Yerli Tablet PC Üretimi Mümkün mü?

“ Türkiye’de transistör bile üretemiyoruz, nerede kaldı Tablet PC?” şeklinde bir yorumu basılı medyada da görünce artık bu makaleyi yazma gereği duydum. Daha geniş okuyucu kitlesini kapsasın diye yazının elektronik mühendisliği açısından teknolojik niteliği, mümkün olduğunca düşük tutulmuştur. Aynı sebeple bazı linkler sadece sıradan okuyuculara hitap edecektir ancak non-disclosure agreement (NDA) aşamasındaki şemaların, pcb ve tüm tasarım süreçlerine ait bilgilerin nasıl alınabileceğini öğrenmek isteyen kurum veya kuruluşlara yardımcı olabilirim. Yazının esas amacı teknolojik açıdan yerli tablet üretiminin sadece mümkün olduğunu göstermek değildir. Türkiye’de ilk transistör ve kısa bir süre sonra da entegreler 1970′lerin başında üretilmeye başlanmıştır (Tıklayınız!). Bugün üniversitelerimizde, çeşitli kamu ve özel sektör kurumlarımızda ihtiyaca yönelik özgün CMOS tümdevreler, VLSI teknikleri ile tasarlanmakta ve üretilmektedir. “Biz hiçbir şey üretmiyoruz ki …” veya “Her boyayı boyadık, bir fıstıki yeşil kaldı!”  şeklinde eleştiriler aslında sadece bilgisizlikten kaynaklanmaktadır. Bu tür eleştiriler bilim, teknoloji ve endüstri farklılıklarını da dikkate almadan yapılan sıradan yakınmalardır. Toplumuzda bilgisi olmadan fikri olma iç güdüsünü anlamakta gerçekten zorluk çekiyorum.Teknolojik olarak “üretilebilirlik” yanında montaj ile başlayıp yerli katma değerin zamanla arttırılabilmesi, işletim sisteminin seçilmesi ve özgün bir yapıya kavuşturulabilesi, SoC (System on Chip) tekniği ile (iPad Apple A5 tarzı) donanımın özgünleştirilebilmesi, çalınma güvenliğinin sağlanması için izleme tekniklerinin nasıl yapılması gerektiğine de bu makalede ışık tutulmaya çalışılacaktır. Yazımız sadece teknik amaçlıdır, makalede MEB Fatih Projesi amacıyla tablet PC üretilmesi veya projede tablet PC kullanılması desteklenmemekte olup bu konudaki kaygılarım bir önceki makalemde anlatılmıştır.

Teknolojik açıdan Tablet PC üretiminin nasıl yapılabileceği, ihtiyaçlar, teknik zorunluluklar ve imkanlar ele alındığında hangi noktalara dikkat edilmesi gerektiği bu yazıda anlatılacaktır. Öncelikle dünya çapında popüler tablet PC’lerin maliyetleri hakkında sizlere bazı değerler vermek istiyorum.  Motorola Zoom ve Apple iPad2′nin BOM (Bill off Materials) malzeme listesi ve fiyatları yukarıdaki ilk şekilde görülmektedir. Çin’in en büyük üreticileri Foxconn (1) ve Pegatron’un (2) maliyet analizleri tablolarına dikkatle bakıldığında örneğin US$ 700 (yurt dışı fiyatı) satılan bir iPad’in üretim maliyetleri için BOM listelerinde sadece US$ 9-11 kazançları olduğu görülür. Bugüne kadar 15 milyon adet üretilen iPad Tablet PC’den Foxconn birim başına sadece USD 9-10 kazanırken bu ürünün Apple’a maliyeti US$ 250-300 olmaktadır. Görüldüğü gibi esas kazanç “üretmekte” değil tasarlamaktadır.

