ÖZET
Mikroçip veya yarı iletken olarak da adlandırılan bir bilgisayar çipi, hafızayı depolayan veya elektronik cihazlarınbeyinlerini oluşturan bütünleşmiş bir devre ile gömülü bir silikon parçasıdır. Çipler modern hayatımızın önemli bir parçası haline gelmiştir. Bugünlerde kullanmakta olduğunuz cihazların neredeyse tamamında bu çipler vardır. Cep telefonları, bilgisayarlar, arabalar, roketler, saatler, kameralar ve hatta kredi kartlarında bile çipler kullanılmaktadır. Kısacası, elektronik olarak çalışan neredeyse her şeyde bir yarı iletken çip bulunmaktadır. Çipler olmadan hayatımıza konfor katan birçok ürünün üretimi olanaksızdır. Özellikle 2021 yılında sıfır kilometre araba bulmakta yaşanılan zorluk, bozulan tedarik zinciri, azalan arzın fiyatlara yaptığı enflasyonist baskının ana etkeni bu küçük çiplerin tedariki sorunundan kaynaklanmaktadır. Bu yazımızda; çip krizinin sebepleri, etkileri ve gelecekte yaşanılabilecek çip krizlerine dair kısa bir analiz yapılmaktadır.
Dünya’daki Çip Krizleri ve Sebepleri
Giriş
Mikroçip veya yarı iletken olarak da adlandırılan bir bilgisayar çipi, hafızayı depolayan veya elektronik cihazlarınbeyinlerini oluşturan bütünleşmiş bir devre ile gömülü bir silikon parçasıdır. Çipler modern hayatımızın önemli bir parçası haline gelmiştir. Bugünlerde kullanmakta olduğunuz cihazların neredeyse tamamında bu çipler vardır. Cep telefonları, bilgisayarlar, arabalar, roketler, saatler, kameralar ve hatta kredi kartlarında bile çipler kullanılmaktadır. Kısacası, elektronik olarak çalışan neredeyse her şeyde bir yarı iletken çip bulunmaktadır. Çipler olmadan hayatımıza konfor katan birçok ürünün üretimi olanaksızdır. Mikroçip nasıl icat edildi ve kullanımı yaygınlaştı konusunda tarihsel bir bilgi vermek, aslında bugünkü kriz durumunu anlamak için de yararlı olacaktır.
Mikroçip (Yarı İletkenler) Nedir? Nasıl Gelişmiştir?
1957’de sekiz mühendisten oluşan bir ekip Fairchild Semiconductor Corporation isimli şirketi kurdular. Bu şirket 20. yüzyılın en önemli buluşlarından birine imza atacaktı. Şirket ilk silikon transistörünü 1958 yılında piyasaya sürdü. Birçok önde gelen teknoloji şirketinin de doğum yeri olan Silikon Vadisi ismi Fairchild şirketinin bu buluşundan gelmektedir.
Son birkaç aydır devamlı haberlerde, çip tedarik sürecindeki sıkıntılar ve araba sektöründeki etkileri çok konuşulan bir gündem haline gelmiştir. Çip denince birçok insanın aklına genellikle bilgisayarlar ve telefonlar gelmektedir, ancak çipler veya yarı iletkenler artık hemen hemen her yerdedir ve kullandığımız pek çok ürün içerisinde bulunmaktadır.
Fairchild iki yıl içerisinde dört transistörü tek bir çipe entegre etmeyi başardı ve 1965’e kadar bu sayı 60’a kadar çıktı. Gordon Moore bir elektronik dergisine verdiği mülakatta, yaptığı matematiksel modelleme sonucunda endüstrinin gelişim hızını tahmin etmeyi başarmıştı. Hatta tahmini o kadar doğruydu ki bugün bile geçerliliğini korumaktadır. On yıl içerisinde işlemci başı transistörün 60.000’i geçeceğini söylemişti. Moore’un o zamanki modellemesine göre 2017 için yapılan hesaplama işlemci başına 30 milyar transistördü ki bu da doğru çıktı. Meslektaşları yıllar içinde bu duruma “Moore Yasası” adını verdiler. Çünkü model, üstel büyüme yörüngesini doğru bir şekilde yakaladı. 2017 yılında transistör sayısının 30 milyarı yakalayacağını da Moore’un modeli doğru bir şekilde göstermiştir.
