อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ ชื่อดูไกลตัว แต่เทคโนโลยีนี้ใกล้ตัวแบบสุด ๆ

อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ (semiconductor devices) คือ อุปกรณ์ที่สร้างขึ้นจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีคุณสมบัติกึ่งนำไฟฟ้า เช่น ซิลิคอน ซิลิคอนคาร์ไบด์ แกลเลียมไนไตรด์ ซึ่งอุปกรณ์เหล่านี้แบ่งออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ตามหลักคิดที่ใช้ในการผลิต กลุ่มแรก คือ ผลิตภัณฑ์ในกลุ่ม MM (More Moore) ที่มุ่งลดขนาดของทรานซิสเตอร์ภายในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานแบบทวีคูณตามกฎของมัวร์ (Moore’s law) ตัวอย่างอุปกรณ์เด่น เช่น ชิปไมโครโปรเซสเซอร์หรือ Central Processing Unit (CPU) Chip, ชิปเก็บความจำหรือ Memory Chip, ชิปประมวลผล AI หรือ Artificial Intelligence (AI) Chip ซึ่งชิปเหล่านี้ใช้งานกับสมาร์ตเทคโนโลยีที่ต้องการพลังประมวลผลและความจำสูง เช่น คอมพิวเตอร์ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ สมาร์ตโฟน

กลุ่มที่สอง คือ ผลิตภัณฑ์ในกลุ่ม MtM (More than Moore) หรือ เซมิคอนดักเตอร์ชนิดมุ่งเน้นเพิ่มฟังก์ชันพิเศษเพื่อตอบโจทย์การใช้งานเฉพาะทาง ตัวอย่างผลิตภัณฑ์เด่น เช่น เมมส์ไจโรสโคป อุปกรณ์เซนเซอร์กำหนดตำแหน่งและทิศทางการเคลื่อนไหวของอุปกรณ์ เช่น สมาร์ตโฟน โดรน เครื่องเกม, เมมส์ซิลิคอนไมโครโฟน ไมโครโฟนขนาดเล็กประสิทธิภาพสูงสำหรับอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น คอมพิวเตอร์ สมาร์ตโฟน แท็บเล็ต หูฟัง, เมมส์เซนเซอร์วัดแรงดัน สำหรับใช้กับอุปกรณ์การแพทย์ ยานยนต์ และอุปกรณ์ในสายการผลิตอุตสาหกรรมต่าง ๆ, เซนเซอร์ทางด้านเคมีและไบโอ สำหรับใช้กับอุปกรณ์การแพทย์และการเกษตร

ทั้งนี้จะเห็นได้ว่าอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์มีบทบาทอย่างมากในทุกอุตสาหกรรมที่เป็นเทคโนโลยีสมัยใหม่ ด้วยเหตุนี้ประเทศชั้นนำของโลกจึงมุ่งแข่งขันที่จะเป็นผู้นำด้านการวิจัย พัฒนา และผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ เพราะนั่นหมายถึงการได้ครอบครองส่วนแบ่งในตลาดสำคัญระดับโลก ซึ่งคาดว่าจะมีมูลค่าสูงกว่า 70 ล้านล้านบาทภายในปี 2575 โดยปัจจุบันไต้หวัน สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น เกาหลีใต้ เยอรมนี และจีน คือผู้นำของตลาดนี้

สำหรับประเทศไทย ถือเป็นหนึ่งในประเทศผู้นำด้านอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ส่วนปลายน้ำ (back-end หรือ downstream) ที่นำเข้าแผ่นเวเฟอร์ (wafer) ที่มีวงจรรวม (Integrated Circuit: IC) หรือที่มักรู้จักกันในชื่อชิป (chip) มาประกอบ ทดสอบ และบรรจุ (Assembly, Testing, and Packaging: ATP) เป็นแผงวงจรรวม (Printed Circuit Board Assembly: PCBA) ก่อนนำไปประกอบรวมกับส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ เพื่อส่งออก นอกจากนี้ประเทศไทยยังเป็นฐานการผลิตฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟ (Hard Disk Drive: HDD) ที่สำคัญของโลกด้วย โดยในปี 2565 มีมูลค่าการส่งออกผลิตภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ส่วนปลายน้ำสูงถึง 1.3 ล้านล้านบาท

อย่างไรก็ตามหลายคนอาจยังไม่ทราบว่าในส่วนต้นน้ำ (front-end หรือ upstream) ของอุตสาหกรรม ที่ทำหน้าที่ตั้งแต่ออกแบบไปจนถึงการผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์บนแผ่นเวเฟอร์หรือ wafer fabrication นั้น ประเทศไทยเองก็มีศูนย์วิจัยที่มีบุคลากรศักยภาพสูงทัดเทียมประเทศผู้นำของอุตสาหกรรมนี้ และมีโรงงานผลิตชิปหรือที่เรียกว่า เวเฟอร์แฟบ (wafer fab) ในระดับอุตสาหกรรมเป็นของตัวเองเช่นกัน โดยศูนย์แห่งนั้น คือ ‘ศูนย์เทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์’ หรือ ‘ทีเมค’ (Thai Microelectronics Center, TMEC) หน่วยงานในสังกัดสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.)

หากคุณสนใจในเรื่องนี้ ‘ทำความรู้จักกับ TMEC สวทช.’ ได้ผ่านบทความ ‘อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ไทยแข็งแกร่งต้นน้ำถึงปลายน้ำ’ วลีนี้เป็นได้มากกว่าภาพฝัน

เรียบเรียงโดย ภัทรา สัปปินันทน์ ฝ่ายสร้างสรรค์สื่อและผลิตภัณฑ์ สวทช.
อาร์ตเวิร์กโดย ภัทรา สัปปินันทน์