İnce Film Transistörleri Endüstrisinin Olgunlaşmasını ‘Foundry’ Kullanarak Desteklemek

İnce film transistör (TFT) sektörünün bir sorunu var: Diğer yarı iletken pazarlarında bulunan altyapıya ve iş modeline sahip değil. Bu durum sektörü birçok açıdan olumsuz etkiliyor. Ancak KU Leuven’den yenilikçi bir araştırma ekibi sayesinde bu değişebilir. Ekip, dökümhane olarak adlandırılan büyük çip fabrikalarında üretilebilen yeni bir TFT çip türü geliştirdi. İşte bunun neden önemli olduğu.

İnce Film Transistörleri Nedir?

İnce film transistörler bir yarı iletken teknolojisidir. Yarı iletkenler elektriği iletir ancak iletkenler kadar iyi iletmez. İletkenliklerinin yalıtkanlarla iletkenler arasında olması, onları mikroelektronikte anahtar olarak kullanılmaya uygun kılar. Muhtemelen şu anda bir tür TFT teknolojisine sahipsiniz. Bunlar mikroçiplerin önemli bileşenleridir.

TFT teknolojisinin en yaygın kullanım alanı, her pikselin kontrol edildiği ekranlardır. TFT ekranlar akıllı telefonlarda ve diğer küçük ekranlarda bulunur. Bu bileşenler DSLR fotoğraf makineleri, LCD projektörler veya başlık ekranları gibi aktif matris LCD ekranlarda yaygındır. Günümüzde TFT çipleri üretmek için kullanılan iki ana malzeme türü vardır:

Amorf silisyum

Amorf silisyum, günümüzde TFT çiplerin üretiminde en yaygın kullanılan malzemedir. Büyük miktarlarda üretim maliyeti en düşüktür ve çok çeşitli kullanım senaryolarını karşılayacak şekilde hazırlanabilir. Bu çiplerin verimliliği bazı alternatiflerden daha düşüktür; ancak cam, metal ve plastik dahil çeşitli alt tabakalara biriktirilebilirler.

Polikristal silisyum

Polikristal silisyum, amorf silisyumdan daha verimlidir. Ancak üretimi daha zor ve maliyetlidir. Isı veya kimyasal tepkimeler kullanılarak belirli bileşiklerin silisyum üzerine biriktirilmesiyle elde edilir. Bu süreç özel makineler ve uzman çalışanlar gerektirir.

Orijinal İnce Film Transistörlerinin Dezavantajları

Bu TFT türlerinin bazı dezavantajları vardır. Öncelikle esnek değillerdir. Ayrıca bu çipleri seri üreten dökümhane adı verilen büyük fabrikalara sahip diğer yarı iletken türlerinin altyapısından, üretim kapasitesinden ve desteğinden yoksundurlar.

Talebe Ayak Uydurmak

Yarı iletken dökümhaneleri çoğunlukla wafer adı verilen plakalar üzerinde özel veya genel amaçlı çipler üretir. Wafer, devre ve güneş hücresi üretiminde kullanılan ince bir yarı iletken dilimidir. Daha küçük yonga setlerinin üretimini mümkün kılar. TFT çiplerinin pazarını destekleyen faal dökümhaneler bulunmadığından, üretim eksikliği şimdiye kadar yeniliği ve benimsenmeyi sınırlandırmıştır.

Kritik İş Modeli

Büyük yarı iletken dökümhanelerine dayanan model birkaç nedenle mantıklıdır. Öncelikle bu çiplere büyük talep vardır ve elektronik kullanımının artmasıyla talebin büyümesi beklenmektedir. Mühendisler çip yerleşimi ve tasarımı yerine yeni işlevlere odaklanabildiğinde, ince film elektroniğinde yenilik ve yetenekler hız kazanabilir.

