Напівпровідники: що таке ланцюг поставок? Чому це важливо?

Що таке напівпровідники?

Напівпровідники є критично важливими компонентами сучасної електроніки. Вони використовуються в широкому діапазоні продуктів, від смартфонів і ноутбуків до автомобілів і медичних пристроїв. До них належать мікропроцесори, модулі пам’яті та інтегральні схеми, які містяться в цих та інших пристроях.

Напівпровідник ланцюг поставок відноситься до мережі компаній, які беруть участь у їх розробці, виробництві, тестуванні, пакуванні та розповсюдженні. Ланцюжок постачання є складним і включає координацію низки різних етапів, від постачання деталей і матеріалів до продажу кінцевому кінцевому споживачеві.

Однією з головних причин, чому нещодавно виник дефіцит напівпровідників, були проблеми ланцюжок поставок, спричинений пандемією COVID-19, яка порушила виробництво та доставку в усьому регіоні світ. Локдауни та інші обмеження змусили багатьох працівників залишитися вдома, а виробників напівпровідників зменшити свої потужності або тимчасово закритися. виробничі лінії, а нестача персоналу, карантини та закриття портів спричинили затримки доставки, що сповільнило розповсюдження чіпів.

instagram viewer

Ключові висновки

Напівпровідники є ключовими компонентами сучасної електроніки, і їх ланцюжок постачання включає: складна мережа компаній, що займаються їх проектуванням, виробництвом, тестуванням, пакуванням і розподіл.
Ланцюжок постачання напівпровідників вразливий до збоїв, як це видно після пандемії COVID-19 і обмежень міжнародної торгівлі.
Щоб підвищити стійкість ланцюга постачання, можна вжити таких заходів, як диверсифікація постачальників, покращення видимості та координації ланцюга постачання, а також інвестиції в нові технології та процеси.
Незважаючи на нещодавні збої в ланцюзі поставок, перспективи для напівпровідникової промисловості виглядають краще компанії та уряди розширюють потужності, шукають більш різноманітних постачальників і впорядковують операції.

Важливість напівпровідників

Напівпровідники, також відомі як «напівфабрикати» або мікросхеми, повсюдно поширені в сучасних технологіях і використовуються в широкому діапазоні продуктів, таких як комп’ютери, смартфони, автомобілі, побутова техніка, ігрові системи та медичне обладнання. Як наслідок, напівпровідники неймовірно важливі для сьогодення економіка, оскільки вони стимулюють інновації та продуктивність у багатьох галузях.

Технічне визначення напівпровідника – це матеріал (зазвичай складається з кремнію), який проводить електрику більше, ніж ізолятор, наприклад скло, але менше, ніж чистий провідник, наприклад мідь або алюміній. Їх провідність та інші властивості можна змінити за допомогою введення спеціальних домішок, які називаються легуваннями, для задоволення конкретних потреб електронного компонента, в якому вони містяться.

Глобальна напівпровідникова промисловість є великим і зростаючим ринком, що генерує доходи 574,1 мільярда доларів у 2022 році. Галузь також є великим роботодавцем, у якому сотні тисяч людей працюють у розробці, виробництві та розповсюдженні напівпровідників по всьому світу. Враховуючи їхнє значення для економіки, напівпровідники стали ключовим стратегічним сектором промисловості для багатьох країн, уряди та компанії інвестують значні кошти в дослідження та розробки для підтримки конкурентоспроможності інновації.

