सेमीकंडक्टर
भारत की चिप यात्रा – 2026
SEMICONDUCTOR · CHIPS · INDIA 2026
2026
📘 पूर्ण संदर्भ पुस्तिका · RAS A2Z · Science & Technology
1. सेमीकंडक्टर क्या है? – मूल अवधारणा
परिभाषा: सेमीकंडक्टर वह पदार्थ है जिसकी विद्युत चालकता चालक (जैसे ताँबा, चाँदी) और कुचालक (जैसे काँच, रबर) के बीच होती है। तापमान, प्रकाश या अशुद्धि (डोपिंग) के आधार पर इसकी चालकता बदलती रहती है।
प्रमुख आधार सामग्री
- सिलिकॉन (Si) – सबसे अधिक उपयोग (90% से अधिक चिप्स)
- जर्मेनियम (Ge) – पुरानी तकनीक, अब कम प्रचलन
- गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) – उच्च आवृत्ति एवं प्रकाशीय अनुप्रयोगों में
- सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) एवं गैलियम नाइट्राइड (GaN) – पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स एवं EV के लिए उभरती सामग्री
मूल घटक
- ट्रांजिस्टर – चिप की सबसे छोटी इकाई, स्विच या एम्प्लीफायर का कार्य
- डायोड – एक दिशा में धारा प्रवाहित करना
- माइक्रोचिप/आई.सी. – लाखों ट्रांजिस्टरों का एकीकृत सर्किट
चिप निर्माण के चरण (सरलीकृत)
- वेफर उत्पादन – सिलिकॉन इंगट को पतले गोलाकार वेफर में काटना
- फोटोलिथोग्राफी – परिपथ पैटर्न को वेफर पर स्थानांतरित करना
- नक्काशी (Etching) एवं डोपिंग – परिपथ बनाना
- परीक्षण एवं पैकेजिंग – चिप को अलग-अलग करना, पैकेज में बंद करना (ATMP – असेंबली, टेस्टिंग, मार्किंग, पैकेजिंग)
📌 सेमीकंडक्टर उद्योग की शृंखला:
Design (चिप डिजाइन – फैबलेस कंपनियाँ) → Fabrication (Fab) – वेफर निर्माण (जैसे TSMC, Intel, Samsung) → ATMP/OSAT – पैकेजिंग एवं परीक्षण (जैसे Amkor, ASE) → Materials & Equipment – सिलिकॉन वेफर, फोटोरेसिस्ट, निर्माण उपकरण (जैसे ASML, Applied Materials)
2. सेमीकंडक्टर के उपयोग – क्षेत्रवार अनुप्रयोग
| क्षेत्र | उपयोग |
|---|
| उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स | मोबाइल फोन, स्मार्टवॉच, लैपटॉप, टैबलेट, टी.वी. |
| डेटा सेंटर एवं क्लाउड | सर्वर, स्टोरेज डिवाइस, AI/ML प्रोसेसर |
| ऑटोमोबाइल | ECU, ADAS (सेंसर), इलेक्ट्रिक वाहन (पॉवर ट्रेन), इन्फोटेनमेंट |
| नेटवर्किंग एवं दूरसंचार | 5G राउटर, बेस स्टेशन, स्विच, फाइबर ऑप्टिक ट्रांसीवर |
| रक्षा एवं अंतरिक्ष | रडार, मिसाइल गाइडेंस, उपग्रह कंट्रोल, सिग्नल प्रोसेसिंग |
| मेडिकल एवं स्वास्थ्य | MRI मशीन, पेसमेकर, ब्लड ग्लूकोज मीटर, पोर्टेबल डायग्नोस्टिक |
| औद्योगिक एवं IoT | सेंसर, एक्चुएटर, स्मार्ट मीटर, फैक्ट्री ऑटोमेशन |
📈 विशेष: आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस (AI) और मशीन लर्निंग (ML) के लिए GPU/TPU चिप्स की माँग 2026 में सबसे तेज़ी से बढ़ रही है।
3. वैश्विक बाजार – माँग, आपूर्ति एवं उत्पादन क्षमता (2026)
2026 सेमीकंडक्टर बिक्री पूर्वानुमान: $1.5 ट्रिलियन से अधिक
2030 तक अनुमान: $2.5–3 ट्रिलियन तक पहुँचने की संभावना
भारत की सेमीकंडक्टर माँग: 2026 में ~$90 बिलियन (वैश्विक का ~6%), 2030 तक $150–200 बिलियन तक बढ़ने का अनुमान
वैश्विक उत्पादन क्षमता (OECD – सितंबर 2025)
- ताइवान – 60% (एडवांस), 45% (टोटल)
- दक्षिण कोरिया – 20% (मेमोरी), 8% (लॉजिक)
- चीन – 15% (लेगसी), 5% (एडवांस – प्रतिबंधित)
- अमेरिका – 10% (टोटल, बढ़ती)
- भारत – <1% (केवल ATMP)
🌍 वैश्विक आपूर्ति असंतुलन: 2021–22 की चिप किल्लत ने सबक दिया – अब हर देश अपनी क्षमता बढ़ा रहा है। अमेरिका (CHIPS Act), यूरोप (European Chips Act), जापान (Rapidus) ने बड़े निवेश की घोषणा की है।
4. शीर्ष वैश्विक निर्माता – राजस्व एवं क्षमता रैंकिंग (2024)
| Rank | Company | मॉडल | प्रमुख विशेषता |
|---|
| 1 | TSMC | फाउंड्री | वैश्विक 90% एडवांस लॉजिक चिप्स, 2nm परीक्षण 2025 से |
| 2 | Samsung | फाउंड्री + IDM | DRAM, NAND, लॉजिक – 3nm GAA तकनीक |
| 3 | Intel | IDM | CPU, GPU, फाउंड्री सेवाएँ (Intel Foundry) |
| 4 | SK hynix | IDM | DRAM, HBM (High Bandwidth Memory) AI चिप्स |
| 5 | Micron | IDM | DRAM, NAND, भारत में ATMP निवेश |
