Глобальная нехватка чипов: все, что вам нужно знать

Глобальная нехватка чипов была вызвана в начале 2020 года из-за пандемии Covid-19. Проблемы с поставками продолжались более трех лет, влияя на такие отрасли, как потребительская электроника и искусственный интеллект.

Почти каждое цифровое электронное устройство сегодня оснащено полупроводниками, которые содержат кремний и имеют решающее значение для создания интегрированных схем, также называемых микрочипами. И все, что нужно вычислить или обработать информацию, такую ​​как смартфоны, компьютеры и даже обычные приборы, содержит чип.

К сожалению, чипсы не так легко сделать - некоторые эксперты, по оценкам, для производства чипсы занимают шесть месяцев. В результате Чип -производители сказали, что прекращение дефицита было затруднено, «потому что требуются годы, чтобы получить новые фабрики, согласно WSJ.

К июлю 2023 года производители увеличили производство, и их клиенты приспособились к более предсказуемому снабжению чипов. Улучшения в производственных мощностях и спрос на охлаждение потребительской электроники позволило промышленным отраслям, таким как Automotive адаптироваться и восстанавливаться.

Тем не менее, ограничения экспорта на ключевые полупроводниковые материалы из Китая, такие как галлия и германия, вызвали опасения, что на горизонте нехватка второй чипы.

Что вызвало глобальную нехватку чипа?

Как и многие вещи, нехватка чипа была результатом большего спроса на интегрированные цепи.

Даже до пандемии цепочка поставок полупроводников находилась на шаткой почве из -за ряда событий, включая торговые войны между США, Китаем и Японией и Кореей, которые повлияли на цены на товары и распределение. Кроме того, стихийные бедствия, такие как засуха на Тайване и три огни завода в Японии в период с 2019 по 2021 год, внесли свой вклад в нехватку сырья, согласно электронным продуктам и технологиям.

После того, как автомобильная промышленность, крупный покупатель полупроводников, начал сокращать заказы в чипах в 2020 году, полупроводниковая отрасль начала сдвигать производство, чтобы удовлетворить спрос на другие потребительские приложения. Тем не менее, спрос на автомобили снова подобрал во второй половине 2020 года, когда люди начали избегать общественного транспорта. Это усугубило проблемы спроса и предложения дальше.

См.: Рассчитайте амортизацию вашего компьютерного оборудования с помощью этого руководства от TechRepublic Premium.

Быстрое ускорение Интернета вещей было еще одним фактором, и все эти комбинированные переменные »… навсегда перемещает полупроводники впереди нефти в качестве ключевого в мире товарного вклада для роста», - по словам экономической инвестиционной компании TS Lombard.

Некоторые клиенты приобрели запасы и купили больше компонентов, чем они были необходимы в случае, если вы высох. Например, такие компании, как Huawei Scopled Supplies, в преддверии технических запретов на США в Китае в 2023 году. Эти действия еще больше усугубляют проблемы с поставками с полупроводниками.

Размер рынка полупроводников

Полупроводниковая промышленность неуклонно растет и остается прибыльной. В 2021 году McKinsey оценил, что продажи растут более чем на 20% до 600 миллиардов долларов, а автомобильная, хранение данных и беспроводные отрасли промышленности возглавляют рынок (рисунок A). Фирма также прогнозирует совокупный годовой рост может в среднем от 6% до 8% в год до 2030 года.

Рисунок а

К концу десятилетия это приведет к «индустрии в 1 триллион долларов, предполагая, что средняя цена увеличивается примерно на 2 процента в год, а также возврат к сбалансированному спросу и предложению после текущей волатильности», - сказал Маккинси.

Глобальный рынок полупроводников в 2020 году вырос на 6,8% по сравнению с 2019 годом. По прогнозам, к 2029 году он увеличился с 573,44 млрд. Долл. США до 1 380,79 млрд. Долл. США, в рамках составного ежегодного темпа роста 12,2% в прогнозируемый период, 2022-2029, согласно бизнесу Fortune.

Как на отрасли повлияли глобальная нехватка чипов

Помимо тяжелой автомобильной промышленности, потребительская электроника, промышленность, смартфон, проводная связь, а также сектора сервера и ПК были повлияли на нехватку чипов.