Apple’nın tasarım başarısının altında yatan, şık endüstriyel tasarıma, yakınsamayı ve kullanıcı taleplerini iTunes gibi zengin ve özgün içerik kaynaklarını göz önüne alan yenilikçi çözümlerle karşılamasının yanında özgün işletim sistemine ve özgün donanıma sahip olmasıdır. Microsoft’un kurucusu Bill Gates’in, Apple ilk “tıklayarak” erişimi bulduğunda bunun patentini almaları gerektiğini Apple’a bildirdiği halde patent alınmamış ancak bugün parmakla ekrana dokunarak seçme ve kaydırma işlemlerinin patenti alınmıştır. Ekrana dokunma, çekiştirme ve kaydırma insanoğluna yepyeni bir bakış açısı sağlamıştır. Bundan sonra üretilen çoğu bilişim cihazının keyboard’a, açılıp kapanan mekanik kapaklara ve hard disk’e  sahip olmaması,  Çin’de bu tür ürünlere “Glass Products”, cam ürünler, denmesine neden olmaktadır.

Özgün donanım ve işletim sistemine geçmeden önce literatür açısından yarı monte ürün olarak tanımlanabilecek SKD (Semi Knocked Down) ürünlerden, CKD (Complete Knocked Down) ürünlere kadar her türlü montaj süreçlerine de “üretim” denildiğini belirtmeliyim. En basit montaj süreçleri bile katma değer üretir ve ülkeler için faydalıdır. Örneğin Foxconn’un Çorlu’daki fabrikasında yapılan da şu an için sadece bir montajdır, ama yine de ülke yararınadır.

“Glass Products” ve LCD Ekran (Üretim, generationlar ve maliyetler)

Doğası ve üretim teknolojileri gereği “Glass Products” ürünlerinde en büyük maliyet ekran yani LCD paneldir. LCD panel üretirken fabrikasyon sürecinin ilk adımlarında ekran boyutu arttıkça kullanılan cam büyüklüğü ile orantılı endüstri literatüründe “generation”lardan söz edilir. İlk LCD panel üretimi 1990′larda Japonyalı üreticilerin G1 jenerasyonu teknolojiyi gerçekleştirmesi ile başlamıştır. O gün için kullanılan cam 30cm x 40cm boyutunda, bu da yaklaşık açık duran bir kitap boyutunda olup bu camdan sadece 1 adet 15″ LCD ekran paneli üretilmekteydi.

Aşağıdaki animasyonda farklı generationlarda üretilmiş LCD ekran panellerinin büyüklükleri görülmektedir. Farenizin göstergesini generation balonları üstüne getiriniz.

 

Bugün için LCD panel teknolojisi G10, onuncu generationda olup bu teknoloji G8′den yaklaşık %70 daha büyük bir camdan hatasız panel üretebilme kapasitesindedir. G10 teknolojisinde 2,880 x 3,130 mm büyüklüğünde bir cam söz konusu olup tek bir cam panelden 28 adet 32 inch veya 15 adet 42 inch televizyon paneli üretilmesini sağlar.

LCD Panel üretiminde yeni bir generationa geçiş 4-4.5 milyar US$ maliyetinde olup bu endüstri Kore firmaları hakimiyetindedir. Bu üretim dalında rekabet o kadar yoğundur ki geçtiğimiz Ağustos ayında Japon Hükümeti Kore firmaları ile rekabet edebilmeleri için Sony, Toshiba ve Hitachi gibi dev Japon firmalarına fon sağlayacağını açıklamıştır (Tıklayınız!).

