TÜBİTAK’tan çip üretiminde yeni bir adım
PARA ANKARA/ HÜLYA GENÇ SERTKAYA Küresel ölçekte yarı iletken sektörünün pazar büyüklüğünün 2024 yılında 576 milyar dolar seviyesine çıkması bekleniyor. Tüm dünyada büyük sanayi kuruluşları yarı iletken çip tedariklerini güvence altına almayı planlarken, ülkeler bağımsız çip endüstrisine sahip olmak için yeni stratejiler belirliyor. Çip endüstrisinde Ar-Ge, tasarım, üretim ve ticarileştirme konularında büyük adımlar atmayı hedefleyen Türkiye de çip teknolojilerinde bağımsızlığını tesis edecek hedeflere kilitlenmiş durumda. Öncelikle TÜBİTAK enstitülerinde çip üretim kabiliyetlerinin yeni bir üretim tesisiyle taçlandırılması planlanıyor. Bilindiği üzere TÜBİTAK Gebze yerleşkesinde 2000'lerden bu yana Türkiye'nin ihtiyaç duyduğu kritik çiplerin ve sensörlerin üretimi devam ediyor. Mevcut cihaz seti ile 4 inç (100 mm) boyutunda pullar üzerinde ve 250 nm (nanometre) teknolojisinde üretim yapılıyor. Çip tasarımı ve üretimi, maske üretimi, test ve kılıflama süreçlerinin tümü uçtan uca yerli ve milli olarak gerçekleştiriliyor. Katar Hamad Bin Khalife Üniversitesi (HBKU) ve TÜBİTAK arasında 4 Aralık 2023'te imzalanan stratejik işbirliği anlaşması kapsamında ise Türkiye'de ortak bir üretim tesisi kurulması, 110 ve 65 nm teknolojisinde kimlik çipleri, pasaport çipleri ve sanayinin ihtiyaç duyduğu birçok çipin üretiminin gerçekleştirilmesi planlanıyor.
Çip tasarımında önemli mesafe alan Türkiye'nin, yeni çip üretim tesisiyle 65 nm üretim teknolojisine sahip olması önemli bir adım olarak değerlendiriliyor. Ancak, IBM, TSMC gibi firmaların 5 nm teknolojisiyle imalat yaptığına, önümüzdeki yıllar için 3 nm teknolojisinde siparişler aldığına dikkat çekilerek, Türkiye'nin 5 nm üretim teknolojisine sahip olmak için hızlıca harekete geçmesi gerektiğinin altı çiziliyor.
"ÇİP TEKNOLOJİLERİNİN STRATEJİK ÖNEMİ ARTTI"
Sanayi ve Teknoloji Bakanı Mehmet Fatih Kacır, TBMM Plan ve Bütçe Komisyonu'nda yaptığı Bakanlığı'nın bütçe sunumunda, yapay zekanın da gelişimiyle çip teknolojilerinin stratejik öneminin arttığının altını çizdi. Savunma sanayinde kritik sistemlerdeki çiplerin üretimine ilişkin sahip olunan kabiliyeti diğer sektörlere taşımayı planladıklarını açıklayan Kacır, TÜBİTAK enstitülerinde çip üretim kabiliyetlerinin yeni bir üretim tesisiyle taçlandıracaklarını söyledi. Çip Çağrısı ile endüstriyel ölçekte çip üretim kapasitesi inşa etmeye yönelik 5 milyar dolar yatırımı harekete geçireceklerini dile getiren Kacır, "Entegre Devre Tasarım Çağrısı ile sanayimizin öncü sektörleri otomotiv ve beyaz eşya üretiminde milli tasarım çip projelerini destekliyoruz" ifadelerini kullandı.