Потребительская электроника

Потребительская электроника выиграла, когда автомобильная промышленность начала сокращать производство транспортных средств в начале пандемии. Создатели ноутбуков, телевизоров, смартфонов, камер и игровых консолей заказали больше чипсов, потому что их продукты в значительной степени зависят от простых полупроводников:

Такие приборы, как холодильники, посудомоечные машины, стиральные машины и микроволны, нуждаются в полупроводниках для управления и регулирования потока электроэнергии и обеспечения более эффективной работы приборов. У персональных компьютеров есть процессоры, которые действуют как их мозг, выполняя инструкции и расчеты. Мобильные устройства и смартфоны используют чипы для связи, обработки, памяти и отображения - например, смартфоны имеют чип для подключения к сотовой сети, чипу для включения ввода сенсорного экрана и чипа, который хранит данные пользователя.

Индустрия потребительской электроники должна была повысить цены перед лицом нехватки, поскольку спрос превышал предложение, и все больше людей начали работать и ходить в школу удаленно, требуя большего количества ноутбуков, настольных компьютеров и других систем. Однако, поскольку спрос имеет тенденцию быть циклическим, высокий спрос на потребительскую электронику сожал.

Искусственный интеллект

ИИ и графические процессоры требуют особого типа чипа для обучения и развертывания моделей ИИ по мере роста спроса на компьютерную мощность ИИ, Крис Миллер, профессор истории в Университете Тафтса и автор «Чип войны: борьба за самые критические технологии мира», - сказал Marketplace. По словам Миллера, эти специализированные и дорогостоящие графические процессоры производятся в основном Nvidia на производственном заводе на Тайване.

NVIDIA и другие поставщики графических процессоров изо всех сил пытались удовлетворить стремительный спрос на микросхемы, используемые в приложениях, облачных вычислениях и машинном обучении из -за нарушений цепочки поставок во время глобальной нехватки чипов. Это узкое место задержало разработку и развертывание технологий ИИ.

«Когда экономика замедляется, люди покупают меньше смартфонов, компании тратят меньше денег на обновление своих центров обработки данных», - объяснил Миллер в статье Marketplace. «Но для конкретных типов чипов, которые используются для ИИ, на самом деле есть бум и некоторые нехватки, которые уже становятся видимыми. И кажется, что спрос на эти типы чипов только расти ».

Почему восстановление после нехватки чипа заняло так много времени?

Поставки чипов начали улучшаться в 2022 году, отчасти благодаря дополнительной мощности с замедлением продаж ПК, смартфонов и потребительской электроники. По словам JP Morgan, литейные заводы в Тайване перераспределили часть этой мощности на автомобильные и промышленные конечные рынки.

Тем не менее, автопроизводителям все чаще требуются чипы с более высокой вычислительной мощностью, особенно когда отрасль переходит на электрические и автономные транспортные средства, которые значительно отличаются от тех, которые используются в ПК и смартфонах.

Другие препятствия включали напряженность между США и Китаем, которые продолжают влиять на глобальную цепочку поставок. Это «… стимулирование нового государственного контроля по продажам чипов в Китай», - крупнейшая в мире рынок полупроводников, полупроводниковая промышленная ассоциация, отмеченная в своем отчете о полупроводнике США.

Были и другие важные политические проблемы, такие как необходимость укрепления рабочей силы в полупроводнике США путем реформирования высококвалифицированных систем иммиграции и обучения в стране. Это увеличило бы количество работников и помогло бы сдержать нехватку талантов, согласно SIA.

SIA добавила, что макроэкономические препятствия и рыночная цикличность «вызвали краткосрочный спад в продажах».

Спрос остается непредсказуемым

Есть некоторые прогнозы, которые мы увидим еще одну нехватку чипа из -за «… несоответствия между спросом и предложением, которое нельзя быстро решить либо производителями чипов… масштабирование производства, либо на рынках путем адаптации к профилю производства чипов», - написал Ракеш Кумар в Fortune. «Задача решения оба не уходит - и может даже расти в размерах».

Кумар объяснил, что полупроводниковый спрос непредсказуем. ИИ, электрические и автономные транспортные средства, Интернет вещей, а также 5G и 6G будут способствовать будущему спросу.