⚠️ महत्वपूर्ण: भारत अभी इस शीर्ष 5 में शामिल नहीं है। भारत की वर्तमान उत्पादन क्षमता मुख्यतः OSAT तक सीमित है, वेफर फैब्रिकेशन अभी शून्य है।
5. भारत की वर्तमान स्थिति – आयात, ताकत, चुनौतियाँ
स्थिति (2026 तक)
- आयात निर्भरता: 98% आयात
- आयात बिल 2024-25: ~$30 बिलियन; 2026: ~$40 बिलियन
- घरेलू उत्पादन: केवल छोटी OSAT इकाइयाँ (SPEL, Ruttonsha) – कोई फैब नहीं
ताकत (Strengths)
- बड़ा घरेलू बाजार – AI, EV, 5G, IoT
- डिजाइन क्षमता – 25+ डिजाइन केंद्र, विश्व का 20% चिप डिजाइन
- कुशल कार्यबल – 1.5 लाख+ VLSI इंजीनियर्स
- सरकारी प्रोत्साहन – ₹76,000 करोड़ (ISM)
चुनौतियाँ (Challenges)
- पूँजीगत आवश्यकता – एक फैब में $15-20 बिलियन
- बुनियादी ढाँचा – बिजली, पानी, रसायन आपूर्ति
- प्रौद्योगिकी हस्तांतरण में अनिच्छा
- वैश्विक प्रतिस्पर्धा – लागत, गति, पैमाने में पीछे
6. भारत सरकार की पहल – India Semiconductor Mission
- घोषणा: दिसंबर 2021
- बजट: ₹76,000 करोड़ (~$10 बिलियन)
- उद्देश्य: फैब, डिस्प्ले, ATMP/OSAT, डिजाइन इकोसिस्टम
प्रमुख घटक
- PLI for Fab: 50% परियोजना लागत (कैप ₹50,000 करोड़) – Tata–Powerchip आगे बढ़ा
- DLI: 50% खर्च या ₹30 करोड़ तक – 2026 तक 100+ स्टार्टअप्स
- ATMP/OSAT PLI: 30-50% प्रोत्साहन
- उत्कृष्टता केंद्र (CoE): IIT बॉम्बे, IIT मद्रास, IISc में
राज्य स्तर
- गुजरात: Dholera SIR – सेमीकंडक्टर पार्क
- कर्नाटक: ESDM पार्क (बेंगलुरु)
- तमिलनाडु: रक्षा/ऑटो चिप्स विशेष क्षेत्र
- उत्तर प्रदेश: यमुना कॉरिडोर में निवेश हेतु प्लॉट
7. 2026 में शुरू होने वाली प्रमुख परियोजनाएँ
⚠️ महत्वपूर्ण: ये तीनों मुख्यतः ATMP/OSAT (पैकेजिंग एवं परीक्षण) हैं। भारत की पहली फैब (Tata–Powerchip) 2027 तक संभावित है।
1. Micron – सांजय, गुजरात
ATMP DRAM + NAND
निवेश: ₹22,500 करोड़ ($2.75B)
क्षमता: 28,000 वेफर/माह
रोजगार: 14,000 (प्रत्यक्ष)
शुरुआत: 2026 (प्रथम चरण)
विशेषता: भारत की पहली मेमोरी ATMP
2. Kaynes Semicon – टोंगा, गुजरात
OSAT ATMP
निवेश: ₹3,300+ करोड़
क्षमता: 6.33 बिलियन इकाइयाँ/वर्ष
रोजगार: 2,000+
शुरुआत: 31 मार्च 2026
विशेषता: भारतीय मूल की कंपनी
3. CG Semi – Dholera, गुजरात
OSAT G1 Facility
निवेश: ₹300 करोड़
क्षमता: 92.3% सेंसर/MEMS
रोजगार: 300 (प्रत्यक्ष)
शुरुआत: अप्रैल 2026
विशेषता: सेंसर, MEMS, रक्षा इलेक्ट्रॉनिक्स
🔹 अन्य संभावित परियोजनाएँ:
- Tata–Powerchip – Dholera, 28nm/40nm फैब (₹91,000 करोड़) – 2027 तक
- Vedanta–Foxconn – स्थगित (फॉक्सकॉन ने 2023 में वापसी)
- ISMC (Intel+Tower) – योजना स्थगित, नई बोली
- रूटोंशा, SPEL – विस्तार योजनाएँ
सेमीकंडक्टर मॉडल्स
पूर्ण तकनीकी गाइड
TRANSISTOR · DIODE · IC · CMOS · MEMORY · POWER · AI CHIPS
📘 कैसे काम करता है? · प्रकार · अनुप्रयोग · तकनीक
📑 विषय-सूची / Table of Contents
1. ट्रांजिस्टर / Transistor – चिप की सबसे छोटी इकाई
हिंदी मूल अवधारणा
ट्रांजिस्टर एक अर्धचालक युक्ति है जो स्विच (चालू/बंद) या एम्प्लीफायर (सिग्नल बढ़ाने) का कार्य करता है। यह आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स की आधारशिला है।
कार्यप्रणाली: ट्रांजिस्टर में तीन टर्मिनल होते हैं – बेस (Base), कलेक्टर (Collector), एमिटर (Emitter)। बेस पर छोटा सिग्नल लगाने से कलेक्टर-एमिटर के बीच बड़ी धारा नियंत्रित होती है।
प्रकार:
- BJT (Bipolar Junction Transistor) – पुरानी तकनीक, धारा-नियंत्रित
- FET (Field Effect Transistor) – वोल्टेज-नियंत्रित, आधुनिक चिप्स में उपयोग
- MOSFET – FET का सबसे आम प्रकार, CMOS का आधार
- FinFET – 3D संरचना, 22nm से नीचे के नोड्स में
- GAA FET (Gate-All-Around) – 3nm और उससे नीचे, Samsung 3nm में उपयोग
🔹 MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET)
कैसे काम करता है / How it works: गेट (Gate) पर वोल्टेज लगाने पर स्रोत (Source) और ड्रेन (Drain) के बीच चैनल बनता है, जिससे धारा प्रवाहित होती है। / Applying voltage to the Gate creates a channel between Source and Drain, allowing current to flow.
