Видим ли мы конец нехватке чипов?

По мере приближения конца первого квартала 2022 года одно можно сказать наверняка; за этой нехваткой чипов стоят самые трудные дороги. Мир становится все более и более цифровым с каждой минутой. Спрос на технологии, основанные на чипах, растет. В отчете Deloitte аналитики ожидают, что мировая полупроводниковая промышленность вырастет на 10% в 2022 году.

Это рост более чем на 600 миллиардов долларов, обусловленный спросом со стороны отраслей, которые включают автомобили, мобильные телефоны, бытовую технику, компьютеры, центры обработки данных и многое другое. Спрос на чипы обусловлен стремлением сделать наш мир более умным, но сможет ли отрасль угнаться за ним?

В 2020 году начался дефицит, поскольку пандемия бушевала в крупных городах по всему миру, в результате чего многие предприятия оказались в экономическом застое. Заводы в нескольких отраслях пришлось закрыть, чтобы справиться с волной инфекций и смертей. Консервативные спекуляции относительно спроса в определенных секторах привели к дисбалансу спроса и предложения в цепочке поставок полупроводников и затронули целые отрасли, такие как автомобилестроение и бытовая электроника. Потребительский спрос на различные устройства, такие как мобильные телефоны, компьютеры и многое другое, резко вырос, поскольку люди были вынуждены изолировать себя дома, чтобы остановить всплеск инфекций.

Несмотря на то, что производители чипов в ответ увеличили свои производственные мощности, дефицит сохранится и в 2023 году, поскольку сроки изготовления некоторых компонентов продолжают увеличиваться.

Однако сегодня отрасль лучше подготовлена, чем в предыдущие годы, когда она впервые пострадала. Новые заводы по производству, созданные в таких странах, как Израиль, Европа, США, Япония, Сингапур и Китай, помогут решить проблему продолжающейся нехватки чипов, сняв давление с Тайваня и Южной Кореи.

В отчете Deloitte говорится, что к концу 2023 года глобальные пластины вырастут на 50%. Эта локализация производства также помогает производителям с точки зрения логистики, сохраняя этапы между этапами производства чипов географически ближе друг к другу.

Другими словами, пластины, изготовленные на Тайване, а затем отправленные обратно в США для сборки микросхем, сократят расходы, время в пути и расстояние. Конечно, поскольку сегодня стоимость топлива стремительно растет из-за российско-украинской войны, переход к локализации производства пластин поможет смягчить рост цен и сохранить управляемость сроков доставки.

Сам президент США Байден сказал: « Мы не должны полагаться на чужую страну для защиты и обеспечения нашего народа. Нам нужно повысить конкурентоспособность Америки, инвестируя здесь, у себя дома. », поскольку он подписывает указ, пытаясь разрешить этот кризис, открывая 100-дневную проверку ключевых продуктов , включая полупроводники. Ассоциация полупроводниковой промышленности предложила в письме на имя президента Байдена включить « существенное финансирование для стимулирования производства полупроводников в форме грантов и/или налоговых льгот, а также для фундаментальных и прикладных исследований в области полупроводников». Письмо SIA включает в себя высшие подписи таких гигантов микросхем, как AMD, Intel, Qualcomm, On Semiconductor, NVIDIA, Broadcom, Cree, Analog Devices, Global Foundries и других.

В 2022 году казалось, что компании находятся на грани восстановления. Немецкий производитель полупроводников Infineon утверждает, что к 2023 году дефицит его основного продукта должен быть устранен, и планирует расширить свои производственные мощности, инвестировав 1,8 миллиарда долларов в Филлах, Австрия. Южнокорейский гигант Samsung в конце прошлого года объявил о планах инвестировать в производственный завод в Техасе , вслед за другими компаниями, такими как Intel и TSMC, по расширению мощностей.

Путь вперед
Мир все еще восстанавливается после экономической реакции, которую вызвал COVID. Хотя многомиллиардные инвестиции помогут стабилизировать невероятно тонкую цепочку поставок производства полупроводников, любые изменения необходимо тщательно изучать и планировать.

Исследование, представленное Global Semiconductor Alliance (GSA) и Accenture, показывает, насколько сложен весь процесс. Один чип, например, требует нескольких тысяч шагов для завершения и, вероятно, прошел более 25 000 миль, прежде чем попасть в приборы или устройства, которые мы используем.

В этом исследовании обсуждается, как полупроводниковая промышленность представляет собой глобальную экосистему, в которой каждый сегмент в ее цепочке создания стоимости включает в среднем участие примерно 25 стран: « На самом деле, полупроводниковый продукт может пересекать международные границы примерно 70 или более раз, прежде чем он, наконец, попадет к конечному потребителю. . ”

В том же исследовании участвуют почти 200 стран, от разработки микросхем до производства пластин, упаковки и тестирования и, наконец, сборки OEM. Сюда входят те, кто находится в прямой цепочке создания стоимости, и страны, привлекаемые для вспомогательных функций. Полная миграция только одного из этих сегментов в новую страну непростая задача, требующая высокого уровня знаний и интенсивной специализации. Например, в США может быть много центров исследований и разработок микропроцессоров, но по-прежнему не хватает фотолитографического оборудования, необходимого для более продвинутых процессов, которыми славится Азия.