Çip Tedarikinde Yaşanılan Aksaklıklar
2020-2021 yıllarında çip tedarik zincirinde bir bozulma gerçekleşti. Bu bozulma da ürün tedarik sürecinde ciddi sıkıntılara yol açtı. Azalan ürün arzı talebi karşılamaya yetmeyince, ürün fiyatlarının artırmasına ve enflasyonun tetiklenmesine yol açtı. Bu durum halen artarak devam etmektedir. Otomobil şirketleri, yeni otomobil üretimini durdurmasa da yavaşlatmak zorunda kaldı. Piyasada yeni araba olmadığı için ikinci el araba satışları arttı, bu sıkıntıdan dolayı yeni bir PS5 almak neredeyse imkânsız hale geldi. Akıllı telefon üreticileri, çip eksikliğinin yeni modellerin bulunabilirliğini etkileyebileceği konusunda uyarıyor. Her ne kadar birçoğumuz çip krizini yeni duymuş olsak da dünya ilk defa çip krizi yaşamıyor. Dünya 1988’den bu yana çeşitli sebeplerden çip sıkıntısı yaşamıştır. Fakat bugünlerde yaşanılan çip krizini manşetlere taşıyan sebepler nelerdir ve neden diğerlerinden daha fazla bizleri etkiliyor? Bu sorulara cevap vermek için önceki krizlere bakmak lazım.
1988 Çip Krizi
Bilgisayar belleği için dinamik rasgele erişimli belleğe (Dynamic Random – Access Memory) DRAM yongalarına çok ihtiyaç vardı. DRAM pazarının %90’ını kontrol eden Japonya, çiplerini ABD’deki piyasa fiyatlarının altında satıyordu. ABD’de çok sayıda RAM üreticisi Japonya ile rekabet edemediği için işletmelerini kapatmak zorunda kaldı. DRAM yapan on bir Amerikan firmasından pazarda sadece iki tanesi kaldı. Texas Instruments ve Micron. 1987’de Başkan Reagan yönetimindeki ABD hükümeti, Japonya’ya ekonomik yaptırımlar uygulayarak müdahale etmek zorunda kaldı ve daha sonra Japonlar çiplerini piyasa oranlarında satmayı kabul etmek zorunda kaldılar. Ancak yaptırımlar, ABD’nin beklediğinin aksine çip endüstrisini olumsuz etkiledi. Yaptırımlar, Japon yonga üreticilerinin yüksek üretim maliyet ve riskleri nedeniyle ABD’ye daha az yonga ihraç etmesine neden oldu. Amerikan çip üreticileri, beklenildiği gibi piyasaya yeniden girmedi. Sonuç olarak, 1988’de DRAM kıtlığı oluşmaya başladı.
Bu, çip fiyatlarında bir artışa neden oldu. Örneğin, bir 256 kbit DRAM yongasının maliyeti 2,95$’dan 12,45$’a yükseldi. Taleple başa çıkmak için üreticiler kaynaklarını daha fazla DRAM üretmek için yönlendirmek zorunda kaldılar. Ancak bu da statik rastgele erişimli bellek (Static random-access memory) SRAM ve bilgisayar ekranlarını kontrol etmek için kullanılan video Ram’ler gibi diğer tip çiplerde bir eksiklik yarattı. Japonya’da talebi karşılamak için Hitachi’nin sahip olduğu yarı iletken fabrikalarındaki işçilerin bir haftalık yaz tatillerini iptal ettirerek fazla çalıştırmak zorunda kaldıklarını bildirildi. Sorunun kendi kendine çözülmesi 1989 ortalarına kadar sürdü ve o zamandan beri MB DRAM başına maliyet düşüyor.
1994 Çip Krizi
1994 ve 1995’te, bu dönemde başka bir çip sıkıntısına yol açan, özel bilgisayarların satışındaki patlamaydı. Bir sürü harika bilgisayar teknolojisi icat edildi. Bu dönemde oldu World Wide Web, diğer bir deyişle bugünkü bildiğimiz şekliyle “İnternet” doğdu. Microsoft, Windows’un şimdiye kadarki en büyük sürümü olan Windows 95’i yayınladı. Dünyanın en büyük e-ticaret sitesi Amazon da bu süre zarfında resmi olarak açıldı. Birçok insan kişisel bilgisayar satın alıyordu. Bu da bilgisayar çiplerine olan talebin artmasına neden oldu, ayrıca yeni gelişmiş çip üretim süreçlerine geçiş oldu.