टर्मिनल / Terminals: Gate, Source, Drain, Body
नियंत्रण / Control: वोल्टेज-नियंत्रित / Voltage-controlled
उपयोग / Use: CMOS, डिजिटल सर्किट / Digital circuits
आधुनिक रूप / Modern: FinFET, GAA FET
📌 महत्वपूर्ण तथ्य / Important Fact: एक आधुनिक माइक्रोप्रोसेसर (जैसे Apple M4) में 100 बिलियन से अधिक ट्रांजिस्टर होते हैं। / A modern microprocessor (like Apple M4) contains over 100 billion transistors.
2. डायोड / Diode – एक दिशा में धारा
हिंदी मूल अवधारणा
डायोड एक अर्धचालक युक्ति है जो धारा को केवल एक दिशा में प्रवाहित होने देती है। इसे p-n जंक्शन भी कहा जाता है।
कार्यप्रणाली: p-प्रकार (छिद्र) और n-प्रकार (इलेक्ट्रॉन) अर्धचालकों के जंक्शन पर एक अवक्षय क्षेत्र (Depletion Region) बनता है। फॉरवर्ड बायस में धारा प्रवाहित होती है, रिवर्स बायस में नहीं।
प्रकार:
- रेक्टिफायर डायोड – AC को DC में बदलना
- Zener डायोड – वोल्टेज रेगुलेशन
- Schottky डायोड – तेज़ स्विचिंग, कम वोल्टेज ड्रॉप
- LED (Light Emitting Diode) – प्रकाश उत्सर्जक
- Photodiode – प्रकाश को विद्युत में बदलना
🔹 Zener Diode – वोल्टेज रेगुलेटर
कैसे काम करता है / How it works: रिवर्स बायस में, Zener वोल्टेज पर अचानक धारा प्रवाहित होने लगती है, जो वोल्टेज को स्थिर रखती है। / In reverse bias, at the Zener voltage, current suddenly flows, keeping the voltage stable.
उपयोग / Use: वोल्टेज रेगुलेशन / Voltage regulation
विशेषता / Feature: रिवर्स ब्रेकडाउन / Reverse breakdown
आविष्कार / Invented: Clarence Zener (1934)
3. CMOS – आधुनिक चिप्स का हृदय
हिंदी मूल अवधारणा
CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) वह तकनीक है जो p-MOS और n-MOS ट्रांजिस्टरों को जोड़ती है। यह आधुनिक चिप्स का आधार है।
कार्यप्रणाली: CMOS में, एक इनपुट पर दो ट्रांजिस्टर (एक p-MOS, एक n-MOS) काम करते हैं। जब एक चालू होता है, दूसरा बंद होता है – इससे बिजली की खपत कम होती है।
विशेषताएँ:
- कम बिजली खपत – केवल स्विचिंग के समय
- उच्च शोर प्रतिरोधकता
- उच्च घनत्व – अधिक ट्रांजिस्टर कम जगह में
- स्केलेबल – नैनोमीटर स्तर तक
🔹 CMOS Inverter – सबसे बुनियादी CMOS सर्किट
कैसे काम करता है / How it works: इनपुट 0 (लो) होने पर p-MOS चालू, n-MOS बंद → आउटपुट 1 (हाई)। इनपुट 1 (हाई) होने पर n-MOS चालू, p-MOS बंद → आउटपुट 0 (लो)।
ट्रांजिस्टर / Transistors: 2 (1 p-MOS + 1 n-MOS)
बिजली खपत / Power: स्थिर अवस्था में लगभग शून्य
उपयोग / Use: सभी डिजिटल चिप्स का आधार
⚡ CMOS की खोज / Discovery: 1963 में Frank Wanlass और Chih-Tang Sah द्वारा। आज 99% से अधिक चिप्स CMOS तकनीक पर आधारित हैं।
4. मेमोरी चिप्स / Memory Chips – डेटा संग्रहण
हिंदी मूल अवधारणा
मेमोरी चिप्स डेटा संग्रहण के लिए उपयोग होती हैं। दो मुख्य प्रकार हैं:
- RAM (Random Access Memory) – अस्थिर (volatile), तेज़, अस्थायी डेटा
- ROM (Read Only Memory) – स्थिर (non-volatile), धीमा, स्थायी डेटा
🔹 DRAM (Dynamic RAM) मेमोरी का राजा
कैसे काम करता है / How it works: प्रत्येक बिट को एक कैपेसिटर और एक ट्रांजिस्टर में संग्रहित किया जाता है। कैपेसिटर को समय-समय पर Refresh करना पड़ता है (इसलिए 'Dynamic')।
प्रकार / Types: DDR4, DDR5, LPDDR5 (मोबाइल)
