4張圖片揭示：芯片短缺的主要原因及何時結(jié)束

2021 年芯片短缺全面爆發(fā)，造成供應(yīng)鏈嚴(yán)重斷裂，發(fā)展至今已經(jīng)有所好轉(zhuǎn)，整個產(chǎn)業(yè)的供應(yīng)鏈也正在重新連接科技行業(yè)。對于汽車行業(yè)，正如我們在分析芯片短缺的五張圖表中總結(jié)的那樣，汽車制造商正在努力獲取他們的娛樂和駕駛輔助系統(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，美國于 2022 年年中通過了 CHIPS 法案，產(chǎn)生了數(shù)十億美元的投資池，其中包含一些專門用于制造成熟芯片的工廠，許多行業(yè)（汽車和其他行業(yè)）都依賴這些 芯片。2023 年 3 月，美國開始發(fā)放 CHIPS 法案資金，而歐盟也考慮加入這場芯片競爭游戲中。

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

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

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

根據(jù)市場研究公司 IDC 的數(shù)據(jù)，汽車行業(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。然而，汽車行業(yè)在全球雇員超過 1000 萬人，這是讓消費者和政治家都非常敏感的行業(yè)，尤其是在美國和歐洲。

用于汽車行業(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。

根據(jù) IDC 的數(shù)據(jù)，這種芯片制造技術(shù)在 15 年前或更早時處于領(lǐng)先地位，在這些舊節(jié)點生產(chǎn)芯片的生產(chǎn)線占裝機容量的 54%。如今，這些舊節(jié)點通常用于 200 毫米硅晶圓。為降低成本，該行業(yè)于 2000 年開始轉(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)。

盡管汽車行業(yè)陷入困境，但并不急于建造新的 200 毫米晶圓廠?！竿顿Y回報并沒有那么快，」Morales 說。更重要的是，中國已經(jīng)有許多遺留節(jié)點工廠目前運營效率不高，但「在某個時候，他們會釋放出更多的產(chǎn)能，」他說，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 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 750,000 片晶圓的產(chǎn)能。到 2024 年底的長期趨勢是 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)計到 2021 年達(dá)到 780 億美元。

芯片短缺與國家和地區(qū)推動先進(jìn)邏輯芯片制造的動作同時發(fā)生。 韓國宣布在十年內(nèi)投入 4500 億美元，美國正在推動價值 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 56%。SEMI 的 2021 年 6 月 3 日世界晶圓廠預(yù)測表明，10 座新的 300 毫米晶圓廠在 2021 年開始運營，2022 年還有 14 座。

運行中的 200mm 晶圓廠數(shù)量

200mm 晶圓廠資本設(shè)備支出

SEMI 半導(dǎo)體高級負(fù)責(zé)人克里斯蒂安·格雷戈爾·迪塞爾多夫 (C hristian Gregor Dieseldorff) 表示：「全球 IC 產(chǎn)能建設(shè)的推動勢必會將當(dāng)前十年的晶圓廠投資推向新高?！?「我們希望在未來幾年看到創(chuàng)紀(jì)錄的支出和更多新的晶圓廠公告?！?/span>

Semico Research 總裁吉姆費爾德漢 (Jim Feldhan) 表示，在結(jié)束短缺的道路上，一個潛在的問題是，一些飆升的需求似乎來自于重復(fù)訂購以增加庫存的客戶 ?！肝也恢烙腥魏萎a(chǎn)品需要兩倍于前一年的模擬量」，他說。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，汽車行業(yè)需要做的不僅僅是儲備。他說，為了避免未來出現(xiàn)短缺，芯片行業(yè)和汽車行業(yè)的高管們需要在未來建立更直接的聯(lián)系，以便讓供需信號更加清晰。