4張圖片揭示：芯片短缺的主要原因及何時(shí)結(jié)束

2021 年芯片短缺全面爆發(fā)，造成供應(yīng)鏈嚴(yán)重?cái)嗔?，發(fā)展至今已經(jīng)有所好轉(zhuǎn)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)的供應(yīng)鏈也正在重新連接科技行業(yè)。對(duì)于汽車(chē)行業(yè)，正如我們?cè)诜治鲂酒倘钡奈鍙垐D表中總結(jié)的那樣，汽車(chē)制造商正在努力獲取他們的娛樂(lè)和駕駛輔助系統(tǒng)所需的芯片。隨著芯片最終到達(dá)工廠車(chē)間，到 2022 年底，他們自身的制造能力已恢復(fù)到疫情前的水平。

與此同時(shí)，美國(guó)于 2022 年年中通過(guò)了 CHIPS 法案，產(chǎn)生了數(shù)十億美元的投資池，其中包含一些專(zhuān)門(mén)用于制造成熟芯片的工廠，許多行業(yè)（汽車(chē)和其他行業(yè)）都依賴這些 芯片。2023 年 3 月，美國(guó)開(kāi)始發(fā)放 CHIPS 法案資金，而歐盟也考慮加入這場(chǎng)芯片競(jìng)爭(zhēng)游戲中。

華盛頓 500 億美元支出的目的是為了防止美國(guó)工業(yè)在未來(lái)成為類(lèi)似半導(dǎo)體供應(yīng)鏈混亂的犧牲品。歐盟的《芯片法案》立法也有類(lèi)似的目標(biāo)，其中最主要的是增強(qiáng)其成員國(guó)在面對(duì)此類(lèi)供應(yīng)鏈中斷時(shí)的彈性。

許多分析師一致認(rèn)為，最嚴(yán)重的芯片短缺問(wèn)題在 2021 年第三或第四季度已經(jīng)開(kāi)始緩解，盡管由此產(chǎn)生的芯片可能需要 2022 年的大部分時(shí)間才能通過(guò)供應(yīng)鏈到達(dá)產(chǎn)品端。供應(yīng)緩解并不是來(lái)自韓國(guó)、美國(guó)和歐洲對(duì)工廠的大規(guī)模國(guó)家投資，而是來(lái)自較老的芯片廠和代工廠，這些工廠和代工廠主要用來(lái)生產(chǎn)成熟芯片，并且在相對(duì)較小的硅晶圓上運(yùn)行。

在我們探討芯片短缺如何結(jié)束之前，有必要總結(jié)一下它是如何開(kāi)始的。隨著疫情、封鎖和普遍的不確定性席卷全球，汽車(chē)制造商取消了訂單。然而，這些條件意味著很大一部分勞動(dòng)力需要在家里重建辦公室，購(gòu)買(mǎi)電腦、顯示器和其他設(shè)備。與此同時(shí)，整個(gè)學(xué)校系統(tǒng)都轉(zhuǎn)向了通過(guò)筆記本電腦和平板電腦進(jìn)行的線上學(xué)習(xí)。更多的時(shí)間在家也意味著會(huì)有更多的家庭娛樂(lè)支出，例如電視和游戲機(jī)。不過(guò) 5G 的推出以及云計(jì)算的持續(xù)增長(zhǎng)也迅速吸收了汽車(chē)制造商釋放的芯片產(chǎn)量。不過(guò)，當(dāng)汽車(chē)制造商意識(shí)到人們?nèi)匀幌胭?gòu)買(mǎi)他們的產(chǎn)品時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)自己排在了新興領(lǐng)域購(gòu)買(mǎi)隊(duì)伍的后面。

根據(jù)市場(chǎng)研究公司 IDC 的數(shù)據(jù)，汽車(chē)行業(yè)的收入為 395 億美元，占芯片需求的比例不到 9%。到 2025 年，這一數(shù)字將以每年約 10% 的速度增長(zhǎng)。然而，汽車(chē)行業(yè)在全球雇員超過(guò) 1000 萬(wàn)人，這是讓消費(fèi)者和政治家都非常敏感的行業(yè)，尤其是在美國(guó)和歐洲。

用于汽車(chē)行業(yè)的芯片是使用旨在滿足與其他行業(yè)不同的安全標(biāo)準(zhǔn)的工藝制造的。但它們?nèi)匀慌c模擬 IC、電源管理芯片、顯示驅(qū)動(dòng)器、微控制器和傳感器一樣在同一條生產(chǎn)線上制造，然后這些都用于其他所有領(lǐng)域?！高@些工藝的共同點(diǎn)是采用的工藝技術(shù)為 40 納米或更早，」IDC 支持技術(shù)和半導(dǎo)體副總裁 Mario Morales 說(shuō)。