विशेषता / Feature: तेज़, उच्च घनत्व
उत्पादक / Makers: Samsung, SK hynix, Micron
🔹 NAND Flash स्टोरेज का भविष्य
कैसे काम करता है / How it works: Floating Gate ट्रांजिस्टर का उपयोग करता है। इलेक्ट्रॉनों को फंसाकर डेटा को बिना बिजली के संग्रहित करता है।
प्रकार / Types: SLC, MLC, TLC, QLC, 3D NAND
विशेषता / Feature: गैर-अस्थिर (non-volatile)
उपयोग / Use: SSD, USB, SD कार्ड
🔹 HBM (High Bandwidth Memory) AI की ज़रूरत
कैसे काम करता है / How it works: DRAM को 3D स्टैक (Stack) में व्यवस्थित किया जाता है, जिससे डेटा प्रोसेसर तक बहुत तेज़ी से पहुँचता है।
बैंडविड्थ / Bandwidth: 1 TB/s तक
उपयोग / Use: AI, GPU, सुपरकंप्यूटिंग
उत्पादक / Makers: SK hynix, Samsung, Micron
5. माइक्रोप्रोसेसर / Microprocessor – कंप्यूटर का मस्तिष्क
हिंदी मूल अवधारणा
माइक्रोप्रोसेसर एकीकृत सर्किट (IC) है जो कंप्यूटर के CPU (Central Processing Unit) का कार्य करता है। यह निर्देशों को पढ़ता, डिकोड करता और निष्पादित करता है।
कार्यप्रणाली:
- Fetch: मेमोरी से निर्देश लाना
- Decode: निर्देश को समझना
- Execute: गणना करना (ALU – Arithmetic Logic Unit)
- Write Back: परिणाम संग्रहित करना
🔹 x86 / x64 Architecture Intel & AMD
कैसे काम करता है / How it works: CISC (Complex Instruction Set Computer) आर्किटेक्चर – जटिल निर्देश, उच्च प्रदर्शन, अधिक बिजली खपत।
उपयोग / Use: PC, सर्वर, लैपटॉप
विशेषता / Feature: विशाल सॉफ्टवेयर पारिस्थितिकी
निर्माता / Makers: Intel, AMD
🔹 ARM Architecture मोबाइल एवं Apple
कैसे काम करता है / How it works: RISC (Reduced Instruction Set Computer) – सरल निर्देश, कम बिजली खपत, उच्च दक्षता।
उपयोग / Use: स्मार्टफोन, टैबलेट, Apple M चिप्स
विशेषता / Feature: कम बिजली, उच्च प्रदर्शन/वाट
निर्माता / Makers: Apple, Qualcomm, MediaTek, Nvidia
🔹 RISC-V ओपन-सोर्स भविष्य
कैसे काम करता है / How it works: ओपन-सोर्स RISC आर्किटेक्चर – कोई लाइसेंस शुल्क नहीं, कस्टमाइज़ेबल।
उपयोग / Use: IoT, एम्बेडेड सिस्टम, AI चिप्स
विशेषता / Feature: मुफ्त, खुला मानक
भारत में / In India: Shakti प्रोसेसर (IIT मद्रास)
6. GPU & AI चिप्स – कृत्रिम बुद्धि का इंजन
हिंदी मूल अवधारणा
GPU (Graphics Processing Unit) मूलतः ग्राफिक्स के लिए बनाया गया, लेकिन इसकी समानांतर गणना क्षमता इसे AI के लिए आदर्श बनाती है।
AI चिप्स (NPU/TPU): विशेष रूप से मैट्रिक्स गुणन और तंत्रिका नेटवर्क के लिए डिज़ाइन किए गए प्रोसेसर।
🔹 NVIDIA GPU AI का दिग्गज
कैसे काम करता है / How it works: हजारों CUDA कोर समानांतर में काम करते हैं, जिससे AI प्रशिक्षण (Training) और अनुमान (Inference) तेज़ होता है।
मॉडल / Models: H100, B200 (Blackwell), RTX 5090
विशेषता / Feature: Tensor Cores (AI के लिए विशेष)
उपयोग / Use: AI प्रशिक्षण, डेटा सेंटर, गेमिंग
🔹 Google TPU (Tensor Processing Unit) Google की पहल
कैसे काम करता है / How it works: विशेष रूप से TensorFlow के लिए डिज़ाइन किया गया। MXU (Matrix Multiply Unit) – मैट्रिक्स गुणन के लिए समर्पित हार्डवेयर।
मॉडल / Models: TPU v4, v5, Trillium
विशेषता / Feature: उच्च गति, कम ऊर्जा
उपयोग / Use: Google Cloud, Gemini
🔹 NPU (Neural Processing Unit) मोबाइल AI
