Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Elektronik

Hvordan en by i Texas gør sig selv til epicentret af det amerikanske halvlederunivers

Kredit:CC0 Public Domain

I centrum af Sherman, Texas, forklarer markører byens fortid, og restauranter og kaffebarer praler af de historiske bygninger, de kalder hjem.

Blot 10 minutter nede af vejen planlægger Dallas-baserede Texas Instruments og den taiwansk-ejede siliciumwaferbygger GlobalWafers at bruge tilsammen 35 milliarder dollars på højteknologiske fabrikker i den altafgørende halvlederforsyningskæde.

Byen blev grundlagt i 1846 og er opkaldt efter en helt fra Texas-revolutionen, der ledede en af ​​militserne og råbte "Remember the Alamo"-opråb. Næsten to århundreder senere passerer beboerne stadig under et gammelt vidtstrakt pecantræ, der skygger for amtets retsbygning og det tidligere bytorv. De kender deres naboers navne, erhverv og stamtræer. De besøger butikker, restauranter og ekspansive antikvitetsbutikker i byens bevarede centrum.

Men der er en ny livsnerve i Shermans økonomi.

Ikke længere bygget op omkring jernbaner eller postruter eller bomuldshandler, er det nu en højteknologisk by, der stort set er understøttet af job og investeringer leveret af Texas Instruments, GlobalWafers og Apple-leverandøren II-VI. I takt med at byens teknologisektor udvides, vokser dens befolkning, og nye boligbyggerier og virksomheder dukker op til venstre og højre.

"Det er lidt skræmmende for os," sagde den 37-årige Sherman-beboer Lauren Sims. Alligevel sagde hun:"Det er godt skræmmende."

Sherman, den største del af Sherman-Denison-metroområdet med 120.000 personer, er ikke fremmed for at ændre sig.

Dens transformation til et centralt amerikansk knudepunkt for halvlederfremstilling er muliggjort af naturressourcer, infrastruktur og kyndig lokal ledelse, men også af en forretningsvenlig tradition, der går årtier tilbage.

"Det er i vores DNA," sagde Kent Sharp, præsident for Sherman Economic Development Corp., som hjalp med at lande GlobalWafers-aftalen, der vil bringe den første facilitet af sin art til USA i to årtier.

Halvledere, de små chips, der driver moderne computere og andre elektroniske enheder, er kernen i byens lederes planer. Byen ønsker at være hjemsted for virksomheder langs alle trin i forsyningskæden, fra fremstilling af siliciumwafers til at skabe printkort til forbrugerprodukter.

At indgå en aftale

I 1990 tegnede USA sig for 37% af halvlederproduktionskapaciteten. I 2020 faldt det tal til 12 % ifølge en undersøgelse foretaget af Boston Consulting Group og Semiconductor Industry Association.

Under coronavirus-pandemien forårsagede forsyningskædeproblemer med at sikre chips fra udlandet og rekordstor efterspørgsel en mangel, der fortsætter i dag, hvilket fik opkald til at bringe mere produktion til USA. Manglen er blevet forværret af fortsatte nedlukninger i Kina og ringvirkninger fra krigen i Ukraine .

Halvlederforsyningskæder er stadig sårbare, og den langsigtede efterspørgsel skyder i vejret takket være stigende digitalisering.

"Biler, støvsugere, you name it, alt kører på chips i disse dage," sagde Michael Savoie, professor i drift og supply chain management ved University of North Texas' Ryan College of Business. Hvis halvlederproduktionen i Sydøstasien forstyrres, "kan du forårsage en global katastrofe i forsyningskæden."

For Taiwan-baserede GlobalWafers og dets GlobiTech-datterselskab betyder forsyningskædeproblemer stor efterspørgsel og en impuls til at tilføje kapacitet gennem en udvidelse på $5 milliarder i Sherman.

"Vi og vores peer-konkurrenter er blevet udsolgt, især på avancerede produkter (300 millimeter), hvor forsyningen vil forblive tæt, muligvis gennem år 2024, hvilket er tidspunktet for nye udvidelser," sagde GlobiTech-præsident Mark England i en e-mail.

Før halvledere kan rulle af linjen og ind i biler, forbrugerelektronik og industrielt maskineri, starter fabrikationsanlæg med en siliciumwafer - en stor, spejllignende plade af ultratynd silicium, der giver tusindvis af chips.

Den nye GlobalWafers-fabrik vil fremstille disse wafere ud over at være i stand til at påføre en krystallinsk belægning. GlobiTechs eksisterende faciliteter vil modtage nogle af de rå wafere og påføre den belægning.

GlobalWafers' ekspansion vil være en langsigtet investering. Prøver vil begynde at finde vej til kunderne i anden halvdel af 2024, og masseproduktion - startende ved 350.000 wafers om måneden - vil begynde i 2025.

Webstedet kan i sidste ende øge op til 2,4 millioner wafers produceret om måneden, sagde England.

