Halvledare: Vad är försörjningskedjan? Varför är det viktigt?

Vad är halvledare?

Halvledare är viktiga komponenter som finns i modern elektronik. De används i ett brett utbud av produkter, från smartphones och bärbara datorer till bilar och medicinsk utrustning. Dessa inkluderar mikroprocessorer, minnesmoduler och integrerade kretsar som finns i dessa och andra enheter.

Halvledaren försörjningskedjan hänvisar till nätverket av företag som är involverade i deras design, tillverkning, testning, förpackning och distribution. Försörjningskedjan är komplex och involverar koordinering av ett antal olika steg, från inköp av delar och material till försäljning till slutanvändaren.

En av de främsta anledningarna till att det nyligen har funnits en brist på halvledare har varit hakar försörjningskedjan orsakad av covid-19-pandemin, som störde produktion och frakt runt värld. Nedstängningar och andra restriktioner tvingade många arbetare att stanna hemma och halvledartillverkare för att minska sin kapacitet eller tillfälligt stänga ner produktionslinjer, medan personalbrist, karantäner och stängningar av hamnar orsakade fraktförseningar som har bromsat distributionen av chips.

instagram viewer

Viktiga takeaways

Halvledare är nyckelkomponenter som finns i modern elektronik, och deras leveranskedja innefattar en komplext nätverk av företag involverade i deras design, tillverkning, testning, förpackning och distribution.
Halvledarförsörjningskedjan är känslig för störningar, vilket kan ses i kölvattnet av covid-19-pandemin och internationella handelsrestriktioner.
För att öka motståndskraften i försörjningskedjan kan åtgärder vidtas såsom diversifiering av leverantörer, förbättrad synlighet och samordning av försörjningskedjan samt investeringar i ny teknik och processer.
Trots den senaste tidens störningar i försörjningskedjan ser utsikterna för halvledarindustrin bättre ut företag och regeringar utökar kapaciteten, söker fler olika leverantörer och effektiviserar operationer.

Vikten av halvledare

Halvledare, även kända som "semis" eller chips, finns överallt i modern teknik och används i ett brett utbud av produkter som datorer, smartphones, bilar, hushållsapparater, spelsystem och medicinsk utrustning. Som ett resultat är halvledare otroligt viktiga för dagens ekonomi, eftersom de driver innovation och produktivitet i många branscher.

Den tekniska definitionen av en halvledare är ett material (vanligtvis sammansatt av kisel), som leder elektricitet mer än en isolator, som glas, men mindre än en ren ledare, som t.ex. koppar eller aluminium. Deras konduktivitet och andra egenskaper kan ändras med införandet av specifika föroreningar, kallad dopning, för att möta de särskilda behoven hos den elektroniska komponenten i vilken den finns.

Den globala halvledarindustrin är en stor och växande marknad som genererar intäkter på 574,1 miljarder dollar 2022. Branschen är också en stor arbetsgivare, med hundratusentals människor som arbetar med design, tillverkning och distribution av halvledare över hela världen. Med tanke på deras betydelse för ekonomin har halvledare blivit en viktig strategisk industrisektor för många länder, med såväl regeringar som företag som investerar tungt i forskning och utveckling för att upprätthålla konkurrenskraft och förnya.

Översikt över halvledarförsörjningskedjan

Halvledarförsörjningskedjan involverar ett komplext nätverk av företag, organisationer och individer som är involverade i design, tillverkning, testning, förpackning och distribution av halvledare. Halvledarförsörjningskedjan innefattar vanligtvis flera steg, som ofta inkluderar:

Design och utveckling: Halvledarföretag, även kallade "fabless"-företag, designar och utvecklar nya chips, antingen i egen regi eller genom samarbeten med andra företag. De kallas fabless eftersom de inte själva tillverkar chipsen som de designar och marknadsför.
Tillverkning: Själva tillverkningen av halvledarchipsen görs av specialiserade fabriker som kallas gjuterier. Gjuterierna tar emot chipdesigner från de fabellösa företagen, och de använder specialutrustning för att skapa och etsa chips på en kiselwafer.
Provning och montering: Efter att chipsen har tillverkats måste de testas för att säkerställa att de fungerar korrekt. Detta utförs vanligtvis av separata företag som är specialiserade på testning och montering. När chipsen har klarat de erforderliga testerna sätts de ihop till produkter som kan användas i elektronik och andra enheter.
Distribution: De förpackade markerna distribueras sedan till företagen som antingen kommer att sälja dem till slutanvändare eller införliva dem i sina produkter, antingen direkt eller via distributörer.

Utöver dessa huvudstadier kan halvledarförsörjningskedjan också innefatta immateriella rättigheter (IP) licensiering och kassering och återvinning.

Alla dessa steg kräver logistik och hantering av försörjningskedjan, som även inkluderar lagerhantering, orderuppfyllelse och transportlogistik. Effektiv logistik och supply chain management är avgörande för att säkerställa att chipsen levereras till slutanvändarna i tid och i gott skick.

Sårbarheter i halvledarförsörjningskedjan

Halvledarförsörjningskedjan har blivit allt mer komplex under de senaste decennierna. Denna komplexitet har också gjort leverantörskedjan sårbar för störningar, eftersom problem eller flaskhalsar i ett skede av kedjan kan få ringa effekter genom hela systemet. Dessa kan inkludera naturkatastrofer; till exempel 2011 störde en stor jordbävning och tsunami i Japan den globala leveranskedjan för halvledare, vilket ledde till brister och kraftiga prisökningar.

