W świetle pandemii niedobory i problemy z łańcuchem dostaw zablokowały praktycznie każdą branżę, od produkcji po transport.Jednym z głównych produktów, których to dotyczy, są półprzewodniki, których używasz przez cały dzień, nawet jeśli nie zdajesz sobie z tego sprawy.Chociaż łatwo jest zignorować te branżowe czkawki, niedobór półprzewodników wpływa na ciebie na więcej sposobów, niż można by się spodziewać.
Co to jest półprzewodnik i jak powstaje?
Półprzewodniki, znane również jako chipy lub mikroczipy, to małe elementy elektroniki, w których znajdują się miliardy tranzystorów.Tranzystory umożliwiają lub uniemożliwiają przepływ elektronów przez nie.Czipy znajdują się w tysiącach produktów, takich jak telefony, zmywarki do naczyń, sprzęt medyczny, statki kosmiczne i samochody.Działają jako „mózg” naszej elektroniki, uruchamiając oprogramowanie, manipulując danymi i kontrolując funkcje.
Produkcja jednego chipa trwa ponad trzy miesiące, obejmuje ponad tysiąc kroków i wymaga ogromnych fabryk, wolnych od kurzu pomieszczeń, maszyn za milion dolarów, stopionej cyny i laserów.Proces ten jest zarówno niezwykle żmudny, jak i kosztowny.Na przykład, aby w ogóle umieścić krzem w maszynie do produkcji chipów, potrzebne jest czyste pomieszczenie — tak czyste, że drobinka kurzu może spowodować miliony dolarów zmarnowanych wysiłków.Fabryki chipów działają 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, a zbudowanie podstawowej fabryki kosztuje około 15 miliardów dolarów ze względu na potrzebny specjalistyczny sprzęt.Aby uniknąć strat finansowych, producenci chipów muszą generować 3 miliardy dolarów zysku z każdej fabryki.
Półprzewodnikowy czysty pokój z ochronnym bursztynowym światłem LED.Źródło zdjęcia: REUTERS
Dlaczego występuje niedobór?
Wiele czynników w ciągu ostatniego półtora roku złożyło się na ten niedobór.Skomplikowany i kosztowny proces produkcji chipów jest jedną z głównych przyczyn niedoborów.W rezultacie na świecie nie ma zbyt wielu zakładów produkujących układy scalone, więc problem w jednej fabryce wywołuje efekt falowania w całej branży.
Jednak największą przyczynę niedoboru można przypisać pandemii COVID-19.Przede wszystkim wiele fabryk zostało zamkniętych na początku pandemii, co oznaczało, że przez kilka miesięcy brakowało dostaw potrzebnych do produkcji chipów.Wiele branż związanych z chipami, takich jak transport, produkcja i transport, również borykało się z niedoborami siły roboczej.Ponadto więcej konsumentów szukało elektroniki w świetle środków pozostania w domu i pracy z domu, co spowodowało spiętrzenie zamówień wymagających czipów.
Co więcej, COVID spowodował zamknięcie portów azjatyckich na kilka miesięcy.Ponieważ 90% światowej elektroniki przechodzi przez chiński port Yantian, zamknięcie to spowodowało ogromny problem w transporcie elektroniki i części potrzebnych do produkcji chipów.
Następstwa pożaru Renesas.Źródło zdjęcia: BBC
Gdyby wszystkie problemy związane z COVID nie wystarczyły, różne problemy pogodowe również zahamowały produkcję.Japońska fabryka Renesas, która wytwarza około ⅓ chipów używanych w samochodach, została poważnie uszkodzona przez pożar w marcu 2021 r., a jej działalność wróciła do normy dopiero w lipcu.Zimowe burze w Teksasie pod koniec 2020 roku zmusiły niektóre z i tak już niewielkiej liczby amerykańskich fabryk chipów do wstrzymania produkcji.Wreszcie dotkliwe susze na Tajwanie na początku 2021 r., kraju wiodącym w produkcji chipów, spowodowały spowolnienie produkcji, ponieważ produkcja chipów wymaga dużych ilości wody.
Jak niedobór wpływa na Ciebie?
