全球芯片短缺造成持久不良影响

高科技产品和低科技产品曾经有着明确的界限，但今天，从电动牙刷到卫星，所有产品都具备电子元器件所创造的智能。此外，许多产品中包含的芯片数量远远超出我们的想象。试想：1990 年，一般高档汽车含有 7 至 30 个半导体器件。当时预测此数字可能飙升至 300 个。

而事实证明，预测数字差得太远。现在，普通汽车（不仅是豪华车型）平均集成了 1,300 个半导体器件，这些器件遍布于各个子系统中。这在 1990 年是难以想象的，而现在或者至少直到最近，这已是理所当然的。将来某一天，历史学家可能会把今年称为“2021 年芯片大短缺”。这一点让我们每个人都意识到，半导体在汽车和我们使用的所有其他设备中发挥着关键作用。

随着半导体器件变得越来越稀缺和越来越昂贵，我们消费者可能会经历一些痛苦，但更多的痛苦还在后头。尽管提前期很长，电子元器件制造商和分销商仍在加班加点以满足客户的供应需求。然而，器件制造商痛苦地发现，货船漂浮在海面上不能进港，本该展示产品的商店货架空空如也。

我们知道这种情况是怎样造成的，但不知道的是它会严重到何种程度，以及何时会开始好转。

短缺溯源

半导体提前期通常以周为单位，现在要按年计算，等待 12 至 15 个月也不意外。这一情况是由多种市场现实造成的，包括：

1. 新冠疫情：封锁期间，供应链问题和中断很常见，而制造医疗设备（如呼吸机、温度计和其他救生设备）的医疗保健制造商的需求迅速增加。
2. 需求规划糟糕：由于面临潜在业务挑战，客户和供应商减少了支出，预计商机会枯竭，从而减少了芯片和最终产品的可供货数量。
3. 需求激增：人们对汽车、家用电器、家庭影院系统、游戏机和其他商品的需求激增。在家办公人员和学生消耗了几乎所有计算机库存和相关的生产力设备。
4. 行业变革：前沿晶圆代工厂的建造成本很高，据估计平均为 150 至 200 亿美元。此外，这些工厂需要很长时间才能建成——从头开始建设的话需要两年或更长时间。虽然目前的晶圆代工厂已满负荷生产，但提高产量以满足更多需求显然非常困难，并且许多客户被迫承受芯片短缺所带来的更高价格。
5. 新技术：人工智能 (AI)、电动汽车 (EV)、云计算和 5G 网络等新技术使用的芯片比以往任何时候都多。需求将继续攀升。
6. 气候变化：不断变化的气候模式已转化为各种自然灾害，包括洪水、天气事件和火灾，所有这些都影响了电子产品供应链。

图 1：在过去一年半的时间里，半导体行业的销售额增长迅速，这主要是受新冠大流行造成的各种现实情况所推动。（图片来源：半导体行业协会）

此外，据分销商称，尽管半导体短缺成为头条新闻，但短缺已经蔓延到其他元器件。电阻器、电容器和以半导体为构件的产品（如振荡器）也更难以获得。更糟糕的是，制造电子元器件所需的各种材料也受到限制，例如树脂和一些贵金属。

高级半导体和引线框架中使用的衬底材料也供不应求。不仅仅是材料，人工也同样短缺，人员招聘一直是一个挑战。上述各种现实告诉我们，这个问题不会在数周或数月内得到解决，短缺可能会伴随我们多年。

问题范围被低估

短缺问题的规模和广度不容小觑。在最近的工业技术日主题演讲“芯片短缺对电子行业的影响”中，Microchip Technology 执行主席 Steve Sanghi 指出，该公司截至 6 月 30 日的季度净销售额为 15 亿美元，但拖欠销售额（由于短缺而无法完成的订单）的数字达到了该数字的 50%。他说：“如果将大流行前的水平视为正常水平，那么现在的总积压量是正常水平的四倍。”他补充道，他们销售的每件产品的交货期都超过 52 周。他预测，半导体行业争抢产能的状况至少还会持续一年时间。

因芯片短缺而被迫停产的汽车制造商可能只是短缺情况的冰山一角。汽车设计倾向于使用较成熟的半导体，其产能需求自然比较固定且可预测，因为半导体公司及其客户则转向更新且利润率更高的设计。然而，市场研究人员正在担忧地关注其他市场。最明显的是手机行业。

本月早些时候，Apple 向消费者发布了 2 款新型号手机和平板电脑，并将产品送到他们手中。这一成就说明该公司拥有一流的供应链和精心的规划能力。其他手机制造商可能还没有准备好，而智能手机的销量在不断上升。Gartner 追踪到 2021 年第一季度智能手机销量增长了 26%，并发现手机总销量同比增长了 22%。尽管 Gartner 表示全球芯片短缺并未影响智能手机行业，但其分析师表示，这种情况完全可能会出现——手机价格可能因此上涨。

图 2：Gartner 的供应链方面半导体库存指数表明，短缺至少会持续到 2021 年年中。（图片来源：Gartner，2021 年 5 月）

人们对处理能力的需求永远不会下降。我们将继续使用更多设备，其中会包含更多电子元器件。在许多方面，电子行业的前景是乐观的，但建立正确的供应链基础设施对于减轻痛苦至关重要。芯片制造商正在规划建设新的晶圆代工厂，分销商也在扩大库存能力，加之以严格的供应链和精密的客户关系管理资源，所有这些投资未来的措施将会带来回报。

参考资料

1: https://www.allaboutcircuits.com/tech-days/summer-2021/

2: https://www.apple.com/newsroom/2021/09/iphone-13-lineup-new-ipad-mini-and-ninth-generation-ipad-arrive-worldwide/