Son birkaç yılda süregelen Covid-19 pandemisi nedeniyle, daha önce karşılaşılmamış bir durum ile karşı karşıyayız: Yüksek teknolojik tasarımlarda sıkça kullanılan, yarı iletken veya daha yaygın kullanımıyla “çip”lerin stoklarındaki önlenemez düşüş.
Birçoğumuz için bu kriz, ilk defa kendini otomobil üreticilerinin üretim bantlarında çalışan işçilerini işten çıkarmasıyla duyulan bir durum olarak gösterdi. Bunun nedeni olarak, otomobil üreticilerinin, azalan elektronik aksam arzı yüzünden araçlarda kullanılan çok basit elektronik devreleri bile üretememesi veya tedarik edememesini öne sürebiliriz.
Krizin nedeni için çeşitli durumlar hala tartışılıyor. Öncelikli olarak çip üreticilerinin planlamalarından sorumlu olan kişiler beklenmeyen Covid-19 pandemisini suçladılar. Bu bir yere kadar doğru bir tespitti. Ancak, aslında bu duruma yol açan koşullar uzun zamandır süregeliyordu.
Moore Yasası
1965’te Fairchild Semiconductor ve Intel’in kurucu ortağı Gordon Moore, bir entegre devredeki bileşenlerin sayısının her yıl iki katına çıkacağını ve 1975’te 65.000’e ulaşacağını tahmin etti. 1975’te bu tahminin doğru olduğu kanıtlandı ve Gordon Moore, bilinenleri revize ederek Moore Yasası’nı ortaya çıkardı. Bu yasa basitçe, bir devre üzerindeki bileşen sayısının 18 ayda bir iki katına çıkmasıdır. O zamandan beri, dünya yarı iletken endüstrisi, bu vaadi yerine getirmek için büyük miktarlarda zaman, çaba ve para harcadı ve Moore’un İkinci Yasasının formüle edilmesine yol açtı: Bir yarı iletken üretim tesisinin (fabrika veya dökümhane) sermaye maliyetinin de zamanla katlanarak arttığını. Bunun da geçerli olduğu kanıtlandı ve bu durum en azından kısmen de olsa endüstrinin bu gün içine düştüğü karışıklığı açıklıyor.
Bileşenleri Üretmek & Ürettirmek
Yarı iletken endüstrisinin ilk yıllarında, bir çip üreticisi cihazı hem tasarlar hem de üretirdi. Ancak Moore Yasasının amansız talepleriyle birlikte, giderek daha çok yükselen entegrasyon seviyeleri, daha fazla ve daha küçük bileşenlerin küçük silikon kareler üzerine tıkılması anlamına geliyordu. Bu da, devreleri gerekli hassasiyetle yalnızca otomatik makinelerin üretebileceği anlamına geldi. Bunlar çok pahalı makinelerdir (bkz. yukarıdaki fotoğraf). Sadece pahalı değiller, aynı zamanda cerrahi bir ameliyathanede izin verilen havadaki kirletici partikül miktarının sadece binde birinin olabileceği steril bir ortamda çalışmak zorundalar. Her yeni nesil cihaz, örneğin bir mikroişlemci, yepyeni bir makine seti gerektirirken, ekonomi, büyük çip şirketlerini dökümhanelerini kapatmaya ve üretimlerini dışarıdan temin etmeye zorladı. Bu üreticilere “Fabless” adı veriliyor. Hala kendi üretimini yapan firmalara ise “Fab” denilmekte. Dünyada sadece üç büyük fab şirketi kaldı: Tayvan’da TSMC, Güney Kore’de Samsung ve ABD’de Intel. Tekelci bir duruma tehlikeli bir şekilde yakın olan bu durum, birkaç yıl öncesine kadar yeterince iyi çalıştı. Ardından uluslararası siyaset, bir virüs ve hatta iklim değişikliği araya girdi.
Ultraviyole Litografi makinesi: en yeni 5nm cihazları yapmak için çip fabrikası tesislerinin ihtiyaç duyduğu ekipman. Sadece makinenin fiyatı 100 milyon USD üstü.