TEDARİK GÜVENCE ALTINA ALINIYOR
Önce yarı iletken devre elemanlarına ve genel görünüme bir bakalım. Elektronik cihazlarda temel işlevselliği sağlamak, verileri işlemek, depolamak ve iletmek gibi önemli fonksiyonların yürütülmesine imkan veren en önemli bileşenler, yarı iletken devre elemanları. Günümüzün yarı iletken devre elemanlarının büyük çoğunluğunu çip veya mikroçip olarak da adlandırılan entegre/tümleşik devreler oluşturuyor. TÜBİTAK'tan edinilen bilgiye göre mikroçipler; transistor, diyot, kapasitör, direnç gibi binlerce devre bileşeninin, katmanlı ince bir yarı iletken malzeme plakası üzerinde yerleştirilmesiyle üretiliyor. Günümüzdeki milyarlarca bileşen içeren mikroçipler, birkaç milimetrekare kadar küçük bir alanda paketlenebiliyor.
Mikroçiplerin ve diğer yarı iletken bileşenlerin, günlük hayatımıza ve teknolojiye olan etkilerinin yanında doğrudan yarattıkları ticari değerin büyüklüğü de her geçen yıl artıyor. World Semiconductor Trade Statistics verilerine göre 2024 yılında, yarı iletken sektörünün market değeri bir önceki yıla göre yüzde 11.8 artarak 576 milyar dolar seviyesine ulaşacak.
Tüm dünyada büyük sanayi kuruluşları yarı iletken çip tedariklerini güvence altına almayı önceliklendirmeye başladı. Piyasadan tedarik edilen işlemci, algılayıcı, güç vb. çiplerin tedariki konusunda üretici firmalarla doğrudan irtibat sağlamak firmaların elini güçlendiriyor. Buna mukabil, Ar-Ge odaklı faaliyet gösteren üretici firmalar ürün konfigürasyonlarını belirlemede esneklik kazanmak için kendi gereksinimlerine uygun yarı iletken çiplerin geliştirilmesi ve üretilmesi üzerine çalışmalarını yoğunlaştırmakta. Türkiye'de kurulacak çip üretim evleri ile yerli firmaların çip prototipleme/üretim süreci ve çip ekosistemine erişimi kolaylaştırılmış olacak.
UÇTAN UCA YERLİ VE MİLLİ ÜRETİM
Şimdi TÜBİTAK'ın sahip olduğu çip teknolojisine ve çip üretimi işbirliğine bir göz atalım. TÜBİTAK bünyesinde yarı iletken teknolojileri üzerine araştırmalar 1983 yılında başladı. Geliştirilen üretim prosesleri ve yıllar içinde yapılan yatırımlarla birlikte TÜBİTAK Gebze yerleşkesinde 2000'lerden bu yana Türkiye'nin ihtiyaç duyduğu kritik çiplerin ve sensörlerin üretimi devam ediyor. Çip tasarımı, maske üretimi, çip üretimi, test ve kılıflama süreçlerinin tümü uçtan uca yerli ve milli olarak gerçekleştiriliyor. Mevcut cihaz seti ile 4 inç (100 mm) boyutunda pullar üzerinde ve 250 nm (nanometre) teknolojisinde üretim yapılıyor. İşlemci ve kimlik çipi gibi ürünlerin üretildiği CMOS teknolojisinin yanı sıra, baz istasyonu ve LiDAR gibi yüksek frekans uygulamaları için SiGe teknolojisi geliştirilmekte.
Yüksek güç ve frekans gereksinimlerini düşük gürültü seviyesi ile sağlama imkanı sunan SiGe teknolojisi kablosuz bilgi aktarımı, RF alıcı-vericiler, fiber optik, telekomünikasyon ve otomotiv sektörü için çeşitli uygulamalarda tercih ediliyor.
Son 10 yıldır milli teknoloji firmalarının optik sistemlerinde kullandığı kritik öneme sahip lazer algılayıcı fotodedektörler TÜBİTAK BİLGEM'de üretiliyor.