«Тем не менее, точная природа, скорость и величина этого увеличения спроса до сих пор неизвестны», - написал Кумар.

Полупроводниковая индустрия сталкивается с отсутствием квалифицированных инженеров

Есть еще одна проблема: даже если предпринимаются усилия, чтобы открыть новые полупроводниковые ткани, отсутствие квалифицированных инженеров может означать, что многие из созданных рабочих мест не будут заполнены. Согласно новым данным SIA, к 2030 году отрасль будет расти более чем на 115 000 рабочих мест, а 67 000 рабочих мест подвергаются риску незаполненной (рисунок B).

Рисунок б

По словам Тони Чана Карусоне, технического технического специалиста Alphawave Semi и профессором электротехники в Университете Торонто, расширение поставки квалифицированных дизайнеров и других специалистов по полупроводникам потребует устойчивых усилий в течение многих лет или даже десятилетий.

«Это сжатие талантов не является уникальным для полупроводниковой индустрии, а скорее повлияет на всю технологическую экосистему», - сказал Чан Карусоне TechRepublic. «Для компаний, которые выполняют полупроводниковые роли, создание более надежного таланта должно быть главным приоритетом».

Индустрия «… сталкивается с сложным препятствием из -за того, что технология чипов нелегко видно или возится, в отличие от программного обеспечения», - добавил Чан Карусоне. «Это создает трудности в привлечении молодых технологических специалистов, чтобы продолжить карьеру в оборудовании и полупроводниках».

Чан Карусоне выразил надежду, что, как одна из самых важных субиндустров в технологиях, люди рассмотрит карьеру в полупроводниках, которая »… быстро развивается, постоянно развивается и может быть гораздо менее нестабильной, чем карьера в программном обеспечении».

Какие усилия предпринимаются, чтобы положить конец нехватке чипа?

Несмотря на проблемы, SIA говорит, что долгосрочные перспективы полупроводниковой промышленности остаются сильными, и инициативы и политику создаются для увеличения полупроводниковых исследований и производства во всем мире.

Глобальная политика стремится к полупроводниковым исследованиям и разработкам

В 2022 году США приняли Закон о фишках, который «… начался всерьез в 2023 году», согласно отчету SIA. Правительство США приняло Закон о том, чтобы обеспечить необходимые полупроводниковые исследования и стимулы для производства, а также для усиления экономики, национальной безопасности и цепочек поставок Америки.

Цель расходов в 280 миллиардов долларов состоит в том, чтобы не допустить, чтобы в будущем не добывались добычи в аналогичном хаосе цепочки поставок полупроводников.

С 2022 года »… компании со всего мира отреагировали с энтузиазмом, объявив о десятках новых полупроводниковых экосистемных проектов в США, в размере более 200 миллиардов долларов частных инвестиций», - сказали в SIA. «Эти проекты создадут десятки тысяч прямых рабочих мест в полупроводниковой экосистеме и будут поддерживать сотни тысяч дополнительных рабочих мест по всей экономике США».

По сообщению Bloomberg, в рамках того, чтобы поддержать внутреннее полупроводниковое производство за рубежом, Европейский Союз одобрил Закон о чипсах ЕС с целью производства 20% полупроводников мира. Тем не менее, в сентябре 2024 года Европейская ассоциация полупроводниковой промышленности призвала к «Закону о чипах 2.0», который включает в себя меньше ограничений на экспорт и ускорит распределение помощи, чтобы помочь блоку достичь своей цели.

Полупроводническая промышленность прилагает усилия для создания новых заводов

Новые заводы на участках в Европе уже были объявлены производителями чипсов, в том числе Intel и Stmicroelectronics. Intel сообщила, что сделает свое производство чипов и литейное подразделение автономным бизнесом, но останется под своим корпоративным зонтиком.

По состоянию на начало 2024 года IBM Altera будет бороться за бизнес, такой как другие внешние поставщики.

«Ожидается, что это изменение сэкономит до 3 млрд долларов в этом году и продолжит генерировать сбережения на итоги Intel в будущем», - пишет промышленный аналитик Джек Голд в сообщении LinkedIn. «Это серьезное изменение в том, как Intel строит фишки, и мы думаем, что это важный шаг, который просрочен».

