被上游供應(yīng)“卡脖子”的,臺積電不是第一家,也不會是最后一家。
今年夏天,臺積電緊急派遣了一支高管團(tuán)隊前往日本,對公司的設(shè)備供應(yīng)商進(jìn)行考察。臺積電想知道的是,產(chǎn)能端已經(jīng)火燒眉毛,日本供應(yīng)商的生產(chǎn)設(shè)備為何遲遲無法交付?
按計劃,臺積電將在未來三年投資1000億美元,用于擴(kuò)大晶圓制造產(chǎn)能和技術(shù)研發(fā)。千億美元的投資箭在弦上,沒想到卻在關(guān)鍵時刻遭遇上游供應(yīng)的瓶頸,直接影響到新工廠的擴(kuò)建,和巨額訂單的按時生產(chǎn)。
臺積電是真急了。
早在今年3月,臺積電就曾派出一個供應(yīng)鏈采購工作組,悄悄前往美國調(diào)查芯片設(shè)備。苦等18個月,等來的不是機(jī)器設(shè)備的供貨,而是供應(yīng)商道歉的消息,這讓遠(yuǎn)在臺灣的董事長劉德音傷透了腦筋。
《華爾街日報》此前曾爆料過一則消息,臺積電已經(jīng)于今年上半年向下游客戶提前打了“預(yù)防針”,因為上游設(shè)備采購出現(xiàn)難題,他們很難在2023年實現(xiàn)此前允諾的芯片產(chǎn)能。很多計劃內(nèi)的投資,也極有可能被延遲到明年之后。
這不是臺積電一家的煩惱。
今年上半年以來,上游設(shè)備的供應(yīng)瓶頸就像只烏鴉盤旋在臺積電的頭頂,也給芯片制造商們帶來新的產(chǎn)能困境,本已棘手的全球芯片短缺更是雪上加霜。讓大家沒想到的是,一直以來高高在上的臺積電,也有被“卡脖子”的尷尬時刻。
01
臺積電,急了
在中美貿(mào)易摩擦加劇和全球供應(yīng)鏈重壓下,包括臺積電在內(nèi)的芯片制造商們對“本土化”生產(chǎn)十分重視,甚至從2021年開始,芯片晶圓代工大廠還掀起產(chǎn)能擴(kuò)張的新浪潮。美國和歐洲,也成了臺積電和三星們最為重視的新陣地。
事實并不如預(yù)期般順利。
因為上游的供應(yīng)被“卡脖子”,美好的產(chǎn)能憧憬也被潑了盆冷水?！度战?jīng)亞洲》(Nikkei Asia)對來自美國、日本和歐盟的多家芯片制造巨頭進(jìn)行了高層采訪和匿名調(diào)查,大家一致認(rèn)為,想在短期內(nèi)將生產(chǎn)供應(yīng)鏈復(fù)制到其它國家或地區(qū),其實并不容易。
正如臺積電在過去5個月的時間里,頻頻遭遇來自日本的采購瓶頸,在美國供應(yīng)商“掉鏈子”之后,日本最大的芯片設(shè)備制造商東京電子(Tokyo Electron)和斯科半導(dǎo)體(Screen Semiconductor Solutions)也告訴臺積電,他們也將延長此前承諾的交貨期。
斯科是臺積電化學(xué)沖洗機(jī)的重要供應(yīng)商,卻被閥門、塑料管等看似技術(shù)難度不高的零部件卡住脖子。
“沒有誰能把控整個產(chǎn)業(yè)鏈。”
波士頓咨詢的半導(dǎo)體與材料部門負(fù)責(zé)人表示,任何一家芯片制造商,都無法自己支撐整個供應(yīng)鏈,哪怕是實現(xiàn)70%-80%的自給自足,也極其艱難。
巴斯夫負(fù)責(zé)半導(dǎo)體材料業(yè)務(wù)的副總裁利伯曼(Jens Liebermann)也告訴《日經(jīng)亞洲》,在芯片本土化生產(chǎn)這件事上,所有的原材料、化學(xué)品、設(shè)備和特殊氣體,都需要到位,沒有這些,臺積電們寸步難行。
這是非?，F(xiàn)實的問題。
芯片生產(chǎn)的背后,其實是龐雜的產(chǎn)業(yè)供應(yīng)網(wǎng)絡(luò),其中包括數(shù)百種原材料、化學(xué)產(chǎn)品、易耗件、特殊氣體和金屬,沒有這些,芯片工廠就無法正常運作。那些越洋而設(shè)的新工廠、新基地,即使能在奠基之后順利投入生產(chǎn),只要是某條不起眼的供應(yīng)鏈斷了,持續(xù)生產(chǎn)就將遭遇新的挑戰(zhàn)。
“如果你想在美國重建一個完整的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈,你會發(fā)現(xiàn),這是一項很難完成的任務(wù)?！?/p>
臺積電創(chuàng)始人張忠謀在去年的一個行業(yè)論壇指出,即使已經(jīng)花了數(shù)千億美元,仍然會發(fā)現(xiàn)供應(yīng)鏈不完整,成本非常高,比目前能預(yù)期的成本要高太多。閥門,管道,溶劑等,很多零件看似微不足道,但一旦缺乏,卻足以將芯片大廠的高管們逼瘋。
“簡直就是開玩笑!”