TÜBİTAK BİLGEM–HBKU ÇİP ÜRETİMİ İŞBİRLİĞİ
Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı ile koordinasyon halinde yürütülen ikili görüşmeler neticesinde, Katar Hamad Bin Khalifa Üniversitesi (HBKU) Core Labs'ta bulunan cihaz seti kullanılarak Türkiye'de ortak bir üretim tesisi kurulması gündeme geldi. Hamad Bin Khalife Üniversitesi (HBKU) ve TÜBİTAK arasında Yarıiletken Üretim Tesisi kurulmasına yönelik stratejik iş birliği anlaşması 4 Aralık 2023'te imzalandı. Anlaşma kapsamında tesisin kurulumundan TÜBİTAK sorumlu olacak, üretim cihazları HBKU tarafından sağlanacak. Tesisin kurulmasıyla birlikte iki ülke arasında ortak Ar-Ge ve ürün geliştirme fırsatı doğacak.
Tesis inşaatı için alan tespit çalışmaları tamamlanmış olup, inşaat ve temiz oda firmalarıyla görüşmeler sürüyor. İnşaatın 2025 yılı üçüncü çeyrekte tamamlanması, yıl sonuna kadar cihaz kurulumlarının ve deneme üretimlerinin gerçekleştirilmesi planlanıyor. 8"–200 mm boyutunda silisyum pullarla üretim yapılacak.
SANAYİNİN İHTİYAÇ DUYDUĞU BİRÇOK ÇİP ÜRETİLECEK
Projenin ikinci fazı olan 110 nm ve 65 nm teknolojisindeki çiplerin üretiminde kullanılacak cihazların temini için farklı ülkelerdeki firmalarla doğrudan temasa geçilerek teklifler alınmakta. Yarı iletken Ar-Ge çalışmaların dünyada önde gelen araştırma merkezlerinden IMEC ile çip üretimi alanında kapsamlı bir işbirliği için görüşmeler sürdürülüyor. 110 ve 65 nm teknolojisinde kimlik çipleri, pasaport çipleri ve sanayinin ihtiyaç duyduğu birçok çipin üretimi gerçekleştirilebilecek.
İkili iş birliği anlaşması kapsamında ortak Ar-Ge çalışmalarının yapılacağı çip üretim tesisi kurulacak. HBKU'nun laboratuvarında yer alan toplam değeri yaklaşık 40 milyon dolar olan cihazlar TÜBİTAK Gebze yerleşkesine nakledilerek yeni kurulacak tesiste kullanılacak. Tesisin inşaatı, temiz odanın kurulumu, ekipmanların kurulumu ve çalıştırılması TÜBİTAK BİLGEM tarafından yapılacak.
TÜRKİYE'NİN İLK MİLLİ İŞLEMCİSİ: ÇAKIL
TÜBİTAK BİLGEM'de yüksek performanslı işlemcilerin tasarımı açık kaynak işlemci mimarisi (RISC-V) kullanılarak yüzde 100 milli olarak geliştiriliyor. Çip tasarımı eğitimleri ve TEKNOFEST yarışmaları düzenlenerek bu alandaki yetkin insan kaynağının arttırılması hedefleniyor ve yüksek teknolojiye sahip çip tasarımı projelerinde yerli firmalarla birlikte çalışılıyor.
ASELSAN ve TÜBİTAK BİLGEM tarafından Türkiye'nin ilk milli işlemcisi ÇAKIL geliştirildi. Geliştirilen işlemci 65 nanometre (nm) üretim teknolojisi ile TSMC tarafından üretilmiş ve prototip seviyesinde paketlendi. ÇAKIL işlemcisi 400 MHz hızında çalışmakta olup RISC-V IMAFD buyruk kümesini desteklemekte. Tek çekirdek bir işlemci olan ÇAKIL'da ayrıca SPI, UART, JTAG gibi arayüzler ve PLL devreleri bulunmakta. TÜBİTAK-GİS (Gerçek-zamanlı İşletim Sistemi) ve Embedded Linux işletim sistemlerini destekleyen işlemci; insansız hava aracı, otopilot, uçuş kontrol, işaret işleme ve görev yönetimi amaçları ile kullanılabilmekte.