Yeni çiplerin üretilmesi için ise “cleanroom” denilen, “temiz oda” olarak çevirebileceğimiz özel alanlara ihtiyaç vardı. Temiz oda dediğimiz yer bu çiplerin hatasız bir şekilde üretilmesini sağlayan yerlerdir. Toz gibi etkenlerden arındırılmış ortamlardır, fakat bu gibi alanların gerek eksikliği gerekse yanlış kurulmasından dolayı birçok çip hatalı olarak piyasaya sürüldü ve bu da çip krizini daha da artırdı.
2000 Çip Krizi
2000’lerde yaşanılan çip krizi, o zamanın en büyük bilgisayar işlemcisi üreticisi olan Intel’in yetersiz tahminlerinin bir sonucuydu. Intel’den sonra gelen en büyük çip üreticisi ise yine Amerikalı bir firma olan AMD’ydi. Intel, 1998’de ve 1999’da yetersiz yatırım yaptı, bu da 2000’de işlemci çiplerinde bir açık oluşmasına neden oldu. Masaüstü kişisel bilgisayarlar, kurumsal bilgisayar ağları ve web siteleri oluşturmak için kullanılan sunucular bu durumdan olumsuz bir şekilde etkilendi. Bunun yansıra 1998’in ortasında, yarı iletken tedarikindeki çöküş nedeniyle Teksas’taki yeni tesisinin inşaatı da durduruldu. Aynı zamanda, daha hızlı Pentium III için yeni 820 yonga setleri ve buna uyumlu yeni bir bellek teknolojisi de planlandığı gibi birlikte çalışmadı, bu yüzden Intel sorunu nasıl çözebileceklerini görmek için çizim tahtalarına geri dönmek zorunda kaldı. Bu olaylar silsilesi, yeni işlemcilerin imalatında gecikmeye neden olmuş ve 2000’li yıllarda ciddi bir Intel işlemci sıkıntısına yol açmıştır. Neyse ki, o zamana kadar ekonomik olarak zorluk çeken bir firma olan AMD dünyayı bu kıtlıktan kurtardı. Intel sorunlarını çözmekle meşgulken AMD, Intel’in Pentium III’ünden daha hızlı olan yeni Athlon işlemcisi ile muazzam bir tüketici kabulü gördü. Birçok büyük PC üreticisi, Intel sıkıntısı nedeniyle AMD’ye geçti.
2004 Çip Krizi
2004’te, dünya çapında CDMA ağlarının agresif bir şekilde piyasaya sürülmesi nedeniyle cep telefonları için CDMA yongaları eksikliği vardı. CDMA, (Code Division Multiple Access) kod bölmeli çoklu erişim için bir kısaltmadır. Birden fazla kullanıcının aynı radyo kanalı ile aynı baz istasyonuna bağlanmasını sağlayan bir teknolojidir. Bir CDMA çipi, telefonun bunu yapmasını kolaylaştırır. CDMA, o dönemde kullanılan GSM teknolojisine göre daha güçlü ve esnek bir teknolojiydi. ABD merkezli bir şirket olan Qualcomm, CDMA ve kontroller için gerekli patentlerin çoğuna sahipti. Bu da toplam pazarın yaklaşık %85’ine denk gelmekteydi. CDMA ağları piyasaya sürüldüğü sırada, Qualcomm, birçok telefon üreticisinin CDMA teknolojisi ile daha fazla telefon üretmesi nedeniyle CDMA yongalarının talebini karşılayamadığını fark etti. Teknoloji için büyük pazarı kontrol ettiğinden, dünya başka bir çip sıkıntısına girdi. Bu seferki çip krizi günlük hayatımızın bir parçası haline gelen cep telefonlarını etkilemeye başladı. Qualcomm, talepteki artışı karşılamak ve gelecekteki ürün tedarikini sağlamak için tedarik zincirinde iyileştirmeler yaptı ve tedarik zinciri ortaklarıyla uzun vadeli kapasite anlaşmalarına imza attı. Üretim kapasitesini önemli ölçüde artırdı. Ayrıca, dünya çapındaki tesislerinde bulunan mühendis ekibini çoğaltarak bu krizin çok büyümeden çözülmesi sağlandı.
2011 Çip Krizi
11 Mart 2011’de dünyanın en büyük çip üreticilerinden biri olan Japonya’yı 9.0 büyüklüğünde güçlü bir deprem ve tsunami vurdu. Felaketin sonunda Japonya büyük can kayıplarının yansıra; nükleer enerji istasyonlarında sızıntı, ulaşım altyapısında büyük hasarlar ve elektrik kesintilerine maruz kaldı.