Gelecekteki Belirsizlik
Çip üreticilerinin Moore Yasasının geçerliliğini korumaya yönelik görünen takıntısı, “eski” teknolojiye dayalı daha önceki cihazlara verilen desteğin azalmasına neden oldu. İlk başta, sunucu çiftlikleri için sınırsız işlemci gücüne olan ihtiyaç itici güçtü; Şimdi buna Derin Öğrenme (Deep Learning) (AI) uygulamaları için eğitim veri setleri ve Bitcoin gibi kripto para birimleri için veri madenciliği katıldı. Yeni cihazlara örnek olarak Apple M1 (tabletleri ve PC’leri için yapay zeka) ve Tesla D1 (yapay zekanın otonom hareket eden otomobiller için eğitimi) verilebilir. Yine de Nesnelerin İnterneti (IoT) için gereken gömülü işlemcilerin büyük çoğunluğu ve Endüstri 4.0’a gelirsek, bunlar on yıllık yarı iletken teknolojisi ile de yapılabilir. Ancak yeni teknolojinin büyüsüne kapılan kullanıcılar ve üreticiler bu eski, sıkıcı çipleri kullanmak veya yapmak istemiyor; bu nedenle eski dökümhaneler kapatıldı veya yıkıldı.
Politik Nedenler
2018’de ABD, Çin’e ticari yaptırımlar uyguladı. Çin’in en büyük akıllı telefon üreticilerinden biri olan Huawei, bu yaptırımlar uygulanmadan önce büyük çip siparişleri verdi. Apple ve diğerleri kısa süre sonra geride kalmak istemeyerek aynı yolu izlediler. ABD hükümeti bu durumun sonunda, sınırsız ‘dış kaynak kullanımının’ ülkenin yüksek teknoloji ihtiyaçları için potansiyel bir düşmana tamamen bağımlılığa yol açtığını fark etmişti. TSMC bu duruma ayak uydurabilirken, Intel, 10nm altı teknolojisinde geri kaldığı için sorun yaşıyordu. Günün ilerleyen saatlerinde ABD hükümeti bir ‘yeniden paylaştırma’ (siparişleri yayma olarak düşünülebilir) politikası uygulamaya başladı.
Covid-19 Pandemisi
2019’un sonlarında SARS‑CoV‑2 virüsü kontrolden çıktı ve tüm dünyaya yayıldı. Konaklama endüstrisi ve havayolları, 2020’de sokağa çıkma kısıtlamalarının yürürlüğe girmesiyle zarar etmeye başladı. Yılın başında otomobil üreticilerinin karı yüksekti, ancak müşteriler showroomlara giremediği ve hatta gidemediği için çöktü. Üreticiler, dünyanın her yerindeki fabrikalarda personeli işten çıkarmak ve üretimi askıya almak zorunda kaldı. Yirmi beş yıl önce, egzoz emisyonu yasal sınırlarına uyması gereken Motor Kontrol Ünitesi (ECU) dışında, ortalama bir arabadaki en gelişmiş elektronik parça CD çalardı. Artık sinyal lambaları bile mikroişlemci kontrollü. Otomobil firmalarının çip üreticileriyle olan siparişlerini iptal etmekten başka seçeneği yoktu. Bu da sofistike elektronik bileşenler için sürekli genişleyen bir pazarın aniden durması anlamına geldi. Araba üreticileri normalde her seferinde yüz binlerce olmak üzere devasa hacimlerde çip sipariş ettiğinden, bu yarı iletken endüstrisi için bir felaket olabilirdi. Yıllar boyunca, büyük karlar elde edilmişti. Adil olmak gerekirse, bu talep olmasaydı tüketici elektroniği endüstrisini mümkün kılan üretim hacimlerine ulaşılamazdı. Akıllı telefonlarınızın, diz üstü bilgisayarlarınızın olmadığını ya da çok fahiş fiyatlı olduğunu düşünün.
