近年來，由于全球供應(yīng)鏈不穩(wěn)定，半導(dǎo)體行業(yè)面臨諸多挑戰(zhàn)，消費(fèi)者行為變化以及對電子產(chǎn)品的需求暴漲等因素加劇了目前的困境。閱讀本系列文章的第一篇，詳細(xì)了解半導(dǎo)體行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)，以及 RECOM 正在采取哪些措施來化解危機(jī)，確保客戶備有充足的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器并保持生產(chǎn)線的持續(xù)運(yùn)行。

本文介紹了 DC/DC 轉(zhuǎn)換器小批量用戶所面臨的困境，全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈以及當(dāng)前芯片短缺的原因。

半導(dǎo)體行業(yè)的動(dòng)蕩

半導(dǎo)體行業(yè)高度依賴復(fù)雜的全球供應(yīng)鏈，涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，包括原材料生產(chǎn)、芯片制造、組裝和測試。供應(yīng)鏈任何環(huán)節(jié)的中斷，包括自然災(zāi)害、貿(mào)易戰(zhàn)或物流限制等，都可能擾亂零部件的流動(dòng)并影響工廠的產(chǎn)能。

在過去的幾年里，半導(dǎo)體行業(yè)的困境始終占據(jù)世界各地新聞?lì)^條。也曾出現(xiàn)過供應(yīng)中斷的情況，主要是由于供需失衡所導(dǎo)致。新冠疫情又加劇了當(dāng)前危機(jī)。

供應(yīng)鏈中斷：由于封控、旅行限制和邊境關(guān)閉，新冠疫情擾亂了全球供應(yīng)鏈。這導(dǎo)致原材料、零部件和成品的運(yùn)輸延誤。半導(dǎo)體制造商在接收必要的來料和交付產(chǎn)品方面面臨挑戰(zhàn)，影響了生產(chǎn)和分銷。

半導(dǎo)體工廠關(guān)閉：為了應(yīng)對新冠疫情，許多半導(dǎo)體制造工廠不得不臨時(shí)停產(chǎn)，以遵守健康和安全準(zhǔn)則，另一個(gè)因素是市場需求減少。停產(chǎn)導(dǎo)致半導(dǎo)體的供應(yīng)鏈中斷并造成了工廠產(chǎn)能缺口。

除了這些直接影響因素外，一些間接因素也擾亂了市場供需平衡，從而導(dǎo)致芯片短缺的時(shí)間延長。

不可預(yù)見的汽車需求：疫情爆發(fā)之初，汽車行業(yè)需求突然下降，導(dǎo)致汽車制造商減少了半導(dǎo)體芯片訂單。面對需求減少的市場前景，半導(dǎo)體晶圓廠將產(chǎn)能重新分配給其他客戶。當(dāng)消費(fèi)者對汽車的需求反彈快于預(yù)期時(shí)，汽車制造商準(zhǔn)備不足，導(dǎo)致生產(chǎn)延遲和產(chǎn)量減少。還記得所有那些幾乎完工的車輛正在等待一個(gè)關(guān)鍵電子模塊的照片嗎？

對電子產(chǎn)品的需求增加：由于世界各地的消費(fèi)者在封控期間被迫在家工作、學(xué)習(xí)和娛樂，對筆記本電腦、平板電腦、游戲機(jī)和家用電器等電子設(shè)備的需求激增。需求的突然增加給半導(dǎo)體制造商帶來了額外的壓力。

消費(fèi)者行為的轉(zhuǎn)變：疫情導(dǎo)致消費(fèi)者行為發(fā)生轉(zhuǎn)變，人們更加依賴電子商務(wù)、在線媒體和數(shù)字服務(wù)。這導(dǎo)致對數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的需求增加，進(jìn)而增加了對半導(dǎo)體產(chǎn)品的需求。

盡管 DC/DC 轉(zhuǎn)換器供應(yīng)鏈的多個(gè)環(huán)節(jié)都存在明顯的短缺問題，但 RECOM 與供應(yīng)商之間的長期協(xié)議確保了所有產(chǎn)品的充足庫存。

