telah dijadikan alat politik untuk hegemoni dunia.
Dan bagaimana hubungan ekonomi strategis yang berkembang antara Tiongkok, Taiwan, dan AS terkait semikonduktor, mengkaji tantangan ekonomi dan keamanan yang berkembang yang dihadapi oleh para pelaku utama sektor swasta dan publik dalam industri tersebut, dan mengidentifikasi peluang bagi pemerintahan Biden/AS selama ini dalam upayanya untuk meningkatkan daya saing AS sekaligus membendung ambisi teknologi Tiongkok.
Menurut pandangan pengamat AS dan Barat dapat diulas antara lain sebagai berikut:
Semikonduktor merupakan kunci utama bagi ambisi teknologi AS dan Tiongkok yang saling bergantung. Semikonduktor merupakan kerentanan teknologi yang kritis bagi Tiongkok dan AS serta Taiwan, yang saling bergantung satu sama lain untuk perangkat semikonduktor mutakhir.
Meskipun telah melakukan investasi besar-besaran, menurut pandangan AS dan Barat bahwa Tiongkok sangat tidak mungkin mencapai kemampuan manufaktur semikonduktor independen dalam lima hingga 10 tahun ke depan.
Perusahaan-perusahaan Tiongkok tidak akan mampu bersaing dengan perusahaan-perusahaan papan atas karena keterbatasan akses ke peralatan manufaktur semikonduktor (SME/ semiconductor manufacturing equipment) dan perangkat lunak, serta kurangnya pengetahuan industri mereka secara keseluruhan akan menghambat pengembangan rantai pasokan yang mandiri.
Taiwan akan menjadi pusat ketegangan AS-Tiongkok. Mengingat peran utama "negara"(pulau) tersebut dalam manufaktur semikonduktor dan rantai pasokan teknologi, Tiongkok kemungkinan akan memanfaatkan pengaruh ekonominya melalui pembatasan perdagangan, perekrutan talenta, dan serangan siber untuk menyerang perusahaan-perusahaan utama guna memperoleh kekayaan intelektual (IP/Intelectual Property) semikonduktor inti yang diperlukan untuk mendukung industri dalam negerinya.
Pembatasan sepihak yang menumbuhkan ketidakpercayaan di antara perusahaan dan pemerintah negara berisiko menimbulkan pemisahan ekonomi. Langkah-langkah ekonomi sepihak yang diberlakukan oleh AS pada segmen-segmen rantai pasokan, terutama produsen seperti TSMC, telah menumbuhkan kekhawatiran di antara pelaku swasta dan publik tentang dampak tindakan para pemimpin AS terhadap rantai pasokan global dan daya saing perusahaan. Menyadari hambatan dan kerentanan yang kritis, beberapa perusahaan mengevaluasi model produksi baru, mendiversifikasi investasi dan pemasok untuk menghindari kebijakan ekonomi Amerika, yang dapat merusak keunggulan AS dalam industri tersebut.
Kolaborasi antara pemerintahan Biden dan perusahaan-perusahaan AS akan menjadi kunci untuk menyeimbangkan keamanan nasional dan kepentingan komersial. Mengingat kerangka kerja multilateral mengenai regulasi semikonduktor tidak mencakup Taiwan atau Tiongkok, pemerintahan Biden dapat memperkuat forum-forum yang ada untuk meningkatkan hubungan ekonomi AS-Taiwan melalui Dialog Kemitraan Kemakmuran Ekonomi (EPP/Economic Prosperity Partnership Dialogue) dan hubungan Tiongkok-AS melalui Dialog Ekonomi Strategis. Evaluasi kode pajak saat ini dan proses perizinan berdasarkan Undang-Undang Udara Bersih Federal, yang sekarang tidak memberikan insentif kepada perusahaan untuk berinvestasi di pabrik-pabrik fabrikasi yang berbasis di AS, juga akan menjadi penting untuk menarik investasi dan memperkuat daya saing AS di sektor tersebut.