Neyse ki çip üreticileri “kimseye iyi esmeyen kötü bir rüzgar” sözünün klasik bir örneğini yaşadılar. Pandemi kısıtlamaları yeni arabalara olan talebi sıfıra indirdi, ancak çok sayıda ofis çalışanının artık ‘evden çalışması’ nedeniyle akıllı telefonların ve dizüstü bilgisayarların satışları arttı. Tüketici elektroniği endüstrisi patladı ve bu da fazla üretilmiş (otomobil sektörü tarafından siparişleri iptal edilmiş) çipleri topladı. Pandeminin etkisinin azalmasıyla yeni arabalara olan talep arttı, ancak çip üreticileri ürünlerini çoktan satmışlardı ve araba fabrikalarının şanssızlığı, müşterilerin geri dönmesiyle biteceği yerde devam etti, çip bulamadıklarından, araba üretemediler, dolayısıyla bayilerin satacak arabaları yoktu.
İklim Değişikliği
Evet, iklim değişikliği sorunlarının bile bir rolü var. Çip üretim süreci çok büyük miktarlarda su gerektiriyor. 2021’in başlarında Tayvan, tahmini olarak günlük 150.000 tonun üzerinde ihtiyacı olan TSMC’deki üretimi kötü etkileyen ciddi bir kuraklık yaşadı. Tabii ki, bu sadece tesadüfi bir hava durumu olabilir; diğer yandan, bunun nadir bir olay olarak ortaya çıkmama olasılığı giderek artıyor.
İleride Ne Olacak?
2022’nin ilk çeyreğinde, dünya hala COVID pandemisinin daha az tehlikeli halde olmasına rağmen üçüncü bir dalga tarafından etkilenmiş durumda. Bir tür ‘normallik’ geri dönüyor, parçalanmış tedarik zincirleri kendilerini düzeltiyor ve en azından batı ülkelerindeki kıtlıklar azalıyor gibi görünüyor. Ancak “yüksek teknoloji”nin amansız yürüyüşünün önündeki potansiyel engeller hâlâ duruyor. Bunlar:
Tüm dünya için tüm temel yarı iletken donanımları üreten az sayıda silikon dökümhanesine aşırı güven. Bu durumu dengelemeye çalışıp daha küçük fabrikaların olduğu günlere geri dönmek, güncel ekonomiyi olumsuz etkileyebilir, tüketici talebini azaltabilir ve nihayetinde teknolojik ilerleme hızını yavaşlatabilir.
Son zamanlarda yaşanan aksiliklere rağmen Çin, dünya meseleleri üzerindeki etkisini artırmak için mevcut çip arzı kıtlığından yararlanmaya çalışacak. Çin’de, dünyadaki diğer fabrikaların yapamadığı siparişleri yerine getirerek ‘eski teknoloji’ çip üretebilen çok sayıda dökümhane var. Ayrıca Çin’in Tayvan’ın yönetimini devralmak için bir hamle yapması durumunda TSMC üzerindeki etkisi de göz önüne alınmalı.
Teknoloji, küresel ısınmanın etkilerini hafifletmeye yardımcı olabilir, ancak işleri çok daha kötü hale getirme olasılığı da mevcut. Bu fevkalade güçlü işlemciler çok fazla güç tüketiyor ve eğilim onları yapay zeka eğitimi ve sunucu çiftlikleri çalıştırma gibi görevler için belki de binlercesini içeren diziler haline getirmek olduğundan, bunların ‘karbon ayak izi’ çok önemli hale geliyor. İnsanların Metaverse’de derin düşünceleri düşünerek rahatlatladığı, akıllı fabrikaları yöneten akıllı robotların olduğu gelecekteki bir yaşam tarzını oluşturan bu tarz bazı tutkularımızı azaltmamız gerekebilir.
Son Olarak
Bu çip arz düşüklüğünün sadece üreticileri etkilediğini düşünüyorsanız, Raspberry Pi 4 geliştirme kartı için stok bulunduran bir distribütör bulmaya çalışmanızı öneririm. Belki şanslısınızdır.