芯片短缺何時(shí)以何種方式結(jié)束？

歷史學(xué)家可能將用幾十年的時(shí)間嚴(yán)厲批評(píng)新冠疫情帶來(lái)的影響，而疫情帶來(lái)的芯片短缺則可能會(huì)持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間。許多分析人士都認(rèn)為，最嚴(yán)重的芯片短缺會(huì)在2021年第三季度或第四季度得到緩解，但2022年的大部分時(shí)間都需要解決芯片從供應(yīng)鏈到產(chǎn)品所存在的問(wèn)題。

要緩解供應(yīng)短缺，依靠的不是韓國(guó)、美國(guó)和歐盟當(dāng)前正在進(jìn)行的大型國(guó)家和地區(qū)級(jí)投資，而是那些工藝不先進(jìn)、只能處理較小晶圓的舊有芯片制造廠(chǎng)和代工廠(chǎng)。

在我們探討如何解決芯片短缺問(wèn)題之前，有必要先總結(jié)一下問(wèn)題是怎么開(kāi)始的。

隨著疫情帶來(lái)的恐慌、封鎖和總體不確定性席卷全球，汽車(chē)制造商紛紛取消訂單。但是，這種情況意味著有很大一部分勞動(dòng)力開(kāi)始居家辦公室，購(gòu)買(mǎi)計(jì)算機(jī)、顯示屏和其他設(shè)備。與此同時(shí)，整個(gè)教學(xué)體系也在向借助筆記本電腦和平板電腦的虛擬教學(xué)模式轉(zhuǎn)變。此外，更多的居家時(shí)間意味著花在電視機(jī)和游戲機(jī)等家庭娛樂(lè)上的時(shí)間更多。

這些因素加之5G的推出和云計(jì)算的不斷增長(zhǎng)，快速吸收了汽車(chē)制造商不經(jīng)意間釋放出的產(chǎn)能。等汽車(chē)制造商意識(shí)到人們還是要購(gòu)買(mǎi)他們的產(chǎn)品時(shí)，才發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)排在芯片采購(gòu)長(zhǎng)隊(duì)的隊(duì)尾。

市場(chǎng)調(diào)研公司IDC表示，按收入計(jì)算，汽車(chē)行業(yè)的芯片需求為395億美元，占比不到9%。到2025年，這一數(shù)字每年會(huì)增加10%。

但是汽車(chē)行業(yè)的全球從業(yè)人員超過(guò)1000萬(wàn)，消費(fèi)者和政治家對(duì)此都是非常敏感的，尤其是在美國(guó)和歐洲。

用于汽車(chē)行業(yè)的芯片，其制造工藝需要符合的安全標(biāo)準(zhǔn)與其他行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)有所不同。但是，它們與用于其他行業(yè)的模擬集成電路、電源管理芯片、顯示驅(qū)動(dòng)器、微控制器和傳感器在同一生產(chǎn)線(xiàn)上生產(chǎn)。

“它們都使用40納米或更早的制造工藝?！盜DC應(yīng)用技術(shù)和半導(dǎo)體副總裁馬里奧?莫拉雷斯（Mario Morales）說(shuō)。這種芯片制造技術(shù)落后于當(dāng)前最尖端技術(shù)大約15年。

IDC的調(diào)查表明，在這些老工藝節(jié)點(diǎn)制造芯片的生產(chǎn)線(xiàn)占總裝機(jī)容量的54%。如今，這些老節(jié)點(diǎn)一般都用200毫米晶圓。為了降低成本，該行業(yè)在2001年開(kāi)始轉(zhuǎn)向300毫米晶圓，但很多200毫米晶圓基礎(chǔ)設(shè)施依然存在，甚至還擴(kuò)大了。

汽車(chē)行業(yè)盡管陷入了絕境，但并沒(méi)有建造新的200毫米晶圓廠(chǎng)的沖動(dòng)。“投資收益不在于此?！蹦姿拐f(shuō)。此外，中國(guó)有很多老節(jié)點(diǎn)工廠(chǎng)，它們的運(yùn)行效率并不高，但“在某種意義上，這將”進(jìn)一步減少建造新工廠(chǎng)的動(dòng)力。