Namun perlu disadari bahwa ekosistem semikonduktor global sangat terhubung, secara umum, semikonduktor, yang juga dikenal sebagai sirkuit terpadu (IC/Interted Circuit), chip komputer, microchip, atau chip merupakan blok penyusun teknologi.
Semikonduktor adalah material kristal yang memiliki fitur isolator (material yang tidak menghantarkan listrik) dan konduktor (material yang menghantarkan listrik). Perangkat semikonduktor seperti transistor, yang menjalankan fungsi penting untuk mengendalikan aliran arus listrik, sering kali dihubungkan atau "dicetak" ke papan sirkuit, komponen perangkat keras dari produk listrik yang menyediakan dukungan struktural untuk menahan semua komponen lain pada tempatnya dan menyediakan kabel yang diperlukan untuk menghubungkan sinyal dan daya ke komponen-komponen ini.
Setiap perangkat menjalankan fungsi tertentu di berbagai chip mikroprosesor seperti unit pemrosesan pusat (CPU/central processing units), chip memori, chip sensor, unit pemrosesan grafis (GPU/graphics processing units ), dan manajemen daya. Perangkat semikonduktor juga dapat memungkinkan komunikasi antarperangkat seperti ponsel, sistem permainan, pesawat terbang, mesin industri, serta peralatan dan persenjataan militer.
Segmen Industri Semikonduktor
Industri semikonduktor memiliki tujuh jenis perusahaan yang berbeda. Setiap segmen industri yang berbeda ini menyalurkan sumber dayanya dari rantai nilai ke rantai nilai berikutnya hingga akhirnya sebuah pabrik chip (sebuah "Pabrik") memiliki semua desain, peralatan, dan bahan yang diperlukan untuk memproduksi sebuah chip. Jika dilihat dari bawah ke atas, segmen-segmen industri semikonduktor ini adalah:
1. Inti Kekayaan Intelektual Chip (IP/Intellectual Property)
2. Alat Otomatisasi Desain Elektronik (EDA/ Electronic Design Automation)
3. Bahan Khusus
4. Peralatan Pembuatan Wafer (WFE/ Wafer Fab Equipment)
5. Perusahaan Chip "Tanpa Pabrik/Fabless"
6. Produsen Perangkat Terpadu (IDM/ Integrated Device Manufacturers)
7. Pabrikan Chip
8. Perakitan dan Pengujian Semikonduktor Teralihdaya (OSAT/Outsourced Semiconductor Assembly and Test)
Sementara permintaan semikonduktor telah melonjak, sifat siklus industri berkontribusi pada volatilitas pasar dan keuntungan yang tidak dapat diprediksi.
Keuntungan bergantung pada jenis chip yang diproduksi, preferensi konsumen, dan siklus hidup produk yang semakin pendek serta permintaan untuk aplikasi yang lebih baru dan lebih cepat yang membuat teknologi cepat usang.
Karena setiap generasi semikonduktor baru menjadi lebih kecil dan lebih padat dengan transistor, kompleksitas dan biaya produksi meningkat, memberikan setiap segmen rantai pasokan kesempatan untuk meningkatkan daya saing dan kualitas produk. Karena itu, hanya sedikit perusahaan yang dapat merancang dan memproduksi chip canggih sekaligus cukup fleksibel untuk melakukan perbaikan teknologi berkelanjutan.
Dari produksi peralatan hingga manufaktur chip, perusahaan dengan produk dan layanan yang sedikit lebih baik daripada pesaing mereka mampu memperoleh sebagian besar pendapatan industri (rata-rata setengahnya).