कैसे काम करता है / How it works: मोबाइल डिवाइस में AI कार्यों (फेस रिकग्निशन, वॉइस असिस्टेंट, कैमरा) के लिए समर्पित प्रोसेसर।
उदाहरण / Examples: Apple Neural Engine, Qualcomm Hexagon
विशेषता / Feature: कम बिजली, रीयल-टाइम
उपयोग / Use: स्मार्टफोन, IoT
7. पॉवर चिप्स / Power Chips – EV और ऊर्जा का भविष्य
हिंदी मूल अवधारणा
पॉवर चिप्स उच्च वोल्टेज और धारा को नियंत्रित करते हैं। इनका उपयोग EV (इलेक्ट्रिक वाहन), सौर ऊर्जा, और उद्योग में होता है।
नई सामग्री: सिलिकॉन के अलावा SiC (सिलिकॉन कार्बाइड) और GaN (गैलियम नाइट्राइड) का उपयोग बढ़ रहा है – ये उच्च तापमान और वोल्टेज सहन कर सकते हैं।
🔹 SiC (Silicon Carbide) MOSFET EV क्रांति
कैसे काम करता है / How it works: सिलिकॉन की तुलना में 10x अधिक वोल्टेज सहनशक्ति। उच्च तापमान पर काम कर सकता है (200°C तक) – EV के इन्वर्टर के लिए आदर्श।
विशेषता / Feature: उच्च दक्षता, कम हानि
उत्पादक / Makers: Infineon, Wolfspeed, Rohm
उपयोग / Use: EV, सोलर इन्वर्टर, औद्योगिक
🔹 GaN (Gallium Nitride) FET चार्जर क्रांति
कैसे काम करता है / How it works: सिलिकॉन की तुलना में 1000x तेज़ स्विचिंग। छोटा, हल्का, अधिक कुशल – स्मार्टफोन लैपटॉप चार्जर में क्रांति।
विशेषता / Feature: उच्च आवृत्ति, कम आकार
उत्पादक / Makers: Navitas, GaN Systems
उपयोग / Use: चार्जर, डेटा सेंटर, 5G
8. FPGA & ASIC – कस्टम चिप्स
हिंदी मूल अवधारणा
FPGA (Field-Programmable Gate Array): चिप जिसे प्रोग्राम किया जा सकता है – उपयोग के बाद बदला जा सकता है। प्रोटोटाइपिंग और लचीलेपन के लिए उपयोगी।
ASIC (Application-Specific IC): एक विशिष्ट कार्य के लिए डिज़ाइन किया गया – बदला नहीं जा सकता, लेकिन बहुत तेज़ और कुशल।
🔹 ASIC – कस्टम सिलिकॉन
कैसे काम करता है / How it works: एक विशिष्ट एल्गोरिदम के लिए हार्डवायर्ड (Hardwired) – न्यूनतम ओवरहेड, अधिकतम प्रदर्शन।
उदाहरण / Examples: Google TPU, Bitcoin माइनिंग चिप्स
विशेषता / Feature: उच्चतम प्रदर्शन, कम बिजली
नुकसान / Disadvantage: बनने के बाद बदला नहीं जा सकता
🔹 FPGA – प्रोग्राम करने योग्य चिप
कैसे काम करता है / How it works: इसमें LUT (Look-Up Tables) और Flip-Flops का ग्रिड होता है, जिसे प्रोग्राम किया जा सकता है।
उदाहरण / Examples: Xilinx (AMD), Altera (Intel)
विशेषता / Feature: लचीला, पुन:प्रोग्राम करने योग्य
उपयोग / Use: प्रोटोटाइप, सिग्नल प्रोसेसिंग
9. सेंसर चिप्स / Sensor Chips – दुनिया को समझना
हिंदी मूल अवधारणा
सेंसर चिप्स भौतिक दुनिया को डिजिटल डेटा में बदलते हैं। इनका उपयोग इमेज, गति, तापमान, दबाव आदि मापने के लिए होता है।
🔹 CMOS Image Sensor (CIS) कैमरे का हृदय
कैसे काम करता है / How it works: प्रत्येक पिक्सेल पर एक फोटोडायोड होता है जो प्रकाश को विद्युत सिग्नल में बदलता है। फिर ADC (Analog-to-Digital Converter) इसे डिजिटल डेटा में बदलता है।
उत्पादक / Makers: Sony, Samsung, OmniVision
उपयोग / Use: स्मार्टफोन, सुरक्षा कैमरा, ऑटो
विशेषता / Feature: उच्च रिज़ॉल्यूशन, कम बिजली
🔹 MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) सूक्ष्म यांत्रिकी
कैसे काम करता है / How it works: सिलिकॉन पर सूक्ष्म यांत्रिक संरचनाएँ (जैसे कैंटिलीवर, स्प्रिंग) जो गति, दबाव, या झुकाव को मापती हैं।
