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疫情高峰已成過去 全球“缺芯”為何還未痊愈?

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疫情高峰已成過去 全球“缺芯”為何還未痊愈?

來源:新浪科技


       從新冠疫情暴發(fā)到現(xiàn)在,芯片短缺始終困擾著電子產(chǎn)品供應鏈。疫情引發(fā)行業(yè)動蕩已近兩年,作為多種科技產(chǎn)品的心臟,芯片依然嚴重短缺;游戲機、網(wǎng)絡設備、醫(yī)療器械、汽車等行業(yè)的制造商們仍飽受缺芯的摧殘。人們最初認為這個問題會自行解決——要么是廠商加大力度滿足需求,要么是需求自然降溫,但現(xiàn)在“缺芯”問題依然十分嚴重。
  
  芯片問題非但沒有得到緩解,反而越發(fā)難以控制。封城、全民居家隔離都已經(jīng)成為過去時,芯片短缺卻還是擺在眼前的大問題。
  
  由于造不出足夠多的汽車,一些汽車廠商銷量驟減、被迫停產(chǎn)。11月17日,大眾汽車就因供應鏈問題暫停在德國生產(chǎn)電動汽車。美聯(lián)社9月報道,受缺芯影響,通用、福特多家北美裝配廠一度停產(chǎn);特斯拉CEO埃隆?馬斯克曾在員工內部郵件中提醒,特斯拉交付數(shù)量取決于全球芯片短缺狀況,而短缺仍然很嚴重。
  
  今年10月,蘋果將財務業(yè)績不佳的原因歸咎于芯片短缺,還有報道稱iPhone13因芯片短缺而將減產(chǎn)1000萬部;英特爾也警告稱,供不應求的局面可能持續(xù)到2023年。
  
  游戲硬件行業(yè)同樣也不好過,任天堂本月也宣布,受芯片緊缺等因素影響,不得不下調銷售預期。任天堂預計當前財年的總銷量為2400萬臺,這與此前設定的2550萬臺的銷售目標相比低了約6%。
  
  簡而言之,半導體供應鏈已經(jīng)以根深蒂固、難以解決的新方式延伸開來。需求的增長速度超過了芯片企業(yè)的能力范圍,尤其是使用廣泛的基礎元件,更是會因為巨大的需求波動帶來幾大的投資風險。
  
  半導體行業(yè)分析公司ICInsights市場研究副總裁布萊恩?馬塔斯(BrianMatas)表示:“全球經(jīng)濟因為疫情陷入停滯如此之久,供應鏈居然還沒恢復。”
  
  芯片行業(yè)明明就處在技術進步的最前沿,可為什么還總是短缺,連買一臺PS5都會秒沒呢?
  
  芯片短缺之所以持續(xù)不斷,主要就是因為供不應求——芯片需求依然在激增,但要建設新的工廠并非一直一夕之事。此外,歷史上的那些暴漲暴跌的周期變化也令一些投資者望而卻步。
  
  需求漲得快建新廠沒那么快
  
  2020年,當新冠疫情的經(jīng)濟影響逐步顯現(xiàn)時,芯片行業(yè)已經(jīng)開始預計需求的增長。根據(jù)半導體行業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù),全球芯片銷售額在2019年下滑12%。但在2019年12月,該組織預計全球芯片行業(yè)將在2020和2021年分別增長5.9%和6.3%。
  
  最新數(shù)據(jù)顯示,2020年8月至2021年8月間的全球芯片銷售額增長了29.7%。需求受益于云計算和5G等技術的推動,而汽車和家電等各類產(chǎn)品也都在加大芯片的使用量。
  
  哈佛商學院教授、前英特爾董事大衛(wèi)?約菲(DavidYoffie)表示,居家辦公、居家娛樂和電子商務使得許多高科技產(chǎn)品的需求暴漲,這出乎許多人的意料。
  
  芯片廠商大約到一年前才意識到這種需求的持續(xù)力度,但轉向并非一朝一夕之事。新建芯片工廠需要耗費數(shù)十億美元,還要花費好幾年時間。約菲指出:“大約需要兩年時間才能建起一座新工廠。而且工廠規(guī)模越來越大,成本越來越高,也越來越復雜。”
  