Tiga segmen utama dari proses produksi meliputi: desain, manufaktur, dan perakitan, pengujian & pengemasan (ATP/assembly, testing & packaging)---dengan berbagai fasilitas desain dan fabrikasi, atau "pabrik" yang berkontribusi pada rantai pasokan. Produsen semikonduktor terbesar berada di AS, Korea Selatan, Eropa, dan Jepang, tetapi hanya segelintir yang terintegrasi secara vertikal; Produsen Perangkat Terintegrasi (IDM/Integrated Device Manufacturers) ini mencakup perusahaan seperti Intel, Samsung, SK Hynix, dan Micron Technologies.
Namun, sebagian besar industri menggunakan "model pabrik tanpa pabrik/fabless-foundry model," yang memdelegasikankan (mengotrakkan) tugas-tugas kepada perusahaan-perusahaan khusus, dan bergantung pada pengalihdayaan bagian-bagian dari rantai nilai---terutama kepada perusahaan-perusahaan di Taiwan, Tiongkok, dan Singapura---untuk mengurangi biaya produksi dan memanfaatkan keahlian lokal guna meningkatkan kinerja produk.
Perusahaan-perusahaan "tanpa pabrik" tidak memiliki kemampuan manufaktur dan secara khusus merancang chip, sementara pabrik berfokus pada manufaktur, dan perusahaan-perusahaan perakitan dan pengujian semikonduktor (OSATs/outsourced semiconductor assembly and testing companies) yang dialihdayakan mendukung pengujian dan perakitan komponen-komponen semikonduktor menjadi perangkat yang dapat berfungsi. Sembilan puluh persen dari nilai sebuah chip dibagi rata antara tahap desain dan fabrikasi, dan 10 persen ditambahkan selama tahap ATP.
Urutan proses di bawah ini merinci proses produksi umum untuk semikonduktor yang dimulai dengan pengadaan bahan baku, yang sangat penting untuk meningkatkan laju inovasi teknologi industri, hingga distribusi untuk digunakan dalam barang elektronik.
Proses Manifaktur Semikonduktor
Proses produksi semikonduktor diselesaikan dalam enam langkah utama: pengadaan bahan baku, penelitian & pengembangan (R&D), perancangan, produksi, perakitan, pengujian, dan pengemasan (ATP), serta distribusi. Berbagai tingkat spesialisasi dan penggambaran fungsional di seluruh rantai pasokan telah menghasilkan dua model produksi dalam industri: Integrated Device Manufacturers (IDM) dan fabless-foundry.
1. Pengadaan Bahan Baku
Semikonduktor biasanya terdiri dari silikon atau galium arsenida. Setiap bahan memiliki keunggulan tergantung pada fungsionalitas semikonduktor, yang berbeda dalam hal rasio biaya terhadap kinerja, operasi berkecepatan tinggi, toleransi suhu tinggi, atau respons yang diinginkan terhadap sinyal.
2. Penelitian dan Pengembangan (R&D)
Perusahaan-perusahaan R&D semikonduktor terkemuka meliputi:
CEA-Leti, Prancis
Interuniversity Microelectronics Centre (IMEC), Belgia
Itron Inc., AS
SEMATECH, AS
Semiconductor Research Corporation, AS
3. ProduksiÂ
Setelah pengadaan bahan baku dan penelitian yang diperlukan, selanjutnya adalah perancangan, produksi, perakitan, pengujian, dan pengemasan (ATP). Pengadaan bahan baku, R&D, dan segmen distribusi tidak sepenuhnya menjadi bagian dari proses produksi, tetapi dimasukkan dalam analisis ini karena peran penting yang dimainkannya dalam rantai nilai.
a. Model Produsen Tanpa Memiliki Pabrik
Pada setiap tahap siklus hidup produksi, perusahaan-perusahaan yang terspesialisasi membagi produksi di antara tahap perancangan, pembuatan, dan ATP. Perusahaan-perusahaan yang berkonsentrasi pada perancangan dikenal sebagai perusahaan "tanpa pabrik" karena mereka tidak memiliki kemampuan fabrikasi, perusahaan pengecoran menawarkan layanan manufaktur kontrak untuk perusahaan-perusahaan tanpa pabrik ini, dan perusahaan-perusahaan Perakitan dan Pengujian Teralihdayakan (OSAT/ Outsourced Assembly and Test) menyediakan layanan ATP. Model pabrik-tanpa pabrik diuntungkan dari spesialisasi tugas dan memungkinkan perusahaan-perusahaan untuk berkonsentrasi dan berinvestasi pada satu bagian tunggal dari proses manufaktur.