Yeni Bir Yaklaşım

Raporun araştırmacıları Hikmet Çeliker, Wim Dehaene ve Kris Myny, dökümhane ve standart eksikliğinin ince film elektroniğinin yaygınlaşmasını sınırlayan başlıca etkenler olduğunu belirledi. Bu sorunu çözerek esnek ve daha küçük elektronik cihazlarda yeni bir dönemin başlamasına yardımcı olmayı planlıyorlar.

Gelişmiş TFT

Araştırmacılar dökümhaneler kurmayı, yeniliği desteklemeyi ve seri üretilebilen esnek TFT çipler için standartlar oluşturmayı içeren çok yönlü bir yaklaşım benimsiyor. Bu görevi yerine getirdiler ve öğrendiklerini ince film elektroniği sektörünü geliştirmek için kullanmayı hedeflediler.

Süper İnce Film Transistörleri

Araştırmacılar farklı alt tabakalar kullanarak iki ince TFT sürümü oluşturdu. TFT tabanlı bir mikroişlemciyi diğer bileşenlerle birleştirerek esnek bir MOS 6502 çipi geliştirdiler. Bu efsanevi çip Nintendo’ya, ilk Apple (AAPL ) bilgisayarlarına ve hatta ilk Commodore’a güç veriyordu. Günümüz standartlarında işlem gücü çok düşük olsa da küçültülmüş olması büyük önem taşıyor.

Araştırmacıların resmî ölçümlerine göre yapı 30 mikrometreden daha ince, yani bir insan saçından bile ince. Mikroçipleri bu kadar küçültmek köklü değişimler yaratabilir. Düşük maliyetli, kolay üretilen ince çiplerden hemen yararlanabilecek çok sayıda sektör var.

İki Alt Tabaka

İnce film transistörler için iki farklı alt tabaka seçildi: amorf indiyum-galyum-çinko oksit ve polikristal silisyum. İkincisi, üretim için ısı gerektirmemesiyle önceki sürümden ayrılıyordu. Her iki ana çipte de cihazlarla etkileşime girmeyi, parametreleri ayarlamayı ve doğrulama yapmayı sağlayan 48 pinli bir kart bulunuyor.

Projeler Endüstri Modelini İyileştiriyor

Araştırmacılar bu mikroişlemcilere “projeler” adını veriyor. Küçük çipler, geliştiricilerin ihtiyaç duydukları parçaları modüler biçimde kullanabilmesi için bölümlere ayrılmıştır. Bu yapı esneklik sağlar ve üreticilerin aynı alt tabakayı kullanarak talep üzerine özel çipler üretmesine olanak tanır. Yaklaşım ayrıca atığı azaltacak ve verimliliği artıracaktır.

Güç Tüketimi

Saç teli kadar ince TFT yarı iletkenlerin bir diğer önemli avantajı, çalışmak için fazla enerjiye ihtiyaç duymamalarıdır. Bu cihazlar mümkün olduğunca düşük güç tüketecek şekilde optimize edilmiştir. Gelecekte statik enerji veya başka kablosuz şarj yöntemleriyle kendi enerjilerini sağlayabilirler.

İnce Film Transistörlerinin Gerçek Dünya Uygulamaları

TFT’lerin birçok gerçek dünya uygulaması vardır. Günümüzde çok çeşitli akıllı cihazlarda, dizüstü bilgisayarlarda ve ekranlarda bulunurlar. Bu çipler pikselleri kontrol eder, ancak çok daha fazlasını yapabilirler. İşte TFT’leri geleceğin teknolojisi hâline getirebilecek bazı olası kullanım alanları.

Sağlık Hizmetleri

Sağlık sektörü TFT cihazlarından önemli faydalar sağlayabilir. Günlük kullanım, performans takibi ve tıbbi amaçlar için giyilebilir cihazların kullanımı sürekli artıyor. Bu teknolojiyle söz konusu cihazlar çok daha küçük yapılabilir.

İzleme ve inceleme amacıyla önemli kalp verilerini sağlık uzmanlarına iletebilen bir çıkartma düşünün. Ultra ince giyilebilir cihazlar, enfeksiyonu izleyen bandajlar ve bir zamanlar yalnızca bilim kurgu filmlerinde görülen birçok yenilikçi fikri mümkün kılabilir.