Teknolojide gittikçe artan ve bizim “Glass Products” diye sınıflandırdığımız mobil cihazları rekabetçi bir şekilde üretebilmek için LCD panel üretimi yapmalısınız ki bu şu an için imkansızdır. G1 birinci generationdan G10′a kadar hiçbir şekilde bu endüstriye girmemiş bir ülkenin bu aşamada bu endüstriye girmesi mümkün değildir. Bu sebeple dünyadaki en büyük LCD panel müşterilerinden biri olan Vestel’in de hükümete bunun mümkün olmadığını anlattığını biliyoruz. Yazının ilk başlarında söylediğimiz gibi bugünün global dünyasında “üretebilmek” demek zaten her parçasını, her chipi Türkiye’de üretmek demek değildir. Önemli olan ülkedeki katma değerinin arttırılması, esas olarak da tasarımdır. Maliyet tablolarına tekrar baktığımızda zaten materyal ve fabrikaya dayanan üretimin yanında asıl katkı sağlayacak olanın tasarlamak olduğunu görebiliriz.

Bugün için üretilmiş bulunan 18 milyon tablet PC’ye karşın Fatih Projesi çerçevesinde tek bir kalemde 15 milyon alım yapılacağı ve bu satın alma gücünün endüstriye kaldıraç etkisi yapacağı görüşü kesinlikle yanlıştır. Aşağıdaki diyagramlarda da görüleceği gibi önümüzdeki 3-4 yıl içinde dünyada üretilecek tablet PC’ler 240 milyondur. Bu durumda da bizim satın alma gücümüzün de bugün düşünüldüğü gibi %50 değil sadece % 6 gibi olacağını söyleyebiliriz.

Yine yanındaki şekilde gösterilen tablet PC satın alırken müşterilerin dikkat ettikleri hususlar bir anlamda bize üretilebilecek cihazlarda nelere dikkat etmemiz gerektiğini de göstermektedir.

Türkiye’de Tablet PC Üretimi

Türkiye’de tablet PC üretimi mümkündür. İlk olarak SKD üretim ile başlanması da doğaldır. SKD üretim yanında diğer taraftan da katma değerin nasıl arttırılacağı projelenmelidir. Öncelikle cihazın dış panelleri (kutusu), sonra chip üreticilerinin sağlayacağı referans devreler ile elektronik devreleri içeren baskılı devre kartı (PCB) (Tıklayınız!), pilleri ve daha sonra da özgün tasarım ve özgün yazılım.

Şimdi Türkiye’de Tablet PC üretiminde nelere dikkat edilmesi gerektiğini irdeleyelim.

Maliyet: Üretim süreci, parça maliyeti, teknolojinin endüstri haline getirilmesi ve farklı üretim seviyeleri için irdelenmelidir. Bugün için SKD üretim bile yeterli olurken, yarın tüm chipleri ve devreleri Türkiye’de üretmek rantable olabilir. Projede Apple iPad kullanıldığında yaklaşık US$ 500 birim fiyattan US$ 7.5 milyar bir bütçe gerekliliği varken, Amazon Kindle Fire türü bir cihaz ile bu bütçe US$ 3 milyar gibi yarısından az olabilecektir.

Kullanım Kolaylığı: Üretilecek cihaz hem öğrenciler için hem de öğretmenler için kullanım kolaylığı sağlamalıdır.

Dayanıklı: Cihazlar düşürmeye, çarpmaya karşı sert kabuklu (rugged) sınıfı olmalıdır.

Teknik ve Lojistik Eko-Sistem: Cihazların temini, dağıtımı, yenilenmesi, bakım ve onarımı için bir eko-sistem tasarlanmalıdır.

Güvenlik: Cihazlar ve işletim sistemi donanım ve yazılım korumalı olmalı, saldırılara, işletim sisteminin veya uygulama yazılımlarının bozulmasına karşı güvenlik içermelidir. Ayrıca cihazlar ısı güveliğine de sahip olmalılar.