b. Mendesain
Juga dikenal sebagai "fabless" karena tidak memiliki kemampuan fabrikasi sendiri, perusahaan desain tidak memiliki kemampuan manufaktur sendiri dan mengalihdayakan segmen manufaktur (outsource) dan ATP dari proses produksi ke pihak ketiga. Perusahaan fabless dengan peringkat teratas pada tahun 2020 berdasarkan pendapatan meliputi:
Qualcomm (AS) ; Broadcom Inc., (AS) ; NVIDIA (AS) ; MediaTek Inc. (Taiwan) ;
Advanced Micro Devices (AMD), (AS)
c. Manufaktur
Pabrik pengecoran memproduksi semikonduktor berdasarkan desain oleh perusahaan tanpa pabrik. Segmen rantai pasokan ini sering kali memiliki biaya tetap yang tinggi dan produsen harus terus meningkatkan fasilitas untuk mengimbangi inovasi teknologi yang cepat. Pabrik pengecoran dengan peringkat teratas pada tahun 2020 berdasarkan pendapatan meliputi:
Taiwanese Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), Taiwan
Samsung, Korea Selatan
GlobalFoundries, AS
United Microelectronics Corporation (UMC), Taiwan
Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC), Tiongkok daratan
Tower Semiconductor, Israel dan AS
d. Perakitan, pengujian, dan pengemasan (ATP/Asembly Testing Packaging)
Perusahaan Perakitan dan Pengujian Semikonduktor Teralih Daya (OSAT) dengan peringkat teratas pada tahun 2019 berdasarkan pendapatan meliputi:
ASE Technology Holding Co., Taiwan
Amkor Technology, AS
JCET Group Co., Tiongkok daratan
Silicon Precision Industries Co., Ltd., Taiwan
Powertech Technology Inc., Taiwan
Produsen Perangkat Terintegrasi
a-c. Mendesain, memproduksi, dan ATP.
Produsen Perangkat Terintegrasi (IDM/Integrated Device Manufacturers) mengintegrasikan seluruh proses produksi secara vertikal. Bergantung pada jenis chip, satu perusahaan akan menjalankan segmen produksi---mendesain, memproduksi, dan ATP---sendiri.
Misalnya, Samsung dan SK Hynix adalah bisnis IDM yang memproduksi chip memori canggih mereka sendiri, yaitu DRAM dan chip flash NAND. Namun, mereka tidak memiliki kemampuan tersebut dalam chip nonmemori dan dapat mengalihdayakan produksi chip nonmemori ke perusahaan lain.
IDM terkemuka dalam industri semikonduktor meliputi:
Intel, AS ; Samsung, Korea Selatan ; SK Hynix Inc., Korea Selatan ; Micron Technology Inc., AS ; Texas Instruments, AS.
Distribusi
Semikonduktor dikirim ke distributor dan produsen peralatan untuk digunakan dalam barang elektronik. Layanan manufaktur elektronik (EMS/ Electronics manufacturing services) mendistribusikan komponen uji elektronik dan rakitan papan sirkuit cetak (PCB/printed circuit boards) serta menyediakan layanan pengembalian/perbaikan untuk komponen dan rakitan elektronik ini bagi produsen peralatan asli (OEM/ original equipment manufacturers). Semikonduktor juga dapat didistribusikan langsung ke OEM.
Pemimpin pasar EMS dan ODM terkemuka pada tahun 2019 meliputi:
Foxconn Technology Co., Ltd, Taiwan ; New Kinpo Group, Taiwan ; Universal Scientific Industrial Co.Ltd., Tiongkok ; Shenzhen Kaifa Technology Co. Ltd., Tiongkok ; Venture Corporation Ltd., Singapura.