Robotik

Robotik sektörü bu teknolojiyi birçok yönden gelişmek için kullanabilir. Daha ince ve hafif çipler, robotların temel bileşenlerinin küçültülmesine yardımcı olabilir. Hafif robotlar, bataryalarına daha az yük bindirdikleri için daha uzun süre çalışabilir.

TFT teknolojisi robot arayüzlerini daha sezgisel kılabilir. Yapay zekâyla birleştiğinde bir gün robot iş arkadaşlarımızın yüz ifadelerini ve daha fazlasını gösterebilir. Robotik sektörü şimdiden uzun süredir daha enerji verimli yonga setleri arıyor.

Geleceğin ekranları

Geleceğin pek çok ekranında bu teknoloji kullanılabilir. VR ve AR başlıklarının yükselişi, hafif TFT çip tasarımından büyük fayda sağlayabilecek teknolojilere iyi bir örnektir. Bu cihazlardaki küçük ekranlar tüy kadar hafif hâle gelerek ergonomiyi iyileştirebilir ve uzun süreli kullanımın kullanıcıya verdiği yorgunluğu azaltabilir.

Bükülebilir Ekranlar

TFT, bükülebilir ekranların üretiminde kullanılan başlıca teknolojilerden biridir. Bu ince çiplerin esnek yapısı onları bu kullanım için ideal kılar. Esnek ekranlar pazarda devrim yaratabilir. Açılarak kullanılan rulo ekranlar yer tasarrufu sağlar ve herkesin saniyeler içinde bilgiye erişmesine olanak tanır.

Nesnelerin İnterneti (IoT)

IoT pazarı milyarlarca akıllı cihazdan oluşur. Bunların tümünde sensör bulunur ve internet üzerinden veri iletebilirler. Bazı akıllı cihazlar hem bilgi alabilir hem de gönderebilir. Günümüzde milyarlarca IoT cihazı faaldir. İletişim kurmak ve veri toplamak için mikroişlem teknolojisinden ve sensörlerden yararlanırlar.

Bu son gelişme, IoT sektöründe daha fazla küçültme sağlayabilir. Lojistiği ve tedarik zincirini izleyen minicik sensörler düşünün. Pazarda birçok merkeziyetsiz seçenek de mevcut. Bu ek esneklik, IoT pazarını TFT mühendislerinin öncelikli yönelmesi gereken alanlardan biri yapıyor.

IoT cihazları sanayide kritik rol oynamayı sürdürüyor. Üretim süreçlerini izlemek, ürünlerin orijinalliğini doğrulamak ve lojistik verilerini ağla paylaşmak için kullanılıyorlar. Bir varlığın sıcaklığını, konumunu ve geçerliliğini gerçek zamanlı izleyen IoT cihazları var. Bu nedenle IoT teknolojisi bu ihtiyaçlar için en iyi alternatif olarak görülüyor.

Bu Teknolojiden Yararlanabilecek Şirketler

Birçok şirket bu teknolojiyi hemen kullanarak verimlilik ve gelir artışı sağlayabilir. TFT üretim sektörü genişlemeye devam ediyor ve rekabet yoğunlaşıyor. İşte pazarda bilmeniz gereken birkaç şirket.

1. Applied Materials 

AMAT Fiyat Grafiği

ABD merkezli teknoloji üreticisi Applied Materials (AMAT ), yarı iletken sektörü için önde gelen bir çip ve yazılım sağlayıcısıdır. Şirket 1967’de kuruldu ve 1972’de halka açıldı. O tarihten bu yana büyük başarı elde ederek pazar lideri olarak tanındı. FORTUNE dergisi, Applied Materials’ı 2018’de Dünyanın En Beğenilen Şirketleri arasında gösterdi.