國(guó)際半導(dǎo)體設(shè)備與材料協(xié)會(huì)（SEMI）預(yù)計(jì)，到2022年，200毫米晶圓廠(chǎng)的數(shù)量將從2020年的212家增多到222家，約為利潤(rùn)更高的300毫米晶圓廠(chǎng)的預(yù)計(jì)增長(zhǎng)量的一半。

提高現(xiàn)有200毫米晶圓廠(chǎng)的生產(chǎn)能力將比建造新廠(chǎng)更有意義，有跡象表明這種情況正在發(fā)生。SEMI的克里斯蒂安?格雷戈?迪塞爾多夫（Christian Gregor Dieseldorff）預(yù)測(cè)，從2020年年初到2022年年底，40多家公司每月增加的產(chǎn)能將超過(guò)75萬(wàn)晶圓。

到2024年年底的長(zhǎng)期趨勢(shì)將是200毫米晶圓廠(chǎng)的生產(chǎn)能力會(huì)提高17%。SEMI表示，2020年，這些工廠(chǎng)設(shè)備的投資多年來(lái)首次突破30億美元大關(guān)，預(yù)計(jì)2021年將提高到46億美元。不過(guò)到2022年，相關(guān)投資會(huì)回落到40億美元。相比之下，2021年在300毫米晶圓廠(chǎng)設(shè)備的預(yù)計(jì)投資將達(dá)到780億美元。

在芯片短缺的同時(shí)，各個(gè)國(guó)家和地區(qū)也在努力于促進(jìn)邏輯芯片的生產(chǎn)。

韓國(guó)公布了一項(xiàng)4500億美元的十年計(jì)劃，美國(guó)將提出一項(xiàng)價(jià)值520億美元的法案，而歐盟則可能在其半導(dǎo)體行業(yè)投入1600億美元。芯片制造商已經(jīng)迎來(lái)了消費(fèi)熱潮。

SEMI的調(diào)查表明，2021年4月，全球半導(dǎo)體生產(chǎn)固定設(shè)備同比增長(zhǎng)了56%。該組織在2021年6月3日的全球晶圓廠(chǎng)家預(yù)測(cè)報(bào)告（World Fab Forecast）中表示，2021年將有10家新的300毫米晶圓廠(chǎng)開(kāi)始運(yùn)行，2022年還有14家。SEMI的半導(dǎo)體高級(jí)首席研究員迪塞爾多夫說(shuō)：“在全球推動(dòng)集成電路產(chǎn)能建設(shè)肯定會(huì)將當(dāng)前十年的晶圓廠(chǎng)投資推到一個(gè)新高度。未來(lái)幾年里，我們將會(huì)看到創(chuàng)紀(jì)錄的投資和更多建造新晶圓廠(chǎng)的公告。

”市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)半導(dǎo)體研究（Semico Research）的總裁吉姆?費(fèi)德漢（Jim Feldhan）說(shuō)，在結(jié)束芯片短缺的道路上可能會(huì)出現(xiàn)潛在的問(wèn)題，部分飆升的需求可能來(lái)自為了增加庫(kù)存而加倍訂貨的客戶(hù)?！拔也恢滥姆N產(chǎn)品的需求量是前一年模擬量的2倍?！彼f(shuō)，不過(guò)生產(chǎn)商“不希望一個(gè)12美分的零件阻礙4K電視的生產(chǎn)”，因此他們會(huì)囤貨。

汽車(chē)行業(yè)要做的不僅是囤貨。全球戰(zhàn)略和管理咨詢(xún)公司科爾尼的美洲高技術(shù)實(shí)踐領(lǐng)導(dǎo)合伙人巴拉特?卡普爾（Bharat Kapoor）表示，未來(lái)要想避免短缺，芯片行業(yè)和汽車(chē)行業(yè)的高層管理人員需要建立更直接的聯(lián)系，使供需信號(hào)更加清晰。