Полупроводники: что такое цепочка поставок? Почему это важно?

Что такое полупроводники?

Полупроводники являются важными компонентами современной электроники. Они используются в самых разных продуктах, от смартфонов и ноутбуков до автомобилей и медицинских устройств. К ним относятся микропроцессоры, модули памяти и интегральные схемы, используемые в этих и других устройствах.

полупроводник цепочка поставок относится к сети компаний, занимающихся их проектированием, производством, тестированием, упаковкой и распространением. Цепочка поставок сложна и включает в себя координацию ряда различных этапов, от поиска деталей и материалов до продажи конечному пользователю.

Одной из основных причин нехватки полупроводников в последнее время были проблемы с цепочки поставок, вызванной пандемией COVID-19, которая нарушила производство и отгрузку по всему миру. мир. Блокировки и другие ограничения вынудили многих рабочих оставаться дома, а производителей полупроводников сократить свои мощности или временно закрыться. производственные линии, в то время как нехватка персонала, карантин и закрытие портов вызвали задержки доставки, которые замедлили распространение чипов.

instagram viewer

Ключевые выводы

Полупроводники являются ключевыми компонентами современной электроники, и их цепочка поставок включает сложная сеть компаний, занимающихся их проектированием, производством, тестированием, упаковкой и распределение.
Цепочка поставок полупроводников уязвима для сбоев, как это видно на фоне пандемии COVID-19 и ограничений международной торговли.
Для повышения устойчивости цепочки поставок могут быть предприняты такие шаги, как диверсификация поставщиков, улучшение видимости и координации цепочки поставок, а также инвестирование в новые технологии и процессы.
Несмотря на недавние сбои в цепочке поставок, перспективы полупроводниковой промышленности выглядят лучше, поскольку компании и правительства расширяют возможности, ищут более разнообразных поставщиков и оптимизируют операции.

Важность полупроводников

Полупроводники, также известные как «полупроводники» или микросхемы, повсеместно используются в современных технологиях и используются в самых разных продуктах, таких как компьютеры, смартфоны, автомобили, бытовая техника, игровые системы и медицинское оборудование. В результате полупроводники невероятно важны для сегодняшнего дня. экономика, так как они стимулируют инновации и производительность во многих отраслях.

Техническое определение полупроводника - это материал (обычно состоящий из кремния), который проводит больше электричества, чем изолятор, например стекло, но меньше, чем чистый проводник, например медь или алюминий. Их проводимость и другие свойства могут быть изменены введением определенных примесей, называемых легированием, для удовлетворения конкретных потребностей электронного компонента, в котором они находятся.

Мировая полупроводниковая промышленность — это большой и растущий рынок, генерирующий доходы $574,1 млрд в 2022 году. Эта отрасль также является крупным работодателем: сотни тысяч людей работают над проектированием, производством и распространением полупроводников по всему миру. Учитывая их важность для экономики, полупроводники стали ключевым стратегическим сектором промышленности для многих стран. правительства и компании вкладывают значительные средства в исследования и разработки для поддержания конкурентоспособности и вводить новшества.

Обзор цепочки поставок полупроводников

Цепочка поставок полупроводников включает в себя сложную сеть компаний, организаций и отдельных лиц, занимающихся проектированием, производством, тестированием, упаковкой и распространением полупроводников. Цепочка поставок полупроводников обычно включает несколько этапов, которые часто включают:

Дизайн и развитие: Полупроводниковые компании, также называемые «бесфабричными» компаниями, проектируют и разрабатывают новые микросхемы либо самостоятельно, либо в сотрудничестве с другими компаниями. Их называют fabless, потому что они сами не производят микросхемы, которые разрабатывают и продают.
Изготовление: Фактическое производство полупроводниковых микросхем осуществляется на специализированных фабриках, называемых литейными цехами. Литейные заводы получают проекты чипов от компаний, не занимающихся производством, и используют специальное оборудование для создания и травления чипов на кремниевой пластине.
Тестирование и сборка: После того, как чипы изготовлены, их необходимо протестировать, чтобы убедиться, что они работают должным образом. Обычно этим занимаются отдельные компании, специализирующиеся на тестировании и сборке. После того, как чипы прошли необходимые испытания, они собираются в продукты, которые можно использовать в электронике и других устройствах.
Распределение: Упакованные чипы затем распространяются среди компаний, которые будут либо продавать их конечным пользователям, либо включать их в свои продукты либо напрямую, либо через дистрибьюторов.

В дополнение к этим основным этапам цепочка поставок полупроводников может также включать интеллектуальная собственность (ИС) лицензирование, утилизация и переработка.

Все эти этапы требуют логистика и управление цепочками поставок, который также включает в себя управление запасами, выполнение заказов и транспортную логистику. Эффективная логистика и управление цепочками поставок имеют решающее значение для своевременной доставки чипов конечным пользователям в хорошем состоянии.

Уязвимости цепочки поставок полупроводников

За последние несколько десятилетий цепочка поставок полупроводников становится все более сложной. Эта сложность также сделала цепочку поставок уязвимой для сбоев, поскольку проблемы или узкие места на одном этапе цепочки могут иметь волновые последствия для всей системы. К ним могут относиться стихийные бедствия; например, в 2011 году сильное землетрясение и цунами в Японии нарушили глобальную цепочку поставок полупроводников, что привело к дефициту и резкому росту цен.