Огляд ланцюга постачання напівпровідників

Ланцюжок постачання напівпровідників включає складну мережу компаній, організацій та окремих осіб, які беруть участь у розробці, виробництві, тестуванні, пакуванні та розповсюдженні напівпровідників. Ланцюжок постачання напівпровідників зазвичай включає кілька етапів, які часто включають:

Дизайн і розробка: Напівпровідникові компанії, які також називаються «компаніями без фабрики», проектують і розробляють нові мікросхеми як власноруч, так і в рамках співпраці з іншими компаніями. Їх називають fabless, тому що вони самі не виготовляють мікросхеми, які вони розробляють і продають.
Виготовлення: Фактичне виробництво напівпровідникових мікросхем здійснюється спеціалізованими заводами, які називаються ливарними. Ливарні заводи отримують проекти чіпів від компаній, що займаються виготовленням фабричних виробів, і вони використовують спеціальне обладнання для створення та карбування чіпів на кремнієвій пластині.
Тестування та складання: Після виготовлення чіпів їх потрібно перевірити, щоб переконатися, що вони функціонують належним чином. Зазвичай це виконують окремі компанії, які спеціалізуються на тестуванні та складанні. Після того, як мікросхеми пройдуть необхідні випробування, вони збираються в продукти, які можна використовувати в електроніці та інших пристроях.
Розподіл: Упаковані чіпи потім розповсюджуються компаніям, які або продадуть їх кінцевим користувачам, або включать у свої продукти безпосередньо або через дистриб’юторів.

На додаток до цих основних етапів, ланцюг постачання напівпровідників також може включати інтелектуальна власність (IP) ліцензування, утилізація та переробка.

Усі ці етапи вимагають логістика і управління ланцюгом поставок, що також включає управління запасами, виконання замовлень і транспортну логістику. Ефективна логістика та управління ланцюгом постачання мають вирішальне значення для того, щоб чіпи доставлялися кінцевим споживачам вчасно та в хорошому стані.

Уразливості ланцюга постачання напівпровідників

За останні кілька десятиліть ланцюжок постачання напівпровідників стає дедалі складнішим. Ця складність також зробила ланцюжок поставок вразливим до збоїв, оскільки проблеми або вузькі місця на одному етапі ланцюжка можуть мати хвилевий вплив на всю систему. Це можуть бути стихійні лиха; наприклад, у 2011 році потужний землетрус і цунамі в Японії порушили глобальний ланцюг поставок напівпровідників, що призвело до дефіциту та різкого зростання цін.

Одним із найбільш значних збоїв у ланцюжку постачання напівпровідників за останні роки став COVID-19 пандемія, яка вразила на початку 2020 року, що спричинило масові блокування та збої в глобальному судноплавстві та логістика. Локдауни спричинили брак працівників, і компанії на всіх етапах були змушені скорочувати потужності або тимчасово зупинятися. Це призвело до дефіциту мікросхем у багатьох галузях. Виробники автомобілів особливо постраждали від цих збоїв, які призвели до створення дефіциту нових автомобілів, що призвело до рекордного зростання цін на вживані автомобілі.

Іншим фактором, що сприяє вразливості ланцюжка постачання напівпровідників, є концентрація виробництва в кількох ключових регіонах, зокрема в Азії. Ця концентрація зробила ланцюг поставок вразливим до геополітичної напруги та торгові суперечки, що може порушити потік матеріалів і компонентів. Наприклад, Сполучені Штати нещодавно наклали торгові обмеження на китайські напівпровідникові компанії, щоб запобігти їм викрадення дизайну найдосконаліших чіпів Заходу, які мають великий військовий потенціал і передовий штучний інтелект програми.

На додаток до цих зовнішніх факторів, ланцюжок постачання напівпровідників також зазнав дефіциту через внутрішні фактори, такі як виробництво обмеження можливостей і зміни в попит, оскільки галузь характеризується тривалими термінами виконання та високою капітал інвестиції. Коли попит перевищує постачаннявиробникам напівпровідників можуть знадобитися місяці або навіть роки, щоб побудувати нові ливарні цехи та збільшити виробництво, щоб задовольнити підвищений попит.

Робота зі збоями в постачанні напівпровідників

Щоб краще впоратися зі збоями в ланцюжках поставок, можна вжити кількох кроків, але вони не є ані особливо простими у виконанні, ані недорогими. Наприклад, збільшення виробничих потужностей і диверсифікація наявних постачальників, щоб зменшити залежність від будь-яка компанія чи регіон потребують ретельного планування та координації, а також мільярди доларів інвестиції. Так само компанії могли б інвестувати більше в дослідження та розробки (R&D) розробляти нові технології та процеси, щоб виготовляти мікросхеми швидше та ефективніше, але це також займе багато часу та грошей.

