彭博社:为什么世界上缺少芯片?

汽车制造商削减了产量;PS游戏机 越来越难在商店里找到了;宽带提供商在互联网路由器方面面临长达数月的延迟……

所有这些以及更多现象都有一个类似的原因:半导体突然短缺。

芯片可能是有史以来在全球范围内制造的最小但最严格的产品。生产成本和难度的综合作用,促使全球对两大亚洲强国台湾半导体制造公司(TSMC)和韩国三星电子公司(Samsung Electronics Co.)产生了依赖。2020 年,当 Covid-19 大流行和美中紧张局势加剧使芯片稀缺时,这种依赖得到了明显缓解。未来几年,将有数千亿美元用于全球扩大生产的竞赛,这既有地缘政治影响,也有经济影响。

1. 为什么会出现短缺?

以下是一些因素:

* 居家时代:这将芯片需求推高至大流行前的预测水平。封锁促使笔记本电脑的销量增长至十年来的最高水平。随着办公室工作移出办公室,家庭网络设备、网络摄像头和显示器被抢购一空,而 Chromebook 随着学校关闭而变得炙手可热。从电视到空气净化器等家用电器的销售额也出现了增长,所有这些产品现在都配备了定制芯片。

* 波动的预测:在大流行初期大幅削减开支的汽车制造商低估了汽车销量反弹的速度。他们急于在 2020 年末重新增加订单,结果却被拒之门外,因为芯片制造商难以为苹果公司等计算和智能手机巨头提供供应

* 库存:PC 制造商在 2020 年初开始警告供应紧张。然后在年中左右,中国智能手机制造商华为技术有限公司开始建立库存,以确保其能够在美国生存制裁旨在切断其与主要供应商的联系。其他公司也纷纷效仿,希望从华为手中抢夺份额,2020 年中国的芯片进口额从前一年的 3300 亿美元攀升至近 3800 亿美元。

* 灾难:德克萨斯州2 月的寒流导致停电,关闭了聚集在奥斯汀周围的半导体工厂;三月下旬,三星在那里的设施才恢复正常汽车芯片主要供应商瑞萨电子 (Renesas Electronics Corp.)在日本的一家工厂在3 月份遭到火灾损坏,生产中断数月。

2. 谁受到影响?

芯片短缺预计将导致汽车制造商今年的销售额减少1100 亿美元,损失 390 万辆汽车,约占预计总产量的 4.6%。“从未见过这样的事情,”特斯拉公司首席执行官埃隆马斯克在推特上写道。三星在 3 月份警告称,全球供需“严重失衡”。台积电在 4 月份预测,短缺可能会延续到 2022 年。欧洲的宽带供应商在订购互联网路由器时面临一年多的延误。苹果表示,供应限制正在抑制 iPad 和 Mac 的销售,并表示这将使其第三季度收入减少 30 亿至 40 亿美元。任天堂公司在 5 月份表示,短缺正在减缓其 Switch 游戏设备的生产。

交货时间超过之前的峰值

订购芯片和交付之间的差距仍在扩大

3.什么是芯片?

这是使电子产品变得智能的东西。该芯片由导电材料(通常是硅)制成,具有多种功能。存储数据的内存芯片相对简单,已经成为廉价商品。运行程序并充当设备大脑的逻辑芯片更加复杂和昂贵。这些通常带有 Apple、Qualcomm 或 Nvidia 等知名品牌,但这些公司实际上只是半导体的设计者,在称为代工厂的工厂制造。

4. 为什么竞争这么难?

制造先进的逻辑芯片是一个大批量的事业,需要令人难以置信的精度,以及在一个瞬息万变的领域中的巨大长期赌注。工厂的建造和装备成本高达数十亿美元,而且它们必须 24/7 全天候运行才能收回投资。不仅如此,铸造厂也会消耗大量的水和电,即使是最微小的中断,也很容易受到影响,无论是来自灰尘颗粒还是遥远的地震。

5. 谁是大厂商?

