隨著 COVID-19 大流行和復(fù)蘇期間需求激增，半導(dǎo)體行業(yè)經(jīng)歷了最長的短缺之一，從 2020 年春季到 2021 年秋季。德勤預(yù)計(jì)它將至少持續(xù)到 2022 年。
個(gè)人電腦、智能手機(jī)、數(shù)據(jù)中心、游戲機(jī)、其他消費(fèi)品，尤其是汽車行業(yè)仍在感受到這種影響。從 2020 年到 2022 年，短缺的累積收入影響可能超過 5000 億美元。
下一次半導(dǎo)體短缺可能與這次一樣大或更大。該公司表示，鑒于芯片對多個(gè)行業(yè)的重要性日益增加，經(jīng)濟(jì)損失可能更大。因此，它研究了半導(dǎo)體制造商、分銷商、客戶（半導(dǎo)體供應(yīng)鏈）和政府可以做些什么來避免另一場潛在的災(zāi)難。這個(gè)問題是如此之大，以至于單一公司，甚至一個(gè)行業(yè)，都無法單獨(dú)產(chǎn)生影響。
有些人可能認(rèn)為今天的短缺是一次偶發(fā)性事件。只要我們沒有百年一遇的全球大流行病、日本一家主要芯片廠的大火、德克薩斯州的冰凍以及一艘船被困在蘇伊士運(yùn)河中——所有這些都恰逢其時(shí)——下一次短缺就不會(huì)發(fā)生”可能沒有那么嚴(yán)重吧？
圖：幾十年來，芯片行業(yè)經(jīng)歷了6次下跌和短缺。
圖片來源：德勤
但德勤表示，在未來十年內(nèi)，幾乎可以肯定的是，全球經(jīng)濟(jì)衰退、重大天氣事件以及關(guān)鍵海港或海峽附近的破壞等事件的組合可能幾乎同時(shí)發(fā)生。目前存在的芯片制造行業(yè)和供應(yīng)鏈，本質(zhì)上很容易受到干擾，這使得短缺不可避免。
在過去的三十年里，我們已經(jīng)看到了六次與今天類似的持續(xù)時(shí)間或程度的短缺。有時(shí)短缺會(huì)發(fā)生或因科技泡沫或 2009 年經(jīng)濟(jì)衰退等外部沖擊而加劇。
增加芯片行業(yè)的產(chǎn)能一直是昂貴而笨重的。它發(fā)生在由技術(shù)和市場力量驅(qū)動(dòng)的波浪中，并且在決定建造晶圓廠（或半導(dǎo)體制造廠）和該晶圓廠生產(chǎn)其第一批產(chǎn)品（成品晶圓）之間有很長的前置時(shí)間。因此，真正的問題不是是否會(huì)再次出現(xiàn)短缺，而是何時(shí)以及嚴(yán)重程度如何？
打破牛鞭效應(yīng)
圖：芯片短缺的解決方案
當(dāng)供應(yīng)鏈中的溝通不暢導(dǎo)致供需不同步時(shí)，牛鞭就是銷售的蹺蹺板。
所有不同的參與者都需要做好各自的部分，共同努力，同時(shí)不要造成過剩。德勤表示，公司應(yīng)該根據(jù)它們在更廣泛的半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)和價(jià)值鏈中扮演的角色來選擇特定的行動(dòng)或行動(dòng)的組合。
整個(gè)芯片產(chǎn)業(yè)都致力于以前所未有的水平提升整體產(chǎn)能。從 2021 年到 2023 年，三大參與者的資本支出可能會(huì)超過 2000 億美元，到 2025 年可能達(dá)到 4000 億美元。
各國政府還承諾了數(shù)千億美元。德勤預(yù)計(jì)，到 2023 年底，全球每月開工的 200 毫米晶圓（在芯片工廠加工并切成單個(gè)芯片）將從 2020 年的約 2000 萬片增加到 3000 萬片。