उदाहरण / Examples: Accelerometer, Gyroscope, Microphone
उत्पादक / Makers: Bosch, STMicroelectronics
उपयोग / Use: स्मार्टफोन, कार, IoT
📌 भारत में सेमीकंडक्टर मॉडल्स का विकास / Semiconductor Model Development in India:
- Shakti Processor: IIT मद्रास – RISC-V आधारित, भारत का स्वदेशी प्रोसेसर
- VEGA Processor: C-DAC – भारत का स्वदेशी माइक्रोप्रोसेसर
- ASIC डिजाइन: 25+ वैश्विक कंपनियों के डिजाइन केंद्र भारत में
- MEMS: IIT बॉम्बे और IISc में अनुसंधान
8. भविष्य की संभावनाएँ – 2030 रोडमैप
भारत सरकार के लक्ष्य (2030)
- घरेलू उत्पादन: इलेक्ट्रॉनिक्स $500B, सेमीकंडक्टर $100–150B
- पूरी वैल्यू चेन: फैब + ATMP + OSAT + डिजाइन + सामग्री
- रोज़गार: 10 लाख+ प्रत्यक्ष/अप्रत्यक्ष
- आत्मनिर्भरता: 50% आयात कम करना
वैश्विक रुझान
- AI & HPC – 30% वार्षिक वृद्धि
- EV & पॉवर – GaN, SiC चिप्स
- US–China चिप प्रतिबंध – भारत वैकल्पिक केंद्र
- भू-राजनीति – QUAD, US–India पहल
⚠️ चुनौतियाँ:
- प्रौद्योगिकी अंतर – 28nm से नीचे जाने में 5-10 वर्ष
- लागत प्रतिस्पर्धा – ताइवान/कोरिया से पीछे
- निवेशकों का विश्वास – पिछली असफलताओं का प्रभाव
- फैब संचालन विशेषज्ञों की कमी
9. महत्वपूर्ण आँकड़े – एक नज़र में
| सूचक | आँकड़ा (2026) |
|---|
| वैश्विक सेमीकंडक्टर बाजार | $1.5+ ट्रिलियन |
| भारत की माँग | ~$90 बिलियन (6%) |
| भारत का आयात बिल | $30–40 बिलियन |
| घरेलू उत्पादन क्षमता | <2% माँग |
| ISM बजट | ₹76,000 करोड़ |
| स्वीकृत ATMP/OSAT परियोजनाएँ | 3 (Micron, Kaynes, CG Semi) |
| फैब परियोजनाएँ (प्रगति) | Tata–Powerchip – ₹91,000 करोड़ |
| डिजाइन केंद्र | 25+ |
| VLSI इंजीनियर्स | 1.5 लाख+ |
| 2030 आत्मनिर्भरता लक्ष्य | 50% आयात कम करना |
| रोज़गार (2030 अनुमान) | 10 लाख+ |
🌍 वैश्विक उत्पादन क्षमता (OECD 2025):
ताइवान 60% (एडवांस) · 45% (टोटल)
दक्षिण कोरिया 20% (मेमोरी) · 8% (लॉजिक)
चीन 15% (लेगसी) · 5% (एडवांस – प्रतिबंधित)
अमेरिका 10% (टोटल, बढ़ती)
भारत <1% (केवल ATMP)
10. संदर्भ स्रोत
- India Semiconductor Mission (ISM) – आधिकारिक दस्तावेज़
- OECD – सेमीकंडक्टर उत्पादन क्षमता रिपोर्ट (सितंबर 2025)
- Gartner, IDC – वैश्विक बाजार पूर्वानुमान 2026
- Ministry of Electronics & IT (MeitY) – प्रेस विज्ञप्तियाँ
- Micron, Kaynes, CG Semi – कंपनी प्रेस नोट
- इकॉनोमिक टाइम्स, द हिंदू, बिजनेस स्टैंडर्ड – उद्योग समाचार
- SEMI, ISA – उद्योग रिपोर्ट्स
📌 निष्कर्ष:
2026 भारत के सेमीकंडक्टर उद्योग के लिए एक टर्निंग पॉइंट है। तीन ATMP इकाइयाँ (Micron, Kaynes, CG Semi) इस वर्ष उत्पादन शुरू करेंगी, जो भारत को पैकेजिंग एवं परीक्षण में वैश्विक मानचित्र पर लाएगी। यद्यपि फैब्रिकेशन अभी दूर है (2027), इस बीजारोपण से पूरी इकोसिस्टम विकसित होगी – डिजाइन, सामग्री, उपकरण, उपभोक्ता। आत्मनिर्भर भारत के लिए सेमीकंडक्टर एक महत्वपूर्ण स्तंभ है।
1. What is Semiconductor? – Basic Concept
Definition: A semiconductor is a material whose electrical conductivity falls between that of a conductor (like copper) and an insulator (like glass). Its conductivity changes with temperature, light, or impurities (doping).