* 台积电在 1980 年代在政府支持下开创了代工业务 – 纯粹为他人制造逻辑芯片 – 现在生产最复杂的芯片。每个人都绕着小路走到门口才能得到它们;它在全球代工市场的份额比其后三个竞争对手的总和还要

* 三星在内存芯片领域占据主导地位,并试图在台积电的金矿中占有一席之地。它一直在改进其生产技术,并赢得了高通公司和英伟达公司等公司的新订单。

*英特尔公司是该领域最后一位美国冠军,其整体收入高于任何其他芯片制造商,但其业务主要集中在制造用作笔记本电脑和台式电脑中央处理器 (CPU) 的自有品牌芯片. 生产延迟使其容易受到竞争对手的影响,这些竞争对手正在使用台积电生产他们的设计赢得市场份额。英特尔在 3 月份公布了一项雄心勃勃的竞标,以通过斥资 200 亿美元在亚利桑那州建造两家新工厂来重新获得其制造领先地位并进入代工业务。

* 较小的制造商包括美国的GlobalFoundries Inc.、中国的中芯国际(SMIC) 和台湾的联合微电子公司。但它们至少比台积电的技术落后两到三代。德州仪器、IBM 和摩托罗拉等著名美国公司纷纷退出或放弃努力跟上最先进的制造业。

6. 比赛进行得如何?

两大巨头正在斥巨资巩固其主导地位:台积电在 4 月份表示,将在未来三年内将资本支出从去年创纪录的 170 亿美元增加到 1000 亿美元,其中包括 2021 年的约 300 亿美元用于产能扩张和升级。 . 三星正拨出约1,510 亿美元用于一项为期十年的项目,以追赶其台湾竞争对手,这是包括SK Hynix Inc.在内的韩国公司计划斥资约 4,500 亿美元建立全球最大芯片制造基地的更广泛计划的一部分。中国正在努力追赶,作为其减少受美国限制获取美国知识产权(例如用于设计芯片的软件和设备)的刺激,该国对美国技术的依赖。但中国还有很长的路要走。例如,在汽车领域,它已经开发了大量的芯片设计公司,但他们仍然无法开发出作为当今越来越智能的汽车的大脑的先进芯片。今年 3 月,中国再次承诺增加支出并推动对尖端芯片的研究,作为其新的五年经济蓝图的一部分。中芯国际已经宣布计划用深圳市的资金建造一座价值 23.5 亿美元的工厂。该工厂的目标是在 2022 年开始生产,最终每年生产约 50 万片 12 英寸晶圆。(晶圆用于制造芯片。)相比之下,台积电在 2020 年出货了约 1240 万片此类晶圆。

7. 亚洲以外呢?

在芯片设计方面仍处于世界领先地位的美国正在寻求鼓励公司在国内建立或扩大先进工厂,以解决商务部长吉娜·雷蒙多所说对国家和经济安全的风险。在6 月发布的一份报告中,乔拜登总统建议国会拨款至少 500 亿美元支持美国的半导体研究和生产(一项在参议院当天轻松通过的法案中包括520 亿美元。)他的政府将在制定拟在亚利桑那州投资 120 亿美元的台积电工厂和三星正在考虑的170 亿美元工厂(可能在德克萨斯州)提供税收优惠。同样,欧盟官员探索在欧洲建立先进半导体工厂的方法,可能在台积电和三星的帮助下,作为其到2030 年将芯片产量翻番至全球市场 20% 的目标的一部分。 4 月,英国以国家安全为由下令调查总部位于加州的Nvidia的$ 40十亿的价格收购英国半导体设计ARM公司。

8. 技术走向何方?

随着 5G 移动网络的激增——推动对数据量大的视频和游戏流媒体的需求——以及许多人在家工作,对更强大、更节能的芯片的需求只会增长。因此,台积电和三星正在努力使晶体管变得越来越微观,以便在单个芯片中容纳更多的晶体管。在云计算提供商Amazon Web Services Inc. 等公司的整体规模上成倍增加时,即使是很小的改进也可以节省大量成本。人工智能的兴起是推动创新的另一股力量,因为人工智能依赖于海量数据处理。更高效的设计也将有助于发展所谓的物联网——从手机到电灯开关再到冰箱的智能或互联设备的世界。

9. 台湾如何融入这一切?

台湾之所以成为主要参与者,部分原因是 1970 年代政府决定促进电子行业,并辅以与前美国电子巨头 RCA 公司的技术转让协议,以及西方的外包趋势。现在匹配其规模和技能需要数年时间并花费大量资金:波士顿咨询集团和半导体行业协会估计,美国在 10 年内实现芯片“完全制造自给自足”需要超过 1 万亿美元。中国国家主席习近平计划到 2025 年在半导体等关键技术上投资 1.4 万亿美元,并任命了一名高级副手领导这项倡议。然而,政治紧张局势可能会扰乱比赛。拜登政府已表示将继续努力限制中国获得美国技术——包括台湾代工厂使用的技术。更不祥的是,如果美国发现自己与台湾及其代工厂断绝了联系,它可能会面临困难。

 

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