YONCA MİLLİ İŞLEMCİ PROJESİ
ÇAKIL Projesi'nde elde edilen bilgi birikimi neticesinde çok çekirdekli YONCA Milli İşlemci Projesi başlatıldı. TSMC 16 nm teknolojisinde üretilecek YONCA Milli İşlemcisi savunma, endüstriyel uygulamalar ve tüketici elektroniği uygulamalarında yer alacak. YONCA kapsamında oldukça yüksek katma değere sahip DDR ve PCIe arayüzleri yüzde 100 milli olarak geliştirilerek bundan sonraki ürünlerde de kullanılabilecek.
Ayrıca birçok Avrupa Birliği projesinde uluslararası firmalar ve araştırma grupları ile birlikte çip tasarımı paydaşı olarak yer alınmakta.
Prof. Dr. Numan AKDOĞAN / Gebze Teknik Üniversitesi Öğretim Üyesi
"En ileri çip üretim tesisinin maliyeti 3 milyar dolar"
Türkiye çip tasarımında önemli mesafe aldı. Bu alanda çalışan şirketler var. Ancak Türkiye'de ileri düzeyde imalat teknolojileri olmadığı için bu şirketler de çip imalatlarını yurtdışına yaptırmak zorundalar. Bu da savunma sanayi gibi kritik teknolojiler açısından çok ciddi bir sorun. TÜBİTAK BİLGEM'in yatırımıyla, en azından 65 nm'ye kadar imalat Türkiye'de yapılabilecek. Bu, Türkiye'nin 65 nm teknolojiye kadar ihtiyaçlarını giderebilmesi için çok önemli bir karar, doğru bir yatırım. Ancak yeterli değil. Türkiye gibi hem savunma sanayi hem de sivil teknolojilerde lider olmak, bölgesinde/dünyada etkin ve söz sahibi olmak isteyen bir ülkenin bu konularda çok geri kalması kabul edilebilir değil. Bugün TSMC, Intel, IBM. Samsung 5 nm teknolojisiyle imalat gerçekleştiriyorken, Çin gibi yıllardır ambargoya maruz kalan ülkeler bile 65 nm, 28 nm ile imalat yapabiliyor ve 5 nm imalat yapabilmek için de kendi teknolojilerini geliştirmeye çalışıyorken, Türkiye'nin 250 nm Teknolojiyle imalat yapıyor olması hiç birimizin arzu etmeyeceği bir durum. Bunun hızlıca değiştirilmesi lazım. İlk adım 65 nm. Bundan sonra 5 nm imalat teknolojisi için Türkiye'nin bir strateji geliştirmesi gerekiyor. Çünkü yeni yatırım, çok büyük tesis olmadığı için Türkiye'nin bu alandaki tüm ihtiyaçlarını karşılayamayacak. Bugün 5 nm EUV teknolojisinde, en ileri seviye bir çip üretim tesisi kurmanın maliyeti yaklaşık 3 milyar dolardan başlayıp 10 milyar dolara çıkıyor. Türkiye kendi EUV teknolojisini, kimyasallarını, ham maddelerini üretebilmeli. Bugünden Türkiye'de 5 nm imalatı nasıl yapabiliriz, EUV teknolojisini nasıl edinebiliriz diye bir çözüm bulmak için gayret ve planlama içinde olmalıyız.