Key Base Materials
- Silicon (Si) – Most widely used (90%+ of all chips)
- Germanium (Ge) – Older technology, now less common
- Gallium Arsenide (GaAs) – High-frequency & optical applications
- Silicon Carbide (SiC) & Gallium Nitride (GaN) – Emerging materials for power electronics & EVs
Basic Components
- Transistor – Smallest unit of a chip, acts as a switch or amplifier
- Diode – Allows current to flow in one direction
- Microchip/IC – Integrated circuit with millions of transistors
Chip Manufacturing Steps (Simplified)
- Wafer Production – Silicon ingot sliced into thin circular wafers
- Photolithography – Transfer circuit patterns onto the wafer
- Etching & Doping – Create circuits
- Testing & Packaging – Separate chips, package them (ATMP – Assembly, Testing, Marking, Packaging)
📌 Semiconductor Industry Chain:
Design (Fabless companies) → Fabrication (Fab – e.g. TSMC, Intel, Samsung) → ATMP/OSAT (Packaging & Testing – e.g. Amkor, ASE) → Materials & Equipment (Silicon wafers, photoresist, manufacturing equipment – e.g. ASML, Applied Materials)
2. Applications of Semiconductors
| Sector | Applications |
|---|
| Consumer Electronics | Mobile phones, Smartwatches, Laptops, Tablets, TVs |
| Data Center & Cloud | Servers, Storage Devices, AI/ML Processors |
| Automotive | ECU, ADAS Sensors, EV Power Train, Infotainment |
| Networking & Telecom | 5G Routers, Base Stations, Switches, Fiber Optic Transceivers |
| Defence & Space | Radar, Missile Guidance, Satellite Control, Signal Processing |
| Medical & Healthcare | MRI Machines, Pacemakers, Blood Glucose Meters, Portable Diagnostics |
| Industrial & IoT | Sensors, Actuators, Smart Meters, Factory Automation |
📈 Special: Demand for GPU/TPU chips for Artificial Intelligence (AI) and Machine Learning (ML) is growing fastest in 2026.
3. Global Market – Demand, Supply & Production (2026)
2026 Semiconductor Sales Forecast: $1.5+ Trillion
2030 Estimate: $2.5–3 Trillion
India's Semiconductor Demand: ~$90 Billion in 2026 (~6% of global), estimated to reach $150–200 Billion by 2030
Global Production Capacity (OECD – September 2025)
- Taiwan – 60% (Advanced), 45% (Total)
- South Korea – 20% (Memory), 8% (Logic)
- China – 15% (Legacy), 5% (Advanced – restricted)
- USA – 10% (Total, growing)
- India – <1% (Only ATMP)
🌍 Global Supply Imbalance: The 2021–22 chip shortage was a wake-up call – every country is now boosting domestic capacity. USA (CHIPS Act), Europe (European Chips Act), Japan (Rapidus) have announced major investments.
4. Top Global Manufacturers – Revenue & Capacity Ranking (2024)
| Rank | Company | Model | Key Feature |
|---|
| 1 | TSMC | Foundry | 90% of global advanced logic chips, 2nm trial from 2025 |
| 2 | Samsung | Foundry + IDM | DRAM, NAND, Logic – 3nm GAA technology |
| 3 | Intel | IDM | CPU, GPU, Foundry Services (Intel Foundry) |
| 4 | SK hynix | IDM | DRAM, HBM AI Chips |
| 5 | Micron | IDM | DRAM, NAND, ATMP investment in India |
⚠️ Important: India is not yet in this top 5. India's current production capacity is mostly limited to OSAT, wafer fabrication is zero.
5. India's Current Position – Imports, Strengths, Challenges
Status (as of 2026)
- Import Dependency: 98% imported
- Import Bill 2024-25: ~$30 Billion; 2026: ~$40 Billion
- Domestic Production: Only small OSAT units (SPEL, Ruttonsha) – no foundry
Strengths
- Large domestic market – AI, EV, 5G, IoT
- Design capability – 25+ design centers, 20% of global chip design
- Skilled workforce – 1.5 lakh+ VLSI engineers
- Government incentives – ₹76,000 crore (ISM)
Challenges
- Capital requirement – $15-20 Billion per fab
- Infrastructure – power, water, chemical supply
- Reluctance in technology transfer
- Global competition – behind in cost, speed, scale
6. Government Initiatives – India Semiconductor Mission
- Announcement: December 2021
- Budget: ₹76,000 crore (~$10 Billion)
- Objective: Develop fabs, displays, ATMP/OSAT, and design ecosystem
Key Components
- PLI for Fab: 50% project cost (cap ₹50,000 crore) – Tata–Powerchip moving forward
- DLI: 50% of expenditure or up to ₹30 crore – 100+ startups by 2026
- ATMP/OSAT PLI: 30-50% incentive
- Centres of Excellence (CoE): IIT Bombay, IIT Madras, IISc
State Level
- Gujarat: Dholera SIR – Semiconductor Park
- Karnataka: ESDM Park (Bengaluru)
- Tamil Nadu: Defence/Auto chips special zone
- Uttar Pradesh: Plots in Yamuna Corridor
7. Major Projects Starting in 2026
⚠️ Important: All three are primarily ATMP/OSAT (packaging & testing). India's first fab (Tata–Powerchip) is expected by 2027.