根據(jù) IDC 的數(shù)據(jù)，這種芯片制造技術(shù)在 15 年前或更早時(shí)處于領(lǐng)先地位，在這些舊節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)芯片的生產(chǎn)線占裝機(jī)容量的 54%。如今，這些舊節(jié)點(diǎn)通常用于 200 毫米硅晶圓。為降低成本，該行業(yè)于 2000 年開(kāi)始轉(zhuǎn)向 300 毫米晶圓，但許多舊的 200 毫米基礎(chǔ)設(shè)施仍在繼續(xù)用于生產(chǎn)。

盡管汽車(chē)行業(yè)陷入困境，但并不急于建造新的 200 毫米晶圓廠。「投資回報(bào)并沒(méi)有那么快，」Morales 說(shuō)。更重要的是，中國(guó)已經(jīng)有許多遺留節(jié)點(diǎn)工廠目前運(yùn)營(yíng)效率不高，但「在某個(gè)時(shí)候，他們會(huì)釋放出更多的產(chǎn)能，」他說(shuō)，這進(jìn)一步降低了建設(shè)新晶圓廠的積極性。根據(jù)芯片制造設(shè)備行業(yè)協(xié)會(huì) SEMI 的數(shù)據(jù)，200 毫米晶圓廠的數(shù)量從 2020 年的 212 家增加到 2022 年的 222 家，大約是利潤(rùn)更高的 300 毫米晶圓廠預(yù)期增幅的一半。

從 2020 年初到 2022 年底，有 40 多家公司每月增加超過(guò) 750,000 片晶圓的產(chǎn)能。到 2024 年底的長(zhǎng)期趨勢(shì)是 200 毫米設(shè)施的產(chǎn)能增加 17 %。SEMI 表示，這些晶圓廠的設(shè)備支出在 2020 年首次突破 30 億美元大關(guān)后，到 2021 年增至 46 億美元。但到 2022 年，支出將回落至 40 億美元。相比之下，裝備 300 毫米晶圓廠的支出預(yù)計(jì)到 2021 年達(dá)到 780 億美元。

芯片短缺與國(guó)家和地區(qū)推動(dòng)先進(jìn)邏輯芯片制造的動(dòng)作同時(shí)發(fā)生。 韓國(guó)宣布在十年內(nèi)投入 4500 億美元，美國(guó)正在推動(dòng)價(jià)值 520 億美元的立法，歐盟可能向其半導(dǎo)體行業(yè)投入高達(dá) 1600 億美元。芯片制造商已經(jīng)開(kāi)始大舉支出。根據(jù) SEMI 的數(shù)據(jù)，到 2021 年 4 月，全球用于半導(dǎo)體生產(chǎn)的資本設(shè)備同比增長(zhǎng) 56%。SEMI 的 2021 年 6 月 3 日世界晶圓廠預(yù)測(cè)表明，10 座新的 300 毫米晶圓廠在 2021 年開(kāi)始運(yùn)營(yíng)，2022 年還有 14 座。

運(yùn)行中的 200mm 晶圓廠數(shù)量

200mm 晶圓廠資本設(shè)備支出

SEMI 半導(dǎo)體高級(jí)負(fù)責(zé)人克里斯蒂安·格雷戈?duì)枴さ先麪柖喾?(C hristian Gregor Dieseldorff) 表示：「全球 IC 產(chǎn)能建設(shè)的推動(dòng)勢(shì)必會(huì)將當(dāng)前十年的晶圓廠投資推向新高?！?「我們希望在未來(lái)幾年看到創(chuàng)紀(jì)錄的支出和更多新的晶圓廠公告?！?/span>

Semico Research 總裁吉姆費(fèi)爾德漢 (Jim Feldhan) 表示，在結(jié)束短缺的道路上，一個(gè)潛在的問(wèn)題是，一些飆升的需求似乎來(lái)自于重復(fù)訂購(gòu)以增加庫(kù)存的客戶 ?！肝也恢烙腥魏萎a(chǎn)品需要兩倍于前一年的模擬量」，他說(shuō)。但制造商「不希望 12 美分的部件支撐 4K 電視」，因此他們正在囤貨。

全球戰(zhàn)略和管理咨詢公司科爾尼 (Kearney) 的美洲區(qū)首席合伙人巴拉特·卡普爾 (Bharat Kapoor) 表示，汽車(chē)行業(yè)需要做的不僅僅是儲(chǔ)備。他說(shuō)，為了避免未來(lái)出現(xiàn)短缺，芯片行業(yè)和汽車(chē)行業(yè)的高管們需要在未來(lái)建立更直接的聯(lián)系，以便讓供需信號(hào)更加清晰。