"Det vil være vores ekspansionskøretøj i de næste 40 år," sagde han.

Hård konkurrence

GlobiTech og byens ledere var ikke sikre på, at Sherman ville vinde projektet, især da byggeomkostningerne i USA er tre gange dyrere end i udlandet. Websteder i Ohio og Sydkorea blev også overvejet, og alle tre steder tilbød store økonomiske incitamenter.

"Det er ligesom dating," jokede England, mens konkurrerende byer sætter deres bedste fod.

At vinde faceoff krævede samarbejde mellem Sherman Economic Development Corp., fire lokale skattemyndigheder og statens regering – samt et løfte om fremtidige føderale incitamenter. Det økonomiske udviklingsagentur var "spidsen af ​​spydet," sagde bychef Robby Hefton, der organiserede forskellige grupper under forhandlinger med virksomheder som GlobiTech.

Det økonomiske udviklingsagentur tilbød 20 millioner dollars i kontante betalinger og salg af over 14,4 millioner dollars i jord for 1 dollar acre. Texas Enterprise Fund bidrog med et tilskud på $15 millioner.

Byen, Grayson County og Grayson College fik skattelettelser, og byen tilbød rabat på vandregninger. Selvom det skal godkendes af skolebestyrelsen, bør virksomheden også modtage en pause på skat, der betales til det lokale skoledistrikt.

Mens Ohio havde en 100 % skattereduktionsaftale klar til at gå i gang om en uge, tog bestræbelserne i Texas måneders forhandlinger mellem beskatningsenheder. Hver Sherman-forhandler kunne have brudt aftalen med kun et læg på.

Heldigvis for byen har GlobiTech og dets præsident stærke Sherman-rødder.

"Vi har arbejdet med byen i over 20 år, og vi kender alle," sagde England, en indfødt Sherman.

Sherman havde flere andre fordele.

GlobiTechs eksisterende ledelsesteam kan overvåge den nye fabrik, hvilket er nyttigt, fordi waferproduktionsprocessen involverer forretningshemmeligheder. Byen har en rigelig forsyning af arbejdere, jord, strøm og andre forsyningsselskaber, og kan prale af nogle af de bedste vandadgange i Texas takket være Lake Texoma, et af de få reservoirer i staten, der har fuld kapacitet.

GlobalWafers-projektet vil være berettiget til incitamenter i henhold til CHIPS-loven, der blev godkendt i januar 2021, men Kongressen mangler stadig at yde 52 milliarder dollars i finansiering til subsidier for at fremme indenlandske halvlederinvesteringer. For GlobalWafers er denne finansiering afgørende.

Intel har sagt, at det kan forsinke eller reducere sine planer om at bygge et 20 milliarder dollars chipfabrik i Ohio afhængigt af, hvad der sker med regningen, og England sagde, at GlobalWafers kunne nedskalere planer i Sherman eller flytte sin nye produktion til udlandet, hvis pengene ikke kommer igennem.

"Vi er i samme båd med Intel," sagde England. "Vi føler os ikke sikre på beslutningen, før betonen tørrer."

Dealmakers er ivrige efter at se lovforslaget finansieret før kongressens pauser i august, og byens ledere har talt med folkevalgte om dens betydning. Men der er debat om, hvorvidt 52 ​​milliarder dollars er nok til at bringe mere af halvlederindustrien på næsten 500 milliarder dollars til USA, og derved mindske forsyningskædens sårbarhed.

"Med CHIPS Act kan det være en kamp op ad bakke:Er det nok at give 52 milliarder dollars til industrien? Absolut ikke. Det er kun en begyndelse," sagde Bloombergs halvlederanalytiker Paula Penkal.

En arv af opmuntrende industri

Efter at wafere kommer fra samlebåndet, bruger virksomheder dem som base for mikrochips. I USA er det her virksomheder som Texas Instruments kommer ind i billedet.

Sherman har været hjemsted for producenter i mere end et århundrede, men den moderne bys indsats – inklusive det højteknologiske produktionsfremstød, der bragte Texas Instruments til byen – har deres rødder i en gruppe, der var aktiv i midten af ​​det 20. århundrede kaldet de unge tyrkere.

Anført af lokale erhvervsledere og opkaldt efter en osmannisk revolutionær gruppe, samlede de unge tyrkere penge for at tiltrække virksomheder til Sherman.

"Jeg ville høre historier om, at de fløj til østkysten og spiste og spiste IBM-cheferne, før IBM kom hertil, og Johnson &Johnson," sagde søn af en af ​​de unge tyrkere i en video, der fejrede Shermans økonomiske udviklingsagenturs 25. jubilæum.

Den forretningsvenlige ånd guidede Sherman, da den udskårne et sted som et højteknologisk knudepunkt. Byen skabte et industrikvarter på land, som ungtyrkerne indsamlede penge til at købe. Ledere i 1980'erne arbejdede for at sikre vandforsyningen, ifølge Hefton.