Çip tasarımı ve üretiminde işbirlikleri desteklenecek
Yarı iletkenler ve bileşenleri teknolojilerinde Türkiye'nin On İkinci Kalkınma Planı hedeflerine ve bu hedefler çerçevesinde 2025 Yılı Cumhurbaşkanlığı Yıllık Programı'nda yer alan gelecek yılın takvimine bir göz atalım. 2024-2028 yıllarını kapsayan Kalkınma Planı'na göre; yarı iletkenler ve bileşenleri teknolojilerinin geliştirilmesi sağlanacak ve bu alandaki yatırımlar desteklenecek. Bu çerçevede 2025 yılında mikro elektronik alanında tasarım ve üretim altyapısının güçlendirilmesi sağlanacak. Yeni kurulacak Yarı İletken Enstitüsü ve çip tesisi inşaat (temiz oda) ihalesi gerçekleştirilecek, inşaat ve temiz oda kurulum işleri tamamlanacak. Hazırlanan temiz oda yerleşim planı ve altyapı gereksinimleri (elektrik, su, gaz hatları, gücü) gözden geçirilerek bunlara son hali verilecek. Cihaz alım işleri için sözleşme imzalanacak. Plan'a göre üniversite, kamu ve özel sektör arasında yarı iletken çip tasarımı ve üretimi konusundaki işbirlikleri desteklenecek. Çip endüstrisinde Ar-Ge, tasarım, üretim ve ticarileştirme kabiliyetleri geliştirilecek. 2025'te TÜBİTAK BİLGEM bünyesindeki mevcut altyapı geliştirilerek Türkiye'nin bu alandaki kapasitesi artırılacak. Plan'a göre savunma, havacılık ve uzay sistemlerinde kullanılan "ileri seyrüsefer destek sistemleri" alanındaki yapay zeka çiplerinin tasarımı ve üretimi sağlanacak. Sağlık teknolojileri, uzay teknolojileri, yarı iletken teknolojileri, nadir toprak elementleri ve kutup araştırmaları gibi stratejik alanlarda Ar-Ge ve yenilik faaliyetleri geliştirilerek sürdürülecek. Yenilenebilir enerji kaynakları için gerekli olan güç devreleri ve elektronik bileşenlerin ihtiyacı olan yarı iletken tasarımı ve üretimine yönelik çalışmalar teşvik edilecek.
Çip yatırımlarına 5 milyar dolarlık destek
Son yıllarda Türkiye'yi bölgesinde yüksek teknoloji üretim merkezi haline getirecek büyük ölçekli yatırımlar hız kazandı. Bu kapsamda HIT-30 Yüksek Teknoloji Yatırım Programı geliştirilerek yarı iletkenler, mobilite, yeşil enerji, ileri imalat, sağlıklı yaşam, dijital teknolojiler, haberleşme, uzay ve bu alandaki değer zincirlerini geliştirecek 30'un üzerinde başlıkta vergi teşvikleri ve hibe desteklerinden oluşan toplam 30 milyar dolar tutarındaki kaynağın yüksek teknoloji yatırımları için tahsis edilmesi öngörüldü. HIT-30 kapsamında HIT-Elektrikli Araç, HIT-Batarya, HIT-ÇİP, HIT-Güneş HIT-Rüzgar, HIT-Ar-Ge çağrıları açıldı. HIT-ÇİP çağrısı için 5 milyar dolar kaynak ayrıldı. HIT-Çip çağrısıyla, stratejik alanlarda teknolojik bağımsızlığını ve sanayide rekabetçiliğini geliştirmek üzere, Türkiye'nin yarı iletken üretim kapasitesinin artırılması amaçlanıyor. Toplam 5 milyar dolarlık destek bütçesiyle, 65 nm veya daha ileri teknolojide yıllık en az 1 milyon pul üretimi kapasitesinin oluşturulması hedefleniyor. Çağrı kapsamında çip değer zincirinin ingot, wafer, test ve paketleme gibi unsurlarını kapsayan yatırımlar da desteklenecek. HIT-ÇİP çağrısıyla yüzde 30'a kadar sermaye katkısı, yüzde 10'a varan hibe destek, yüzde 80'e varan vergi teşviki, yatırım yeri tahsisi, istihdam destekleri, vergi muafiyetleri, finansman desteği sağlanacak. Yurtiçinden ve yurtdışından yatırımcıların HIT-ÇİP çağrısıyla ilgilendiğini ifade ediliyor.