En av de mest betydande störningarna i halvledarförsörjningskedjan de senaste åren var covid-19 pandemi som slog till i början av 2020, vilket orsakade omfattande nedstängningar och störningar för global sjöfart och logistik. Nedstängningar orsakade arbetsbrist och företag i alla skeden tvingades minska kapaciteten eller tillfälligt stänga ner. Detta ledde till brist på chips i många branscher. Biltillverkarna drabbades särskilt av dessa störningar, som fick en följdeffekt att skapa brist på nya bilar, vilket drev upp priserna på begagnade bilar till rekordnivåer.

En annan faktor som bidrar till halvledarförsörjningskedjans sårbarhet är koncentrationen av tillverkning till några få nyckelregioner, särskilt i Asien. Denna koncentration har gjort leveranskedjan mottaglig för geopolitiska spänningar och handelstvister, vilket kan störa flödet av material och komponenter. Till exempel har USA nyligen lagt handelsrestriktioner på kinesiska halvledarföretag för att hindra dem från stjäl designen av västs mest avancerade chips, som har omfattande militär och avancerad artificiell intelligens applikationer.

Utöver dessa externa faktorer har halvledarförsörjningskedjan även upplevt brister på grund av interna faktorer, som t.ex. tillverkning kapacitetsbegränsningar och förändringar i efterfrågan, då branschen kännetecknas av långa ledtider och höga huvudstad investeringar. När efterfrågan överstiger tillförsel, kan det ta månader eller till och med år för halvledartillverkare att bygga nya gjuterier och öka produktionen för att möta den ökade efterfrågan.

Hantera halvledarförsörjningsavbrott

För att bättre hantera störningar i försörjningskedjan kan flera steg vidtas, men de är varken särskilt lätta att implementera eller billiga. Till exempel att öka produktionskapaciteten och diversifiera de tillgängliga leverantörerna för att minska beroendet av alla företag eller regioner kräver noggrann planering och samordning – tillsammans med miljarder dollar investering. Likaså skulle företag kunna investera mer i forskning och utveckling (FoU) att utveckla nya teknologier och processer för att göra chips snabbare och mer effektivt, men det skulle också ta mycket tid och pengar.

På grund av detta kan regeringar hjälpa till att täcka en del av dessa kostnader genom att erbjuda incitament och skattelättnader, och kan hjälpa till att samordna etableringen av nya inhemska produktionsanläggningar. Sedan 2021 har Biden-administrationen varit värd för halvledarindustrins sammankomster för att stimulera samarbete och har skapat Supply Chain Disruptions Task Force för att mildra halvledarförsörjningskedjan störningar.

Dessa ansträngningar verkar fungera. Intel slog mark 2021 på två nya gjuterier i Chandler, Arizona – en investering på 20 miljarder dollar – tillsammans med en avancerad förpackningsanläggning i New Mexico. Micron, en annan stor chiptillverkare, har också investerat 15 miljarder dollar för att lägga till anläggningar för tillverkning av minneschip till sitt huvudkontor i Boise, Idaho. GlobalFoundries, Samsung Foundry, Texas Instruments och Taiwan Semiconductor bygger alla nya fabriker i USA på grund av dessa ansträngningar.

Utöver dessa ansträngningar varnar konsultföretaget Deloitte för att till år 2030 kommer det att behövas mer än en miljon ytterligare kvalificerade arbetare för att möta efterfrågan inom halvledarindustrin. För att förebygga avbrott i försörjningskedjan orsakade av ett talangbrist förespråkar de att man bygger nya talangpooler på nya platser och utnyttjar utbildnings- och samhällspartnerskap som aldrig förr.

Hur ser utsikterna ut för halvledarförsörjningskedjan?

Trots oöverträffade störningar i försörjningskedjan i halvledarsektorn efter covid-19-pandemin ser utsikterna för branschen bättre ut. Som svar på bristen har både företag och regeringar utökat kapaciteten, sökt fler olika leverantörer och effektiviserat verksamheten. Det kommer dock att ta lite tid innan denna extra kapacitet kommer igång och den fulla effekten av dessa åtgärder märks av konsumenterna.

Vem är den största halvledarleverantören i världen?

De största halvledartillverkarna i världen är USA-baserade Intel och Sydkoreas Samsung.

De fem bästa länderna som producerar halvledare är Kina, Japan, Taiwan, Sydkorea och USA.

Tillverkar Ryssland halvledare?

Även om Ryssland inte är en stor halvledartillverkningsnation, är det en stor tillverkare av två nyckelmaterial som används i halvledartillverkning: neon och palladium.

Vad kommer att ersätta halvledare?

Halvledarindustrin är mycket innovativ, och chips har blivit exponentiellt mer effektiva och kraftfulla under de senaste decennierna. Eftersom de är så allmänt förekommande verkar det som att halvledare inte kommer att bytas ut snart, även om de kommer att fortsätta att förbättras.

Dessutom upptäckten och tillämpningen av nya material som grafen (en ny form av kol), den tillkomsten av kvantberäkning, och användningen av fotoniska kretsar kan användas vid sidan av traditionella halvledare.

Poängen

Halvledare är kritiska komponenter som används i modern elektronik och halvledarförsörjningskedjan involverar ett komplext nätverk av företag som är involverade i deras design, tillverkning, testning, förpackning och distribution. Försörjningskedjan är sårbar för störningar orsakade av interna faktorer såsom tillverkningskapacitet begränsningar och externa faktorer som naturkatastrofer, internationella handelstvister och pandemier.

Som svar på den senaste tidens störningar vidtar regeringar och företag åtgärder för att öka motståndskraften i leveranskedjan diversifiering av leverantörer, förbättring av försörjningskedjans synlighet och samordning, och investeringar i ny teknik och processer.