Bağlanabilirlik: Fatih projesinde bağlanabilirlik açısından birçok söylenti dolaşmaktadır. Fatih Projesi internet erişiminde sağlık çekincelerimi “Fatih Projesinde Çocuklarımızı Bekleyen Tehlike” adlı makalemde okuyabilirsiniz. Bu konuda bazı STK’ların “Dünya Sağlık Örgütü, Uluslararası Elektromanyetik Güvenlik Komisyonu gibi birimlerce yapılan ve özellikle çocukların cep telefonu kullanımlarının kısıtlanması gerektiğini vurgulayan uyarılar bulunurken ve dünyanın birçok ülkesinde okullarda 3G veya Wifi cihazlarının kullanımı engellenirken, Türkiye’de 15 milyon öğrenciye  Fatih projesinde nasıl bir altyapı sağlanacağı  sadece teknik açıdan değil, öncelikle  sağlık ve güvenlik açısından uzmanlarca incelenmeli ve çocuklarımızın sağlığını tehlikeye atmayacak bir çözüm oluşturulmalıdır.” fikrine katılıyorum. Ayrıca projenin yürütülmesinde teknik destek sağlayan EĞİTEK Eğitim Teknolojileri Genel Müdürlüğü yetkililerinin de bu soruna son derece yenilikçi bir çözüm getireceğine inanıyorum. Örneğin ısı yaymayan LED’ler ile gerçeklenen “Visible Light Communication” tekniğinin araştırılması gerekir. En kötü ihtimal ile projede kullanılan tabletlerin 3G’ye oranla 7 kat daha az termal etki (thermal effect) veya iyonlaştırıcı olmayan radyasyon etkisi olan kısıtlı Wi-Fi özelliği olması tercih edilmelidir.

İşletim Sistemi: Bu tür mobil cihazlar için Android işletim sisteminin vazgeçilmez olduğu aşikardır. Android işletim sisteminin açık bir platform olduğu NDA anlaşmaları ile tüm kaynak kodlarının temin edilerek özgün bir işletim sistemi oluşturulabileceği unutulmamalıdır. Toplumda var olan “Tablet PC’lerimiz için Pardus seçilmelidir..” söylemi yanlıştır; o kadar yanlıştır ki zaten Pardus’u geliştiren ekip; “Pardus temelde masaüstünü ve küçük sunucuyu hedefleyen bir işletim sistemi. Mobil dünyayı görmezden gelmiyoruz, ama büyük planlarımız da yok bu konuda” diyor.

Batarya Ömrü: Fatih Projesinde ihtiyaç duyulan uzun batarya süresinin projedeki en ciddi sorunlardan birinin olacağı ve eğer ihale yapılırsa bunun net olarak ölçülmesi gerektiğini şimdiden bildirmeliyiz. Devletin bazı ihalelerinde batarya şarj süresinin çok ciddi ele alınmadığını ve kamu zararı oluştuğunu biliyoruz, bu sebeple şimdiden bu projede herhangi bir şekilde satın alınan veya üretilen cihazların piyasa gözetimi yapılacağını bildirmek isterim. Fatih Projesinde öğrencilere tablet PC verildiğinde teorik olarak en azından günde bir defa bu cihazların şarj edileceğini ve en fazla 1 yıl içinde istatiksel olarak bu bataryaların ömrünün dolacağını ve çöpe atılacaklarını da bilmeliyiz.

Takip Edilebilirlik: Öğrencilere verilecek cihazlar çalınmaya veya farklı amaçlar için elden çıkarılmaya karşın teknik olarak takip edilebilir olmalıdır. Üretilecek Tablet PC’lerin Media Access Control (MAC) adresleri tekil olmalı ve sistemler üzerine konulacak GPS chipleri ile herhangi bir internet erişiminde koordinatları merkeze bildirilmelidir. Bu teknoloji çok basit olarak tasarlanacak sistemlere eklenebilir. Sistemler öğrencilere veya öğretmenlere teslim edilirken MAC adresleri ile kullanıcı kimliği eşleştirilmelidir.