200 毫米和 300 毫米晶圓尺寸的產(chǎn)能都將增長，兩者的增長速度大致相同。需要明確的是，200mm 的增長主要來自現(xiàn)有晶圓廠產(chǎn)能的增加，而不是全新工廠的建設(shè)，這將占 2020 年至 2022 年間近 120 億美元的資本設(shè)備支出。
圖：德勤對芯片的容量預(yù)測
從技術(shù)角度來看，主流制程節(jié)點(diǎn)和更先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)（10nm以下，主要是3nm、5nm和7nm）的產(chǎn)能將比更成熟的工藝節(jié)點(diǎn)增長得更快. 值得注意的是，對晶圓尺寸和所有工藝節(jié)點(diǎn)的需求都在增長，而不僅僅是最先進(jìn)的。
僅在三年內(nèi)將產(chǎn)能廣泛增加 50% 就足以彌補(bǔ)未來的短缺，對嗎？答案并不那么明顯。
芯片產(chǎn)業(yè)除了提升整體產(chǎn)能之外，還應(yīng)該打造本土產(chǎn)能。芯片制造在地理上是集群的，需要分布在更多的地區(qū)。2020年東亞（包括日本和中國，接近60%）的集中度已經(jīng)引起了美國、歐洲和中國政府的關(guān)注，并且已經(jīng)開始計(jì)劃在這些國家或地區(qū)建設(shè)新工廠，如以及以色列、新加坡和其他國家。
在芯片供應(yīng)的地理集中度上移動(dòng)針頭是困難的。全球有超過 400 家半導(dǎo)體制造工廠，并宣布計(jì)劃到 2022 年新增 24 座 300 毫米晶圓廠，但同期僅新增 10 座 200 毫米晶圓廠。
其中一些在韓國和中國臺灣地區(qū)。在這些集群之外的新位置添加幾十個(gè)可能會(huì)有所幫助。德勤表示，新的地點(diǎn)只會(huì)導(dǎo)致東亞的集中度下降幾個(gè)點(diǎn)，這意味著到 2023 年它仍將生產(chǎn)一半以上的芯片。
該行業(yè)還應(yīng)該在戰(zhàn)略上變得精益——芯片買家、分銷商和零售商需要確定選擇哪種精益水平。有一種東西太瘦了。
需要打破需求端的牛鞭。原始設(shè)備制造商（系統(tǒng)公司）、分銷商/供應(yīng)商和客戶受到牛鞭效應(yīng)的影響，其中供應(yīng)鏈各層利益相關(guān)者之間延遲的溝通被對需求信號的判斷放大。這需要改變。
智能運(yùn)營能力對半導(dǎo)體制造至關(guān)重要，半導(dǎo)體制造本質(zhì)上是復(fù)雜和敏感的，在很大程度上是自動(dòng)化的，并且由資本密集型工廠支持。促進(jìn)數(shù)字流程建模、運(yùn)營監(jiān)控、與材料可用性同步的工廠運(yùn)營以及響應(yīng)式工廠調(diào)度調(diào)整的功能使工廠運(yùn)營團(tuán)隊(duì)能夠以高資產(chǎn)利用率高效運(yùn)營。
德勤表示，許多制造商在 2021 年春季開始數(shù)字化轉(zhuǎn)型。需要持續(xù)創(chuàng)新才能更好地適應(yīng)未來供應(yīng)鏈驅(qū)動(dòng)的業(yè)務(wù)中斷。所有這些都需要密切溝通。
需求的增長速度與計(jì)劃的容量增長速度大致相同（或更快）。需求驅(qū)動(dòng)因素包括 5G、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí) (AI/ML)、智能邊緣和物聯(lián)網(wǎng) (IoT)。其中一些是關(guān)于為已經(jīng)使用大量芯片的產(chǎn)品提供越來越強(qiáng)大的芯片，但有些是關(guān)于將芯片添加到以前沒有芯片的產(chǎn)品中。