Итак, что будет дальше, помимо увеличения мощности? Хотя миллиарды долларов, вложенные в увеличение пропускной способности по всем направлениям, помогают, они лишь латают дыры в медленно тонущем корабле.

Устойчивость к внешним воздействиям
Современные технологии меняются с такой скоростью, что производство едва успевает их догнать. Разработчики систем должны начать рассматривать устойчивое проектирование с учетом сбоев. Взгляните на Apple или Google, у которых теперь есть свои чипсеты для собственных устройств — чип M1 от Apple и Tensor от Google для Pixel . Если в результате стихийного бедствия критическая часть их цепочки поставок для производства этих чипов будет отключена, удовлетворение любого спроса станет проблематичным, поскольку эти чипы лежат в основе их продуктов. Если какое-либо сырье, необходимое любой из компаний, станет дефицитным, выпуск новых партий продукции будет скомпрометирован. Устойчивое проектирование в данном случае означает минимизацию последствий таких сбоев за счет гибкости.

В итоге подготовка и проектирование с учетом отказоустойчивости помогут смягчить (но не полностью) любые неблагоприятные сбои, которые могут произойти в будущем. Особенно в сегодняшнем нестабильном мире, стоимость логистики и топлива зашкаливает в результате продолжающейся российско-украинской войны, и любая эскалация в геополитической сфере может легко нарушить хрупкий баланс, которым является цепочка поставок полупроводников. Долгосрочные, более простые архитектуры продуктов имеют меньший риск сбоев. Конечно, устранение этих сопряженных с высоким риском, но необходимых компонентов будет невозможно, его последствия смягчаются за счет большей гибкости с другими частями, окружающими критически важные.

До начала войны в начале этого месяца многие производители микросхем начали заблаговременно готовиться к аннексии Крыма в 2014 году. Это привело к длительному воздействию войны (по крайней мере, на данный момент) и предоставило производителям возможность гибко подготовиться к когда их запасы начинают заканчиваться. Ярким примером может служить зависимость многих производителей полупроводников от сырьевых компонентов, таких как газы C4F4 и Neon, поступающие из России и Украины.

Цифровые преобразования
В 2021 году Deloitte опубликовала исследование цифровой трансформации полупроводниковой отрасли . Для отрасли, которая ведет цифровую революцию во многих отраслях по всему миру, она очень негибкая и не может стать гибкой во время серьезных сбоев, как показала эта пандемия. Эта неспособность приспособиться заставила многих производителей полупроводников поверить в то, что нехватка будет кратковременной, и, таким образом, стали очень консервативными в своих заказах на компоненты.

В том, каким может быть новое цифровое лицо полупроводниковой промышленности, задействованы различные сегменты трансформации , по словам ведущего консультанта Deloitte в полупроводниковом секторе Брэндона Кулика. В одном конкретном сегменте Кулик упомянул рост полупроводников в цифровом пространстве. « Если вы можете перекодировать программное обеспечение, и вы не полностью привязаны к каждому литографическому травлению в чипе; вы можете встроить код, который может по-разному использовать этот чип », — цитирует Кулика, ссылаясь на новые способы использования существующих чипов.

Прадип Мишра описывает варианты использования ИИ в статье, в которой обсуждаются достоинства искусственного интеллекта в преодолении продолжающейся нехватки чипов. Интересная возможность заключается в использовании ИИ и машинного обучения в цепочке создания стоимости, чтобы помочь устранить дефекты, улучшить неэффективные процессы и, возможно, увеличить производительность. Производители могут оценивать риски, выявляя тенденции и реагируя на них до того, как возникнут неблагоприятные последствия. Будучи активным с искусственным интеллектом, производственные процессы дополнительно оптимизируются с помощью алгоритмов, разработанных с использованием ИИ, которые также могут использоваться для улучшения контроля качества и обеспечения качества в производственном цеху. Чтобы улучшить эти процессы и потоки, производительность неизбежно возрастет и сократит потери критически важного сырья и компонентов.

Отрасль, продвигающая инновации на пороге мира, также должна адаптироваться и быть лучше подготовленной к такого рода неожиданным событиям. Все самое страшное, кажется, позади. Все, что мы можем сделать сейчас, — это надеяться на дальнейшее улучшение глобальной ситуации и стабилизацию геополитики. Производители чипов коллективно сделали все, что могли, и на данный момент это вопрос времени, чтобы наверстать упущенное.