Japonya deprem sonrasıyla uğraşırken, dünya başka bir ciddi çip sıkıntısına giriyordu. Bellek ve ekran yongalarının tedariki büyük ölçüde etkilendi. Felaketten birkaç gün sonra bellek yongalarının spot fiyatları yükselmeye başladı. Flaş bellek yongalarının fiyatı %20’nin üzerinde arttı, DRAM’ler ise %7 yükseldi. Deprem, Shin Etsu’ya ait bir fabrikayı yerle bir etti. Dünyanın en büyük gelişmiş silikon plaka üreticisi olan bu şirket, yarı iletkenlerin üretimi için gerekli önemli bir malzemeyi üretiyordu. Bu durum, Shin Etsu’dan plaket satın alan Intel Corp. ve Toshiba Corp. gibi yonga üreticileri için büyük bir endişe kaynağıydı.
Otomobil endüstrisi de ciddi şekilde etkilendi. Araçlarda kullanılan çiplerin önemli üreticilerinden olan Renesas Electronics’in ana fabrikası tsunamiden sonra üç ay boyunca devre dışı kaldı ve bu da endüstride dalgalanan bir arz sıkıntısına yol açtı. Bu durumdan en çok etkilenen ise Renesas’ın en büyük alıcılarından olan Toyota oldu.
2020 – 2021 Çip Krizi: Bu Dönemde Yaşanan Krizin Perde Arkası
2020’de başlayan mevcut çip sıkıntısı, tüketici elektroniğindeki beklenmedik talepten kaynaklanıyor. Bu kriz ayrıca şimdiye kadar yaşanılan en büyük çip sıkıntısı olarak kayıtlara geçecektir.
COVID-19 salgını sırasında insanlar evde çalışmaya zorlandı ve evden öğrenmek norm haline geldi. Bu, cep telefonları, bilgisayarlar, video oyun konsolları, TV’ler ve benzeri ürünlere, diğer bir deyişle tüketici elektroniğine yönelik talebin artmasıyla sonuçlandı. Bu cihazlara yönelik artan talep, işlemci, bellek, görüntüleme, güç bağlantısı ve diğer işlevler için gerekli çiplere olan talebi de artırdı. Sonuç olarak artan çip talebini karşılamada yetersiz kalan fabrikalar çip tedarik zincirinde bir dengesizliğe yol açtı. Hava yolculuğunun azalması ve pandemi ile ilgili malzemelerin küresel gönderilerine öncelik verilmesi nedeniyle gemi gönderileri ertelendi. Toplamda, küresel hava kargo kapasitesi 2020’de %20 azaldı.
Yine Eylül 2020’de Çin-ABD Ticaret Savaşının bir parçası olarak ABD, Çin’in en büyük çip üreticisi SMIC’ye kısıtlamalar getirdi. Bu kısıtlamalar şirketleri, halihazırda maksimum kapasitede üretim yapan Tayvan, Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) ve Samsung gibi diğer üretim tesislerine geçmeye zorladı. Ne yazık ki, yarı iletken tedarik zincirini karıştıran bir dizi felaket de yaşandı ve yaşanmaya devam ediyor.
Amerika’daki birçok yarı iletken şirkete ev sahipliği yapan Teksas eyaleti, Şubat 2021’de fabrikaların kapanmasına neden olan eşi görülmemiş bir soğuk hava yaşadı. Elektrik şebekeleri çöktü ve aşırı soğuklardan dolayı donan boru hatları nedeniyle su sıkıntısı da yaşanmaya başlandı. Birkaç hafta sonra, aşırı elektrik yüklenmesinden kaynaklanan bir yangın, Japonya’nın Renesas Chip fabrikasını yaktı ve yirmi üç makineyi kullanılamaz hale getirdi. Hassas temiz odayı duman ve kurumla doldurdu.
Bu yetmezmiş gibi, Tayvan yarım yüzyıldan uzun bir süredir en kötü kuraklığını yaşadı ve TSMC de dahil olmak üzere çip üreticileri arasında su kıtlığına yol açtı. Çip üreticileri, fabrikalarını ve plakalarını temizlemek için büyük miktarlarda ultra saf su kullanırlar. Goldman Sachs’a göre, en az 169 endüstri bu küresel çip sıkıntısından etkilendi. En çok etkilenenler sektörler ise otomotiv ve tüketici elektroniği endüstrileri oldu.