Через це уряди можуть допомогти покрити деякі з цих витрат, пропонуючи стимули та податкові пільги, а також можуть допомогти координувати створення нових внутрішніх виробничих потужностей. З 2021 року адміністрація Байдена проводить зустрічі промисловості напівпровідників, щоб стимулювати співпрацю і створив робочу групу з питань зривів ланцюга постачання для пом’якшення ланцюга постачання напівпровідників зриви.

Ці зусилля, здається, працюють. У 2021 році Intel розпочала будівництво двох нових ливарних цехів у Чандлері, штат Аризона, інвестиції в яких склали 20 мільярдів доларів, а також сучасне пакувальне підприємство в Нью-Мексико. Micron, інший великий виробник чіпів, також інвестував 15 мільярдів доларів, щоб додати заводи з виготовлення чіпів пам’яті до своєї штаб-квартири в Бойсі, штат Айдахо. Завдяки цим зусиллям GlobalFoundries, Samsung Foundry, Texas Instruments і Taiwan Semiconductor будують нові заводи в США.

На додаток до цих зусиль, консалтингова компанія Deloitte попереджає, що до 2030 року для задоволення попиту в напівпровідниковій промисловості знадобиться більше одного мільйона додаткових кваліфікованих працівників. Щоб запобігти збоям у ланцюзі поставок, спричиненим нестачею талантів, вони виступають за створення нових резервів талантів у нових місцях і залучення освітніх та громадських партнерств, як ніколи раніше.

Які перспективи ланцюга постачання напівпровідників?

Незважаючи на безпрецедентні збої в ланцюзі поставок у секторі напівпровідників після пандемії COVID-19, перспективи для галузі виглядають кращими. У відповідь на дефіцит і компанії, і уряди розширили потужності, шукали більш різноманітних постачальників і оптимізували роботу. Однак потрібен деякий час, перш ніж ця додаткова потужність запрацює, і споживачі відчують повний ефект від цих заходів.

Хто є найбільшим постачальником напівпровідників у світі?

Найбільшими виробниками напівпровідників у світі є американська Intel і південнокорейська Samsung.

До п’ятірки країн-виробників напівпровідників входять Китай, Японія, Тайвань, Південна Корея та США.

Росія виробляє напівпровідники?

Хоча Росія не є великим виробником напівпровідників, вона є основним виробником двох ключових матеріалів, які використовуються у виробництві напівпровідників: неону та паладій.

Що замінить напівпровідники?

Напівпровідникова промисловість є надзвичайно інноваційною, і за останні десятиліття чіпи стали експоненціально ефективнішими та потужнішими. Оскільки вони настільки всюдисущі, здається, що напівпровідники не будуть замінені найближчим часом, хоча вони продовжуватимуть вдосконалюватися.

Крім того, відкриття та застосування нових матеріалів, таких як графен (нова форма вуглецю), поява квантових обчислень, і використання фотонних схем може використовуватися поряд із традиційними напівпровідників.

Суть

Напівпровідники є критично важливими компонентами, які використовуються в сучасній електроніці та в ланцюзі постачання напівпровідників включає складну мережу компаній, які беруть участь у їх розробці, виробництві, тестуванні, пакуванні та розподіл. Ланцюг постачання вразливий до збоїв, спричинених внутрішніми факторами, такими як виробничі потужності обмеження та зовнішні чинники, такі як стихійні лиха, міжнародні торгові суперечки та пандемії.

У відповідь на нещодавні збої уряди та компанії вживають заходів для підвищення стійкості ланцюга поставок диверсифікація постачальників, покращення видимості та координації ланцюга постачання, а також інвестиції в нові технології та процеси.