Sama ilość produktów konsumenckich, które zawierają chipy półprzewodnikowe, używanych na co dzień, jasno pokazuje powagę niedoboru.Ceny urządzeń prawdopodobnie pójdą w górę, a inne produkty będą opóźnione.Istnieją szacunki, że amerykańscy producenci wyprodukują w tym roku co najmniej 1,5 do 5 milionów samochodów mniej.Na przykład Nissan ogłosił, że z powodu braku chipów będzie produkować o 500 000 pojazdów mniej.General Motors nawet tymczasowo zamknął wszystkie trzy swoje północnoamerykańskie fabryki na początku 2021 roku, parkując tysiące ukończonych pojazdów, z wyjątkiem potrzebnych chipów.
General Motors został zamknięty z powodu braku półprzewodników
Źródło zdjęcia: GM
Firmy elektroniki użytkowej gromadziły chipy na początku pandemii z ostrożności.Jednak w lipcu dyrektor generalny Apple, Tim Cook, ogłosił, że niedobór chipów prawdopodobnie opóźni produkcję iPhone'a i już wpłynął na sprzedaż iPadów i komputerów Mac.Sony podobnie przyznało, że nie nadąża za popytem na nowe PS5.
Sprzęt AGD, taki jak kuchenki mikrofalowe, zmywarki i pralki, już teraz jest trudniejszy do kupienia.Wiele firm AGD, takich jak Electrolux, nie jest w stanie zaspokoić popytu na wszystkie swoje produkty.Inteligentne urządzenia domowe, takie jak wideodomofony, są równie zagrożone.
Ponieważ zbliża się sezon świąteczny, należy zachować ostrożność, aby nie spodziewać się ogromnej różnorodności opcji elektronicznych, do których jesteśmy przyzwyczajeni w typowych latach — ostrzeżenia o braku zapasów mogą pojawiać się coraz częściej.Istnieje potrzeba planowania z wyprzedzeniem i nieoczekiwania natychmiastowego zamówienia i otrzymania produktów.
Jaka jest przyszłość niedoboru?
Jest światełko w tunelu z niedoborem półprzewodników.Przede wszystkim zaczynają się zmniejszać zamykane przez COVID-19 fabryki i niedobory siły roboczej.Duże firmy, takie jak TSMC i Samsung, również zobowiązały się wspólnie przeznaczyć miliardy dolarów na inwestycje w wydajność łańcucha dostaw i zachęty dla producentów chipów.
Główną konsekwencją tego niedoboru jest fakt, że musi istnieć mniejsza zależność od Tajwanu i Korei Południowej.Obecnie Ameryka produkuje tylko około 10% chipów, których używa, zwiększając koszty i czas wysyłki chipów z zagranicy.Aby rozwiązać ten problem, Joe Biden zobowiązał się do wsparcia sektora półprzewodników za pomocą ustawy o finansowaniu technologii wprowadzonej w czerwcu, która przeznacza 52 miliardy dolarów na produkcję chipów w USA.Intel wyda 20 miliardów dolarów na dwie nowe fabryki w Arizonie.Producent półprzewodników wojskowych i kosmicznych CAES spodziewa się znacznego zwiększenia liczby pracowników w ciągu następnego roku, z naciskiem na pozyskiwanie układów scalonych również z fabryk w USA.
Ten niedobór zszokował branżę, ale także zaalarmował ją o przyszłych problemach związanych ze zwiększonym popytem na produkty wymagające wielu półprzewodników, takie jak inteligentne domy i pojazdy elektryczne.Miejmy nadzieję, że będzie to ostrzeżenie dla branży produkcji chipów, zapobiegając przyszłym problemom tego kalibru.
Aby dowiedzieć się więcej o produkcji półprzewodników, streamuj Tomorrow's World Today's „Semiconductors in Space” na SCIGo i Discovery GO.
Poznaj świat produkcji i odkryj naukę kryjącą się za kolejkami górskimi, dowiedz się, co musisz wiedzieć o recyklingu urządzeń elektronicznych, i rzuć okiem na przyszłość górnictwa.
Czas postu: 28-07-2022