  索尼和臺積電近日宣布,將投資70億美元在日本建設一座能夠生產(chǎn)舊元件的芯片工廠,但要到2024年底才能投產(chǎn)。英特爾也在投資建設幾座技術先進的新工廠,但也得2024年才會上線。
  
  約菲指出,只有荷蘭ASML公司(全球最大的半導體設備制造商之一)能夠供應生產(chǎn)尖端芯片所需的極紫外光刻機,售價高達1.2億美元。但ASML無法加快供應速度,滿足暴增的需求。
  
  設備和材料短缺
  
  生產(chǎn)半導體所需的許多物品也很短缺。制作印刷電路板的基片,也就是固定芯片的表面,一直以來都很難采購。
  
  這些電流板是芯片之間相互通訊的關鍵。康奈爾大學納米科學與技術研究中心運營總監(jiān)羅恩?奧爾森(RonOlson)還指出,與制造過程相關的某些復雜物品,例如個人防護用品和天然氣管,現(xiàn)在也出現(xiàn)延遲交貨。
  
  建設新工廠和擴大現(xiàn)有工廠的產(chǎn)能,也對半導體生產(chǎn)設備供應鏈構成壓力。“我們往往會關注芯片工廠,但芯片工廠需要一整套東西才能成為芯片工廠,這些東西現(xiàn)在也出問題了。”康奈爾大學材料工程教授克里斯?奧博(ChrisOber)說,“如果大家都想生產(chǎn)芯片,那就會搶購同樣的設備。”
  
  高度專業(yè)化的半導體設備生產(chǎn)商數(shù)量有限,交貨周期很長。此外,在工廠安裝和測試這些設備的可靠性同樣要耗費很多時間。
  
  “買設備要花半年到一年,然后還要進行各種工藝開發(fā)和設備鑒定。”奧爾森說,“這都要花時間。”
  
  勞動力短缺
  
  要滿足日益增長的芯片需求,除了得建更多芯片廠之外,還得招更多的人。半導體貿易組織IPC9月末發(fā)布報告稱,將近4/5的制造商難以招到合適的工人,歐洲和北美的問題尤其嚴峻。
  
  要處理芯片生產(chǎn)過程中使用的有毒化學物質,員工得接受專門的培訓,這就給增加用工量帶來了又一個瓶頸。企業(yè)現(xiàn)在都在靠更高的薪資、更靈活的工作時間還有培訓和教育機會來吸引新員工。
  
  美國《俄勒岡人報》報道稱,英特爾甚至在在電視和廣播上投放了“求助”(helpwanted)廣告,專門招募勤工儉學的大學生。
  
  資源向尖端芯片傾斜老式芯片“難產(chǎn)”
  
  資源不足的進一步影響在這時就體現(xiàn)出來了——并非所有芯片都“生而平等”。
  
  電源控制芯片、微控芯片和傳感器等簡單半導體元件成為主要的短缺來源。這些設備的復雜度遠不及智能手機和游戲機使用的CPU和GPU,使用的制造工藝也不算復雜。但它們的應用范圍極其廣泛,從微波爐到醫(yī)療設備,再到玩具,幾乎所有產(chǎn)品都會用到這種電子元件。
  
  電子元件平臺Sourceability副總裁約什?普希(JoshPucci)表示,許多產(chǎn)品中使用的電源控制芯片曾經(jīng)只要1美元,但如今卻暴漲到150美元。ICInsights表示,這類元件的交付周期已經(jīng)從4-8周延長到24-52周。老式芯片生產(chǎn)設備如今難以找到,而這些產(chǎn)品的短缺推升此類設備需求。
  
  市場研究公司Gartner預計,2021年第二季度的全球芯片工廠產(chǎn)能利用率達到95.6%,而2019年第二季度僅為76.5%。Gartner分析師高拉夫?古普塔(GauravGupta)表示,這表明工廠已經(jīng)滿負荷運行,因為有些生產(chǎn)線需要停機維護。
  
  芯片代工企業(yè)GlobalFoundries的CEO湯姆?考菲爾德(TomCaulfield)今年10月表示,他的公司產(chǎn)能已經(jīng)預訂到2023年。AnalogDevices的部分產(chǎn)品面臨極高的需求,該公司CFO今年8月對投資者表示,訂單已經(jīng)排到本月開始的下一財年。
  