Selama beberapa dekade terakhir, trennya mengarah pada model fabless-foundry untuk mengurangi biaya produksi dan memanfaatkan pengetahuan spesialis di seluruh rantai nilai.
Bagian rantai pasokan yang padat modal, seperti desain dan manufaktur, yang memerlukan pengetahuan yang sangat terspesialisasi dan peralatan produksi canggih dengan tingkat utilisasi kapasitas 90%, biasanya terjadi di Kanada, Eropa, atau AS.
ATP, atau produksi back-end tempat komponen diuji sebelum dirakit dan dikemas menjadi produk akhir seperti laptop, adalah segmen rantai pasokan yang paling padat karya dan sering terjadi di negara-negara dengan upah dan pajak yang relatif rendah, seperti Malaysia, Vietnam, dan Filipina.
Akibatnya, industri semikonduktor saat ini sangat mengglobal dengan proses produksi khas yang mencakup empat negara dan 25.000 mil.
Peta penggambaran di bawah ini menelusuri proses produksi semikonduktor secara terperinci. Peta ini menyoroti sifat industri yang mengglobal dan berbagai negara serta pelaku sektor swasta yang terlibat.
Jalur  Global Semikonduktor
Peta ini diadaptasi dari laporan Beyond Borders (2016) dari Semiconductor Industry Association (SIA) untuk menyertakan pelaku sektor swasta dan negara-negara penting yang terlibat dalam rantai pasokan mulai dari pengadaan bahan baku hingga penjualan dan distribusi produk.
Peta ini menggambarkan ekosistem industri semikonduktor yang kompleks dan menekankan perlunya mengamankan setiap segmen secara individual sesuai dengan karakteristik uniknya guna memperkuat rantai pasokan dan nilai.
Sumber Bahan Baku:Â
Negara-negara Utama: Bhutan, Brasil, Kanada, Tiongkok, Prancis, Islandia, India, Malaysia, Norwegia, Polandia, Rusia, Spanyol, Ukraina, Amerika Serikat
Silikon (Si) adalah unsur kimia ringan yang berikatan dengan oksigen dan unsur lain untuk membentuk silikat. Sejumlah kecil silikon diproses menjadi silikon dengan kemurnian tinggi untuk industri semikonduktor.
Grafik di bawah ini menunjukkan perkiraan produksi bahan silikon global pada tahun 2020. Konsensus berkembang bahwa industri ini mencapai akhir Hukum Moore di mana perusahaan mencapai kapasitas maksimal untuk memasukkan transistor ke dalam silikon dengan panjang tertentu.
Akibatnya, perusahaan semikonduktor dan industri teknologi pada umumnya mencari galium nitrida (GaN) untuk menggantikan silikon dan memangkas penggunaan energi di seluruh dunia. GaN lebih efisien daripada Si karena "celah pita/band gap"-nya, yang memungkinkan konduktivitas listrik yang lebih baik dan toleransi suhu yang lebih tinggi. Para ahli memperkirakan bahwa GaN dapat memangkas penggunaan daya sebesar 10 hingga 25%.
Bersambung.....
Ekosistem Semikonduktor Global Sangat Saling Terhubung (2)
Sumber: Media TV & Tulisan Luar Negeri
https://steveblank.com/2022/01/25/the-semiconductor-ecosystem/
https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2024/mcs2024-silicon.pdf
https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2023/mcs2023.pdf
https://www.linkedin.com/pulse/q22023-top-15-semiconductor-companies-revenues-out-only-jessica-g-
Baca konten-konten menarik Kompasiana langsung dari smartphone kamu. Follow channel WhatsApp Kompasiana sekarang di sini: https://whatsapp.com/channel/0029VaYjYaL4Spk7WflFYJ2H