Dünyanın en büyük otomobil üreticisi Toyota, Eylül 2021’de dünya çapındaki araç üretimini %40 oranında azalttığını açıkladı. Ford, sayıları milyonları bulan bitmiş araçlarını, eksik olan çipleri için bekler vaziyette park halinde tutmakta.
Dünyanın önde gelen elektrikli araç üreticisi Tesla, alternatif çipleri desteklemek için araç yazılımını yeniden yazmak zorunda kaldı. İnsanlar ev eğlencesine yönelirken, tedarik sıkıntısı olan video oyun konsollarına olan talep de oldukça arttı ve tedarik zincirine olan yükü daha da fazla artırdı. Yeni Xbox ve PlayStation 5 konsollarındaki açığın 2022 yılına kadar devam etmesi bekleniyor. Akıllı telefon sektörü de darbe almaya başladı. Küresel akıllı telefon sevkiyatları 2021’in üçüncü çeyreğinde %6 küçüldü.
Çip Krizinin Çözümü: Sonuç Değerlendirmesi
Bu çip sıkıntısının üstesinden gelmek için çip üreticileri, hükümetlerinin yardımıyla yerel üretimi artırmak ve küresel tedarik zincirini çeşitlendirmek için milyarlarca dolar yatırım yaptı. ABD’de Biden yönetimi, yerli yarı iletken endüstrisi için 52 milyar dolarlık teşvik tahsis etmeyi planlıyor.
Dünyanın en büyük yonga üreticisi TSMC, önümüzdeki üç yıl içinde üretim kapasitesini artırmak için yaklaşık 100 milyar ABD doları harcamayı planlıyor. Yatırımın bir kısmı ABD ve Japonya’da yeni yarı iletken fabrikaları inşa etmek için kullanılacak.
Samsung, 2022’de Teksas’ta on yedi milyar dolarlık bir yarı iletken fabrikası kurmayı planladığını söyledi. Intel, Avrupa’da yeni çip üretim tesisleri inşa etmek için önümüzdeki on yılda 95 milyar dolarlık bir yatırım ayırıyor. Şirket ayrıca fabrika kapasitesini artırmayı ve Arizona’da iki yeni fabrika inşa etmek için 20 milyar ABD doları harcamayı planlıyor.
Bu yatırımlar sonucunda çip krizinin sona ereceği açıktır, ancak ne kadar zamanda olacağı konusu belirsizliğini koruyor. Fakat kesin olan bir şey var o da artık yarı iletkenlerin yani çiplerin stratejik bir kaynak hâline geldiğidir. ABD, AB ve Çin yarı iletken tedariği ve üretimi konusunda büyük yatırımlar yapmaktadırlar.
Teknolojik olarak bakacak olursak ise en ileri teknoloji çipler şu anda TSMC’de, yani Tayvan’dadır. ABD’nin Tayvan ilgisinin büyük bir kısmı da buradan gelmektedir. Çip üretimi açısından uzmanlaşan bir ülke olan Tayvan önümüzdeki yıllarda da çip tedariki konusunda önemli bir figür olarak rol oynamaya devam edecek.
Tarihteki eski çip krizlerine ve şimdiki çip krizlerine bakacak olursak bir eğilimin olduğunu görmekteyiz. Yeni bir teknolojinin bulunması veya yaygınlaşması sonucunda her seferinde çip üreticileri artan talebe karşı hazırlıksız yakalanmıştır. Bilgisayarların yaygınlaştığı 1994 senesi, cep telefonlarının yaygınlaşmaya başlaması ile 2004 krizi ve en son Covid-19 pandemisi nedeniyle uzaktan çalışmanın teşvik edilmesi sonrası ev elektroniklerindeki talebin patlaması gibi etkenler çip krizini tetikleyen unsurların başında yer almaktadır. Fakat çip üretiminin zorluğu nedeniyle piyasada çok az üreticinin olması ve doğal felaketler sonucunda bu üreticilerden birinin üretiminin düşmesi durumunda da kriz tetiklenebilmektedir.
Üretim hattının farklı ülkelerde konumlandırılması doğal afetler sonrasında çıkabilecek fabrika üretim sorunlarını büyük ölçüde çözecektir. Ama yeni çıkacak bir teknolojinin, cep telefonları veya bilgisayar gibi büyük talep görmesi durumunda yeni bir çip krizi ile tekrar karşılaşma olasılığımız çok yüksektir. Belki de bir sonraki çip krizi Facebook’un kurucusu Mark Zuckerberg’in anons ettiği “meta-verse” yani sanal gerçeklik dünyasının yaygınlaşması ile yaşanılacaktır.