  芯片廠商面臨的部分挑戰(zhàn)在于,有些客戶可能出現(xiàn)“加倍預訂”的情況,即為了防止供應不足故意超量采購,從而導致未來的需求趨勢難以預測。“加倍預訂導致的現(xiàn)貨短缺令情況更加糟糕。”哈佛商學院教授威利?施(WillyShih)說。
  
  今年6月,馬斯克也曾在Twitter中戲稱“由于擔心不夠用,每家公司都超量訂購,這種情況就像廁紙短缺一樣,只是規(guī)模巨大。”
  
  分析師認為,能夠生產(chǎn)這些芯片的企業(yè)可能不愿投資建新廠,因為這類芯片利潤微薄,半導體行業(yè)的周期屬性又很強,經(jīng)常出現(xiàn)需求暴漲暴跌的情況。他們擔心未來的芯片供過于求會壓低產(chǎn)品價格。
  
  “回顧一下半導體行業(yè)的歷史,會發(fā)現(xiàn)利潤和價格暴漲之后,都會出現(xiàn)一個嚴重的下滑周期。”哈佛商學院的約菲說,“我們根本不知道當前的需求增長能否延續(xù)。”
  
  雖然有許多新的芯片產(chǎn)能,但多數(shù)都會用來滿足尖端產(chǎn)品。Gartner今年1月發(fā)布的報告預計,芯片制造商今年將投資1460億新建產(chǎn)能,較2019年增長50%,但其中只有很少一部分用于較常見的老式芯片。
  
  從理論上講,增加尖端芯片產(chǎn)能可以讓更多工廠有空閑來生產(chǎn)老式芯片,但在供不應求時不會出現(xiàn)這種情況。Sourceability的普希表示,雖然企業(yè)最近開始針對老式芯片投資建設產(chǎn)能,但必須讓客戶承諾兩年的訂單,才考慮動工。
  
  從中國臺灣缺水和美國得州極端天氣對生產(chǎn)的影響來看,這些元件及其供應鏈面臨的壓力顯而易見。“幾周的庫存,可以說是沒有任何空間來消化這些影響。”普希說。
  
  “疫情似乎已經(jīng)過去了‘肆虐’的階段。”賓夕法尼亞大學沃頓商學院教授蓋德?艾倫(GadAllon)說,“但受到疫情影響的芯片行業(yè),仍在水深火熱之中。”
  
  芯片要缺到什么時候?
  
  ASML首席執(zhí)行官彼得?溫尼克(PeterWennink)最近解釋道:“去年因為疫情,客戶們都很謹慎。但回過頭來看,他們似乎謹慎過度,把需求壓得太小。現(xiàn)在需求猛增,我們肯定要花費一段時間才能實現(xiàn)產(chǎn)能爬坡。”在他看來,需要等到2022年才能滿足如今的產(chǎn)出需求。
  
  英特爾CEO帕特?基辛格(PatGelsinger)表示,新冠疫情期間的在線活動激增引發(fā)了“半導體的爆發(fā)式增長周期”。他補充道:“雖然行業(yè)已經(jīng)采取一些措施解決近期的緊張局面,但整個生態(tài)系統(tǒng)還需要兩年時間才能解決芯片、基片和元件短缺問題。”
  
  臺積電董事長劉德音對其滿足需求的能力持樂觀態(tài)度。去年他曾表示:“我們目前認為……我們可以在(2020年)6月底之前滿足客戶的最低要求。”但如他所說,這并不意味著短缺會很快消失。“會有延遲。尤其是汽車芯片,這個行業(yè)的供應鏈又長又復雜。供應時間需要七八個月。”他補充道。
  
  半導體需求顯然會繼續(xù)增長,溫尼克說:“我們堅信目前的產(chǎn)能無法支撐增長。因此,我們需要通過縮短生產(chǎn)周期、增加人手、機器和建筑面積來加快生產(chǎn)速度,從而擴大產(chǎn)能。”
  
  “根本趨勢在于數(shù)字化轉型,”溫尼克總結道,“這還需要許多年才能實現(xiàn)。”
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