Intel сказал, что этот шаг поможет ему достичь заявленной цели экономии средств в размере более 8 миллиардов долларов до 10 миллиардов долларов к концу 2025 года.

Рынок полупроводников запускается, чтобы облегчить обезболивающие точки поставки чипов

В конце сентября 2023 года рынок PartStack был запущен в качестве полупроводникового поиска чипов для инженеров, дизайнеров и производителей оборудования. PartStack стремится объединить глобальные покупатели и продавцы полупроводников, чтобы быстро найти, покупать или продавать миллионы труднодоступных полупроводниковых частей из более чем 2500 уникальных производителей, согласно ее поставщику решений для полупроводников и электроники Partstack Corporation.

PartStack предлагает таблицы данных, руководства для лучших практик тестирования чипов и функции отчетности по подделке компонентов. По словам компании, он предоставляет каталог данных о ценах и доступности компонентов и доступности от глобальных поставщиков.

Будет ли еще одна глобальная нехватка чипов?

Первоначальный прогноз после облегчения нехватки чипа был положительным. IEEE предсказал рост снабжения »… от более старых чип -ткани и литейных запуска, работающих вдали от режущих кромков и на сравнительно небольших кремниевых пластинах».

Кроме того, IEEE подсчитал, что к концу 2022 года более 40 компаний увеличат мощность более чем на 750 000 вафей в месяц. Intel, TSMC, Texas Instruments и Samsung - крупнейший в мире производители чипов память

Несмотря на этот рост, исследования Omdia показали, что выручка с рынка полупроводников снизилась на 9% в 2023 году в течение предыдущего года. Это было связано с спросом на потребительские устройства, смягчающие в ослабленной экономике, но предложение чипов продолжало увеличиваться.

Есть также «… несколько диких карт, которые могут привести к большему нарушению, таким как мировая экономика, геополитическая напряженность и нехватка оборудования для производства чипов с кратой»,-наблюдаемая консалтинговая фирма по управлению Bain & Co.

Тем не менее, самым большим показателем будущего нехватки чипов является изменение политики в Китае. В июле 2023 года Министерство торговли страны объявило о том, что будет реализовать экспортные элементы по вопросам галлий и германия, «для защиты национальной безопасности и интересов». Существует предположение, что этот шаг пришел в возмездие по экспорту контроля по продаже полупроводников в Китай из США, наложенных в октябре 2022 года.

Но США - не единственная страна, которая охладила торговлю с Китаем, так как Нидерланды и Япония также совместно согласились наложить экспорт контроля на комплекты чипсов в январе 2023 года. Великобритания также заблокировала большинство заявок на лицензии для компаний, стремящихся экспортировать технологии полупроводника в Китай в 2023 году.

Ограничения Китая были соблюдены в августе 2023 года, и, согласно данным Financial Times, стоимость минералов почти удвоилась в этом году с тех пор. Страна производит 98% мирового поставки галлия и 54% германии, и FT обнаружил, что экспорт упал на 12 000 кг и 14 359 кг соответственно, с первой половины 2023 года до второго.

«Соединенные Штаты в значительной степени зависят от импорта для обоих этих важнейших минералов, особенно из Китая, учитывая ее доминирующую роль в качестве основного производителя и поставщика обоих продуктов», - сообщает Комиссия по международной торговле США.

Долгосрочные перспективы неясны. Смягчество ограничений Запада может помочь предотвратить вторую глобальную нехватку чипов, но это восстановит опасения по поводу «способности Китая как покупать и производить определенные высококачественные чипы, используемые в военном применении», упоминаемой Министерством торговли США.

Но, по-видимому, произошло наоборот, так как США развернули серию новых экспортных контролей, связанных с чипами в Китае в сентябре 2024 года.

«Предполагая, что глобальная ситуация и отношения США-Китая остаются такими, какие она есть, я не вижу никакой мотивации для Китая ослабить экспортный контроль»,-сказал FT сотрудник крупного потребителя полупроводниковых материалов.

Смотрите: Проверьте все чит -листы TechRepublic и руководства умного человека.