Applied Materials, 2009’da çip üretim pazarına resmen girdi. Günümüzde dünyanın önde gelen yarı iletken çip üreticilerinden biri olarak tanımlanıyor ve büyük dökümhaneleri dijital dönüşümü desteklemek için milyarlarca çip üretmeyi sürdürüyor. Şirketin bugün üç ayrı odak alanı var: yarı iletkenler, uygulamalı küresel hizmetler ve ekran pazarları.

AMAT hissesi yatırımcılar için mantıklı bir seçenek olarak görülüyor. Hissenin mevcut piyasa değeri 170,55 milyar dolar, şirketin değerlemesi ise 168,62 milyar dolar. AMAT son bir yılda yükseliş gösterdi. Hisse piyasadan daha iyi performans sergileyerek son 52 haftada %81,73’ten fazla değer kazandı.

2. Intel Corporation

INTC Fiyat Grafiği

Intel (INTC ) Corporation, yeniliği ve üretim süreçlerini geliştirmeyi sürdüren bir diğer tanınmış çip üreticisidir. Şirket 1968’de pazara girdi ve merkezi Kaliforniya’dadır. Intel çipleri son derece popülerdir; şirketin üretim süreçleri yıllar içinde iyileştirilmiştir.

Bugün Intel, çip üretiminin başlıca dökümhanelerinden biridir. Üreticilerin ihtiyaçlarına göre tasarlayıp ön sipariş verebildikleri uçtan uca çözümler sunar. Bu etkenler INTC’yi elde tutulabilecek mantıklı bir hisse yapıyor. Analistler değerin yavaş ve istikrarlı artmasını öngörüyor; bazıları fiyatın bu yılki 35 dolardan 2026’ya kadar 60 dolara çıkmasını bekliyor.

Çip kıtlığı

TFT çipleri üzerine araştırmaları hızlandıran başlıca etkenlerden biri, pazardaki son kıtlıklardır. Yarı iletken çip pazarı çeşitli nedenlerle arz sıkıntısı yaşamaya devam ediyor. Örneğin siyasi gerilimler, ülkelerin gelecekteki çatışmalara hazırlanmak için çip üretim kaynaklarını ayrı ayrı düzenlemesine yol açtı.

Çip kıtlığı bölgeleri farklı biçimlerde etkiledi. ABD ve Çin’in aksine büyük üretim dökümhanelerinden yoksun olan AB, kıtlığı en ağır hisseden bölge oldu. Bu sıkışıklık, birçok sektörü yedek parçalar bulmaya ve sorunun sürmesi ihtimaline karşı alternatifleri güvenceye almaya yöneltti.

Daha fazla dökümhanenin açılması ve kaynakların daha iyi kullanılması sorunu hafifletebilir. Ancak küçültülmüş yüksek teknolojili cihazlara talep sürekli artıyor; dolayısıyla pazar talebi de artacaktır. Bu nedenle buna uygun konumlanmak akıllıca olur.

İnce Film Transistörlerinin Geleceği

TFT çiplerinin geleceğinde otomasyon yer alacak. Yapay zekâ, mevcut çözümlere yeni ve heyecan verici alternatifler oluşturmak için geliştiricilerle birlikte çalışacak. Yeni nesil TFT çipler daha küçük, daha uygun fiyatlı ve daha kolay üretilebilir olacak. Bu etkenler, onların dünya teknoloji sektörlerinin kritik bileşenleri olarak kalmasını sağlayacak.

İnce film transistörleri büyümeye hazırlanıyor

Önümüzdeki yıllarda TFT çip kullanımının azalacağına inanan analist bulmak zor olacaktır. Küçültülmüş elektronik cihazların artışı bu ivmeyi besliyor ve pazar genelinde yeniliği destekliyor. Bu son yaklaşım, TFT çiplerin benimsenmesindeki zorluklara daha kapsamlı ve gerçekçi bir bakış sunuyor. Buradaki veriler, sektörü genişlemeye daha elverişli bir modele yönlendirmeye yardımcı olabilir.

Daha fazla bilgisayar haberi okuyun