臺積電的一家臺灣供應(yīng)商向《日經(jīng)亞洲》透露,雖然陸續(xù)收到一年前采購的閥門和設(shè)備管道,但這些小零件的交付已經(jīng)拖延了一年多的時間。打開物流包裹,所有在場的同事都非常震驚,因為他們收到的貨物量,只有采購訂單里的十分之一。
“不是不想花錢,是根本花不出去?！笨戳伺_積電最新財季的業(yè)績報告,一位臺灣的分析師如此調(diào)侃。
根據(jù)臺積電此前公布的第二季度財報數(shù)據(jù),該公司在4-6月累計營收5341億新臺幣,同比增長43．5%,創(chuàng)下歷史新高。但是,因為晶圓廠的生產(chǎn)設(shè)備無法按時交付,部分與先進(jìn)制程相關(guān)的采購被迫延期,很多計劃內(nèi)的資本投資也極有可能被延遲到2023年。
02
究竟缺什么?
畢竟,只有少數(shù)成熟的供應(yīng)商才能達(dá)到先進(jìn)工藝的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn),特別是在全球原材料供應(yīng)有限的情況下。大家比較好奇的是,上游機(jī)器設(shè)備供應(yīng)鏈,究竟被什么東西卡了脖子?
剛才也已經(jīng)提過,作為全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備龍頭的日本斯科(Screen Semiconductor Solutions),已經(jīng)延長了對臺積電承諾的交貨期,而斯科目前遭遇的供應(yīng)難題,主要是難以獲得特殊塑料制作的設(shè)備閥門和塑料管。乍一看,這些零件似乎不需要高技術(shù)支持,可實際上,可替代品非常缺乏。
氟聚合物,成了稀缺品。
半導(dǎo)體硅片是芯片制造的核心材料,它的生產(chǎn)加工所需要的的精密拋光、研磨、蝕刻以及清洗等工序,整個過程少不了強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的高純度化學(xué)品(如氫氟酸HF)。
那些上游的供應(yīng)商們,對部分材料提出了耐腐蝕的要求,可容納高腐蝕性化學(xué)品的氟聚合物就成了整個生產(chǎn)流程的必需品。挑戰(zhàn)在于,氟聚合物的供給出現(xiàn)了瓶頸。
高純含氟聚合物(PFA),僅由美日等國家的少數(shù)公司提供,它需要大量的處理技術(shù),目前的生產(chǎn)高度集中。也有其他國家的氟聚合物材料制造商,分散在比利時、印度和俄羅斯等地,但并不是所有的公司都供應(yīng)半導(dǎo)體級材料。
再往上游溯源,故事就長了。
氟聚合物主要由螢石加工而成的,中國控制著全球近60%的螢石產(chǎn)量,早在20世紀(jì)90年代末,考慮到螢石對電子、航空航天和國防等行業(yè)的重要性,我國很早就限制了出口。白宮2021發(fā)表了一篇供應(yīng)鏈評論論文,美國已指出了螢石受外國支配的風(fēng)險,并將其列入戰(zhàn)略和關(guān)鍵材料名單。
另一個不確定性,來自俄烏沖突。
芯片制造的重要原材料生產(chǎn),如氖氣和金屬鈀,主要來自俄羅斯和烏克蘭。全球約四分之一到一半的半導(dǎo)體級氖,來自這兩個國家,而全球約三分之一的金屬鈀則來自俄羅斯,很多制造商氖氣和金屬鈀的供應(yīng),也因俄烏沖突而中斷。
當(dāng)然,設(shè)備機(jī)器供應(yīng)商們還有另一層考驗,用于處理化學(xué)品的半導(dǎo)體級閥門和管道,會否成為新的污染源。根據(jù)《日經(jīng)亞洲》的分析,半導(dǎo)體的生產(chǎn)涉及數(shù)百種化學(xué)品,但全世界只有少數(shù)供應(yīng)商能達(dá)到嚴(yán)格的環(huán)保要求。
波士頓咨詢曾經(jīng)做了一項評估,半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的設(shè)計、制造、包裝、材料和設(shè)備等多個環(huán)節(jié)里,至少存在50個“卡脖子”的關(guān)鍵瓶頸,且這些瓶頸項目高達(dá)65%以上的生產(chǎn)優(yōu)勢,被某些單個國家或少數(shù)地區(qū)把持著。
目前,美國主導(dǎo)著芯片設(shè)計工具和至少23種基本設(shè)備,日本則在包括光刻膠在內(nèi)的關(guān)鍵材料、關(guān)鍵配方上有領(lǐng)先優(yōu)勢,歐洲則是半導(dǎo)體工業(yè)氣體的領(lǐng)導(dǎo)者。
全球芯片的產(chǎn)能擴(kuò)張,還在繼續(xù)。
美國的英特爾和德州儀器,到中國臺灣的臺積電,再到韓國的三星電子,幾乎所有的芯片制造商都在最近兩年啟動了前所未有的產(chǎn)能大擴(kuò)張——
如臺積電在美國和日本新設(shè)工廠或研發(fā)中心,英特爾計劃在歐洲和東南亞擴(kuò)張,三星則在美國有擴(kuò)產(chǎn)計劃。而被上游供應(yīng)“卡脖子”的,臺積電不是第一家,也不會是最后一家。
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