Dokunmalı Ekran: Touch-screen dokunmalı ekran teknolojisi özellikle birden fazla parmak ile dokunma prosesinin ayarlama zorluğunun burada altını çizmek isterim. Foxconn ve Pegatron’un bu konuda zaman zaman Apple ve diğer markalar ile ciddi problemleri olduğunu ve üretimin bu aşamasında çok fazla emek sarf ettiğini biliyoruz.

Özgün Donanım ve Özgün Yazılım İçin Önerilerim

Bugünün teknolojisinde Tablet PC için ARM tabanlı bir donanım dışında çözüm önermek gerçekten zordur. Şu an için ARM Cortex A-8 işlemcili yanda blok diyagramı görülen bir tablet PC’yi Türkiye’de üretebilecek Vestel, Arçelik, Türk Telekom vb. onlarca elektronik üreticisi bulunmaktadır.

Maliyetlendirme açısından bugün için LCD panel ve dokunmalı ekran ithalatı kaçınılmazdır. Hafıza chipleri, işlemci, güç yönetimi devresi, WiFi, GPS ve diğer bütünleşik devreler için Texas Instruments gibi üretici firmalar ile referans tasarımlar temin edilerek üretime başlanabilir. ARM işlemci ve Android işletim sistemleri önermemizin mevcut birçok nedeni içinde aşağıdakiler öne çıkmaktadır.

ARM işlemcili tasarımlar Intel veya AMD’nin X86 geleneksel tasarımına göre çok daha ucuzdur. ARM işlemciler, Texas Instruments, Nvidia, Samsung, Freescale vb. birçok üretici tarafından sağlanabilmektedir.

ARM işlemciler geleneksel x86 teknolojisine oranla çok daha az enerji sarf ettiklerinden çok daha uzun ömürlü batarya şarj sürelerine sahiptir. Geleneksel x86 tasarımı işlemci ve Kuzey – Güney chipleri olarak bilinen (CPU+GMCH/ICH) çoklu chip tasarımı yanında ARM işlemcili tasarım sadece bir chip içerdiğinden daha kolay bir tasarımdır.

Türk mühendisleri ARM A8-9 veya yeni A-15 core ile tamamen özgün kendi işlemcilerini tasarlayabilirler. Üstelik NDA anlaşmaları ile işlemci donanımı ve Android işletim sistemi firmware içine tekrar tasarlanarak gömülebilir. Bu tür tasarımlara System-on-chip (SoC) denir. Bildiğiniz Apple iPad2′de örneğin ARM tabanlı bir sistem üzerinde geliştirilmiş A5 SoC işlemciye sahiptir.Bu tür mühendislik çalışmaları aşağıda detayları verilmiş ARM işlemcili geliştirme platformlarında yapılır.

Sonuç olarak gömülü sistemler tasarımı yapmış herhangi bir elektronik mühendisi bile teknolojik açıdan Türkiye’de bir tablet PC üretilebileceğini bilir. Chip, işlemci üreticileri ve Android geliştiricileri ile yapılacak ortak çalışmalar sayesinde tüm süreç çok daha pratik olarak yöneticiler önüne konulabilir.

(1) Foxconn Hakkında: Çin’de 16 ayrı fabrikada 900,000 çalışanı, sadece Sehenzen bölgesinde 420,000 çalışanı bulunmaktadır. 2009 yılı itibarı ile Foxconn’un sermayesi 5 milyar USD, gelirleri ise yılda 7 milyar USD’dır. Birçok Apple (iPhone, iPad..vs), Sony Ericsson, Nokia, Motorola, Dell ve HP marka ürünü Foxconn üretmektedir. Foxconn’un ülkemizde, Çorlu’da HP’ye kurduğu fabrikada her ay 300,000 Bilgisayar üretilecektir.

(2) Pagatron Hakkında: Taiwan Asus firmasının 2007 yılında tüm fabrikalarını topladığı bir şirket olup daha sonra tamamen bağımsız kalmıştır. Bugün için 2.7 milyar US$ sermayeye sahip Çin’in en büyük üreticilerindendir.