Одним из самых значительных сбоев в цепочке поставок полупроводников за последние годы стал COVID-19. пандемия, разразившаяся в начале 2020 года и вызвавшая массовые блокировки и сбои в работе глобальных судоходных и логистика. Блокировки вызвали нехватку рабочих, и компании на всех этапах были вынуждены сокращать мощности или временно закрываться. Это привело к нехватке чипов во многих отраслях. Производители автомобилей особенно пострадали от этих сбоев, которые привели к дефициту новых автомобилей, что привело к рекордному росту цен на подержанные автомобили.

Еще одним фактором уязвимости цепочки поставок полупроводников является концентрация производства в нескольких ключевых регионах, особенно в Азии. Такая концентрация сделала цепочку поставок восприимчивой к геополитической напряженности и торговые споры, что может нарушить поток материалов и компонентов. Например, Соединенные Штаты недавно ввели торговые ограничения на китайские полупроводниковые компании, чтобы они не воровство конструкций самых передовых чипов Запада, которые имеют обширный военный и передовой искусственный интеллект Приложения.

В дополнение к этим внешним факторам в цепочке поставок полупроводников также наблюдался дефицит из-за внутренних факторов, таких как производство ограничения пропускной способности и изменения в требовать, так как отрасль характеризуется длительными сроками выполнения заказов и высокой капитал вложения. Когда спрос превышает поставлятьПроизводителям полупроводников могут потребоваться месяцы или даже годы, чтобы построить новые литейные цеха и нарастить производство, чтобы удовлетворить возросший спрос.

Решение проблем с поставками полупроводников

Чтобы лучше справляться с перебоями в цепочке поставок, можно предпринять несколько шагов, но они не особенно просты в реализации и недешевы. Например, увеличение производственных мощностей и диверсификация доступных поставщиков для снижения зависимости от любая компания или регион требует тщательного планирования и координации — наряду с миллиардами долларов инвестиции. Кроме того, компании могли бы вкладывать больше средств в исследования и разработки (НИОКР) разрабатывать новые технологии и процессы для более быстрого и эффективного производства чипов, но это также потребует много времени и денег.

По этой причине правительства могут помочь покрыть некоторые из этих расходов, предлагая стимулы и налоговые льготы, а также могут помочь координировать создание новых производственных мощностей внутри страны. С 2021 года администрация Байдена проводит собрания полупроводниковой промышленности, чтобы стимулировать сотрудничество. и создал Целевую группу по сбоям в цепочке поставок для смягчения последствий цепочки поставок полупроводников. сбои.

Кажется, эти усилия работают. В 2021 году Intel начала строительство двух новых литейных заводов в Чандлере, штат Аризона (инвестиции в размере 20 миллиардов долларов), а также современного упаковочного предприятия в Нью-Мексико. Micron, еще один крупный производитель микросхем, также инвестировал 15 миллиардов долларов в расширение производства микросхем памяти в своей штаб-квартире в Бойсе, штат Айдахо. Благодаря этим усилиям GlobalFoundries, Samsung Foundry, Texas Instruments и Taiwan Semiconductor строят новые фабрики в США.

В дополнение к этим усилиям консалтинговая фирма Deloitte предупреждает, что к 2030 году для удовлетворения спроса в полупроводниковой промышленности потребуется более одного миллиона дополнительных квалифицированных рабочих. Чтобы предотвратить нарушение цепочки поставок, вызванное нехваткой кадров, они выступают за создание новых кадровых резервов в новых местах и использование партнерских отношений в сфере образования и сообщества, как никогда раньше.

Каковы перспективы цепочки поставок полупроводников?

Несмотря на беспрецедентные сбои в цепочках поставок в полупроводниковом секторе после пандемии COVID-19, перспективы отрасли выглядят лучше. В ответ на нехватку как компании, так и правительства увеличили мощности, искали более разнообразных поставщиков и оптимизировали операции. Однако пройдет некоторое время, прежде чем эти дополнительные мощности будут введены в эксплуатацию и потребители ощутят на себе весь эффект от этих мер.

Кто является крупнейшим поставщиком полупроводников в мире?

Крупнейшими производителями полупроводников в мире являются американская Intel и южнокорейская Samsung.

В первую пятерку стран-производителей полупроводников входят Китай, Япония, Тайвань, Южная Корея и США.

Производит ли Россия полупроводники?

Хотя Россия не является крупным производителем полупроводников, она является крупным производителем двух ключевых материалов, используемых в производстве полупроводников: неона и палладий.

Что заменит полупроводники?

Полупроводниковая промышленность очень инновационна, а микросхемы за последние десятилетия стали экспоненциально более эффективными и мощными. Поскольку они настолько распространены, кажется, что полупроводники не будут заменены в ближайшее время, хотя они будут продолжать совершенствоваться.

Кроме того, открытие и применение новых материалов, таких как графен (новая форма углерода), появление квантовых вычислений, и использование фотонных схем может использоваться наряду с традиционными полупроводники.

Нижняя линия

Полупроводники являются критически важными компонентами, используемыми в современной электронике и цепочке поставок полупроводников. включает в себя сложную сеть компаний, занимающихся их проектированием, производством, тестированием, упаковкой и распределение. Цепочка поставок уязвима для сбоев, вызванных внутренними факторами, такими как производственные мощности. ограничений и внешних факторов, таких как стихийные бедствия, международные торговые споры и пандемии.

В ответ на недавние сбои правительства и компании предпринимают шаги по повышению устойчивости цепочки поставок за счет диверсификация поставщиков, улучшение видимости и координации цепочки поставок, а также инвестиции в новые технологии и процессы.