半導(dǎo)體

盡管使用在 300mm 晶圓上制造的 10nm 以下節(jié)點(diǎn)的先進(jìn)器件往往會引人注目，但這些器件并不適合電源應(yīng)用。DC/DC 轉(zhuǎn)換器和其他功率半導(dǎo)體器件傾向于使用 350nm 到 90nm 的成熟節(jié)點(diǎn)工藝，這些節(jié)點(diǎn)是在使用 200mm 晶圓的舊晶圓廠中制造的。

多年來，全球 200mm 晶圓廠產(chǎn)能一直緊張。制造商正在建設(shè)新的 200mm 晶圓廠，并將舊工藝從 200mm 生產(chǎn)遷移到 300mm 生產(chǎn)，但增加新產(chǎn)能是一個(gè)漫長的過程。一家大型制造商估計(jì)，建設(shè)一座新晶圓廠大約需要三年時(shí)間、6000 名建筑工人和 100 億美元。當(dāng)然，可以增加現(xiàn)有晶圓廠的產(chǎn)能，但這需要大量額外設(shè)備，例如探測機(jī)、拋光機(jī)和磨邊機(jī)以及光刻設(shè)備。然而，在許多情況下，這類設(shè)備的制造商已經(jīng)沒有多余的產(chǎn)能。

預(yù)計(jì)各種設(shè)備類型的短缺情況將持續(xù)。在 DC/DC 轉(zhuǎn)換器生產(chǎn)中至關(guān)重要的兩種器件，即功率 MOSFET 和電源管理 IC (PMIC)，在過去幾年中一直是面臨嚴(yán)重供應(yīng)短缺的成熟節(jié)點(diǎn)器件。

無源元器件

甚至在電阻器和電容器等無源元件制造商的員工因疫情居家之前，長期趨勢就已經(jīng)顯示出對這些產(chǎn)品需求的顯著增長。多層芯片電容器 (MLCC) 就是最好的證明。由于向電動(dòng)汽車 (EV) 過渡和先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 等復(fù)雜功能的涌現(xiàn)，汽車正在以驚人的速度增加電容器的數(shù)量。一輛標(biāo)準(zhǔn)的燃油車使用的電容器數(shù)量在 2000 到 3000 之間。消費(fèi)者需求和政府法規(guī)擴(kuò)大了具有先進(jìn)功能的電動(dòng)汽車的市場份額，從而釋放了巨大的市場潛能——一輛配備 ADAS 功能的電動(dòng)汽車需要多達(dá) 22000 個(gè) MLCC。

汽車并不是 MLCC 的最大市場。最大市場屬于智能手機(jī)。全球每年生產(chǎn)約 15 億部智能手機(jī)，其中旗艦型號每部最多可含有 1000 個(gè)電容器。隨著電容器制造商將生產(chǎn)從電源應(yīng)用所需的大容量電容器轉(zhuǎn)向小容量元件，以滿足智能手機(jī)日益增長的需求，DC/DC 轉(zhuǎn)換器用戶倍感壓力。

原料

半導(dǎo)體制造中使用的關(guān)鍵原材料的制造商也同樣受到工廠關(guān)閉和生產(chǎn)中斷的影響。因此，原材料價(jià)格——對供需平衡極為敏感——在過去幾年中呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢。自 2019 年初以來，銅價(jià)上漲約 80%，樹脂價(jià)格上漲 18%。因?yàn)槎砹_斯加大了對烏克蘭的打擊力度，2022 年的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，烏克蘭兩家半導(dǎo)體級氖氣供應(yīng)商一度停產(chǎn)，這兩家供應(yīng)商的產(chǎn)品占據(jù)全球大約一半的供應(yīng)量，并威脅要提高產(chǎn)品價(jià)格，進(jìn)而加劇了現(xiàn)有的短缺。

甚至連快遞使用的紙箱也出現(xiàn)短缺。隨著疫情的爆發(fā)和網(wǎng)上購物的激增，亞馬遜等零售商開始囤積紙箱以滿足需求，這使得許多小供應(yīng)商無貨可供。根據(jù)生產(chǎn)者價(jià)格指數(shù)和美國勞動(dòng)力統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)，2021 年初，紙箱價(jià)格達(dá)到了歷史最高水平。

至少，這種短缺局面可能會結(jié)束。據(jù)行業(yè)貿(mào)易團(tuán)體報(bào)道，2022 年第四季度美國箱包出貨量下降了 8.4%，這可能標(biāo)志著從供不應(yīng)求向供過于求的轉(zhuǎn)變。

審核編輯：劉清