Resultaterne? Texas Instruments, IBM og Johnson &Johnson åbnede fabrikker i Sherman i midten af ​​århundredet. GlobiTech startede sin drift i 2001. II-VI's fabrik åbnede i 2018 og producerede dele til Apple iPhone.

Sidste år vandt Sherman 30 milliarder dollars Texas Instruments-udvidelsen, der vil være kronjuvelen i byens fremstillingssektor og sikre sin plads midt i halvlederforsyningskæden. Ligesom GlobalWafers fik TI store skattemæssige incitamenter til at vælge Sherman.

Det er over et halvt århundrede siden ungtyrkernes storhedstid. Alligevel nævner Sharp tyrkerne som inspiration.

"Vi forsøger at efterligne, hvad de fyre gjorde dengang," sagde præsidenten for den økonomiske udviklingsvirksomhed.

Shermans rødder som en lille by har hjulpet den med at vokse til et teknologisk centrum, sagde Tyson Bennett, superintendent for Sherman Independent School District. Han pegede på relationerne mellem lokale ledere, som gør det lettere at arbejde sammen om at tiltrække virksomheder.

"Vi bor og arbejder med folk, vi er venner med folk, vi går i kirke med folk. Vi handler om at gavne vores samfund," sagde han.

'Komplet halvlederøkosystem'

Tre trin af halvlederforsyningskæden vil snart blive koncentreret i Sherman:fremstilling af wafere, påføring af belægning og omdannelse af disse wafere til halvlederchips. Denne klyngedannelse er karakteristisk for halvlederindustrien.

"Leverandører vil etablere butik i området for at være tættere på chipproducenten, så du har mere direkte adgang både logistisk, for nemmere billigere levering og for bedre samarbejde," sagde analytiker Penkal.

Vertikal integration – den sætning industriledere bruger til at beskrive denne klyngedannelse – er Shermans mål.

"Vi forestiller os, at det komplette halvlederøkosystem udvikler sig med chipproducenter og udgangsmaterialer," sagde England i en e-mail. "Det burde fuldstændig ændre Shermans landskab."

Sharp sagde, at det næste skridt er at tiltrække virksomheder, der fremstiller printkort til forbrugerprodukter i det voksende antal industrier, der er afhængige af chipteknologi:bærbare computere, telefoner, biler, mikrobølger, elektriske tandbørster og mere.

Som svar kan byens befolkning fordobles i løbet af de næste fem til 10 år, sagde Hefton.

"En del af udfordringen er … hvordan holder man [Shermans] arv og arv på en måde autentisk i lyset af al denne anden vækst?" sagde han.

Beboerne ønsker, at byen skal trives og kan lide de faciliteter, vækst bringer, sagde Sims, der voksede op i Sherman og opdragede to børn der. Samtidig sagde hun, at boligværdierne er steget i Sherman i de seneste år. Ejendomsskatterne er også steget.

Sammenlignet med 2021 steg den gennemsnitlige huspris i Sherman 31,2 % i maj og nåede $305.000. Byen udgav en plan for 8.000 nye boliger før GlobiTech-meddelelsen. Sherman ligger også på andenpladsen i USA for det mest overprisede boligmarked, hvilket signalerer, at priserne snart kan være på vej ned.

Evan Martin, en ejendomsmægler, der arbejder for Real Broker LLC i Sherman, sagde, at byen oplevede en "ekstrem mangel på inventar" i den første del af dette år, hvilket nogle gange resulterede i 10 eller flere tilbud på et hjem i de første par dage på den marked. Martin bemærkede også en tilstrømning af købere uden for staten.

Martin er 12 år bosiddende i Sherman og ved, at en voksende befolkning fører til andre problemer.

"No longer does it take five minutes to get anywhere in Sherman," he said. "It's definitely grown, but there is still that small-town feeling. It's what makes living here so enjoyable."

Hefton pointed out that as property values increase, revenue from industry helps the city keep tax and utility rates low.

Right now, Sherman's entire property tax base is about $4.5 billion, wrote community and support services manager Nate Strauch in an email. Even after tax breaks, the taxable value of just the first phase of the TI project is between $150 million and $280 million, and each of the four phases of the GlobalWafers project will have a taxable value of $40 million to $60 million, he wrote.

Each of the taxing bodies will get its own slice of the pie. City leaders want to invest in parks, infrastructure, police and firefighters. The school district will get a big chunk of money to finance new buildings through debt.

Bennett also said the school district wants to set up partnerships with high-tech firms to expand vocational training and STEM opportunities.

In addition to public revenue, the tech industry brings new businesses and amenities, Bennett said. But it's more than that:People who grow up in Sherman don't have to choose between living there or pursuing career opportunities elsewhere.

"I love my kids," Bennett said. "And I want them to stay here close to me and raise the family and have kids [so] my grandkids aren't three hours from here."