1. Micron – Sanjay, Gujarat
ATMP DRAM + NAND
Investment: ₹22,500 crore ($2.75B)
Capacity: 28,000 wafers/month
Employment: 14,000 (direct)
Start: 2026 (Phase 1)
Feature: India's first memory ATMP
2. Kaynes Semicon – Tonga, Gujarat
OSAT ATMP
Investment: ₹3,300+ crore
Capacity: 6.33 billion units/year
Employment: 2,000+
Start: 31 March 2026
Feature: Indian-origin company
3. CG Semi – Dholera, Gujarat
OSAT G1 Facility
Investment: ₹300 crore
Capacity: 92.3% sensors/MEMS
Employment: 300 (direct)
Start: April 2026
Feature: Sensors, MEMS, Defence Electronics
🔹 Other Possible Projects:
- Tata–Powerchip – Dholera, 28nm/40nm fab (₹91,000 crore) – by 2027
- Vedanta–Foxconn – Deferred (Foxconn withdrew in 2023)
- ISMC (Intel+Tower) – Plan deferred, new bids invited
- Ruttonsha, SPEL – expansion plans
8. Future Outlook – 2030 Roadmap
India's Targets (2030)
- Domestic Production: Electronics $500B, Semiconductors $100–150B
- Full Value Chain: Fab + ATMP + OSAT + Design + Materials
- Employment: 10 lakh+ direct/indirect
- Self-Reliance: Reduce imports by 50%
Global Trends
- AI & HPC – 30% annual growth
- EV & Power – GaN, SiC chips
- US–China chip restrictions – India as alternative hub
- Geopolitics – QUAD, US–India initiatives
⚠️ Challenges:
- Technology gap – 5-10 years to go below 28nm
- Cost competition – behind Taiwan/Korea
- Investor confidence – impact of past failures
- Shortage of fab operation specialists
ENGLISH Basic Concept
Transistor is a semiconductor device that acts as a switch (on/off) or amplifier (signal booster). It is the building block of modern electronics.
Working Principle: A transistor has three terminals – Base, Collector, Emitter. A small signal at the base controls a large current between collector and emitter.
Types:
- BJT – Older, current-controlled
- FET – Voltage-controlled, used in modern chips
- MOSFET – Most common FET, foundation of CMOS
- FinFET – 3D structure, used in nodes below 22nm
- GAA FET (Gate-All-Around) – Below 3nm, used in Samsung 3nm
ENGLISH Basic Concept
Diode is a semiconductor device that allows current to flow in only one direction. It is also called a p-n junction.
Working Principle: At the junction of p-type (holes) and n-type (electrons) semiconductors, a Depletion Region forms. Current flows in forward bias, but not in reverse bias.
Types:
- Rectifier Diode – Converts AC to DC
- Zener Diode – Voltage regulation
- Schottky Diode – Fast switching, low voltage drop
- LED – Light emitting
- Photodiode – Converts light to electricity
ENGLISH Basic Concept
CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) is the technology that combines p-MOS and n-MOS transistors. It is the foundation of modern chips.
Working Principle: In CMOS, two transistors (one p-MOS, one n-MOS) work together on one input. When one is on, the other is off – resulting in very low power consumption.
Features:
- Low power consumption – only during switching
- High noise immunity
- High density – more transistors in less space
- Scalable – down to nanometer levels
ENGLISH Basic Concept
Memory chips are used for data storage. Two main types:
- RAM – Volatile, fast, temporary data
- ROM – Non-volatile, slower, permanent data
ENGLISH Basic Concept
Microprocessor is an IC that functions as the CPU of a computer. It fetches, decodes, and executes instructions.
Working Principle:
- Fetch: Get instruction from memory
- Decode: Understand the instruction
- Execute: Perform calculation (ALU)
- Write Back: Store the result
ENGLISH Basic Concept
GPU was originally designed for graphics, but its parallel computing capability makes it ideal for AI.
AI Chips (NPU/TPU): Processors specifically designed for matrix multiplication and neural networks.
ENGLISH Basic Concept
Power chips control high voltage and current. They are used in EVs, solar energy, and industry.
New Materials: SiC (Silicon Carbide) and GaN (Gallium Nitride) are being increasingly used – they can handle higher temperatures and voltages.
ENGLISH Basic Concept
FPGA: A chip that can be programmed after manufacturing – can be changed after use. Useful for prototyping and flexibility.
ASIC: Designed for a specific application – cannot be changed, but is very fast and efficient.
ENGLISH Basic Concept
Sensor chips convert the physical world into digital data. They are used to measure images, motion, temperature, pressure, etc.
9. Facts & Figures – At a Glance
| Indicator | Figure (2026) |
|---|
| Global Semiconductor Market | $1.5+ Trillion |
| India's Demand | ~$90 Billion (6%) |
| India's Import Bill | $30–40 Billion |
| Domestic Production Capacity | <2% of demand |
| ISM Budget | ₹76,000 crore |
| Approved ATMP/OSAT Projects | 3 (Micron, Kaynes, CG Semi) |
| Fab Projects (in progress) | Tata–Powerchip – ₹91,000 crore |
| Design Centers | 25+ |
| VLSI Engineers | 1.5 lakh+ |
| 2030 Self-Reliance Target | Reduce imports by 50% |
| Employment (2030 estimate) | 10 lakh+ |
🌍 Global Production Capacity (OECD 2025):
Taiwan 60% (Advanced) · 45% (Total)
South Korea 20% (Memory) · 8% (Logic)
China 15% (Legacy) · 5% (Advanced – restricted)
USA 10% (Total, growing)
India <1% (Only ATMP)
10. References
- India Semiconductor Mission (ISM) – Official Documents
- OECD – Semiconductor Production Capacity Report (September 2025)
- Gartner, IDC – Global Market Forecast 2026
- Ministry of Electronics & IT (MeitY) – Press Releases
- Micron, Kaynes, CG Semi – Company Press Notes
- SEMI, ISA – Industry Reports
📌 Conclusion:
2026 is a turning point for India's semiconductor industry. Three ATMP units (Micron, Kaynes, CG Semi) will start production this year, putting India on the global map in packaging & testing. Although fabrication is still far (2027), this seeding will develop the entire ecosystem – design, materials, equipment, consumers. Atmanirbhar Bharat will be strengthened by semiconductors.