У світлі пандемії дефіцит і проблеми з ланцюгом постачання засмітили практично всі галузі, від виробництва до транспорту.Одним із основних продуктів, яких це стосується, є напівпровідники, якими ви користуєтеся протягом усього дня, навіть якщо ви цього не усвідомлюєте.Хоча легко ігнорувати ці недоліки галузі, дефіцит напівпровідників впливає на вас набагато більше, ніж ви могли б очікувати.
Що таке напівпровідник і як він виготовляється?
Напівпровідники, також відомі як чіпи або мікрочіпи, — це крихітні частинки електроніки, які містять мільярди транзисторів.Транзистори дозволяють або забороняють електронам проходити через них.Чіпи містяться в тисячах продуктів, таких як телефони, посудомийні машини, медичне обладнання, космічні кораблі та автомобілі.Вони функціонують як «мозок» нашої електроніки, запускаючи програмне забезпечення, маніпулюючи даними та керуючи функціями.
Для виготовлення однієї мікросхеми витрачається понад три місяці на виробництво, вона включає понад тисячу кроків і вимагає гігантських заводів, чистих приміщень, машин на мільйон доларів, розплавленого олова та лазерів.Цей процес надзвичайно трудомісткий і дорогий.Наприклад, для того, щоб навіть помістити кремній у машину для виготовлення мікросхем, потрібне чисте приміщення — настільки чисте, що порошинка може спричинити мільйони доларів витрачених зусиль.Заводи з виробництва мікросхем працюють цілодобово і без вихідних, і будівництво заводу початкового рівня коштує близько 15 мільярдів доларів через спеціальне обладнання.Щоб уникнути втрат грошей, виробники мікросхем повинні отримати 3 мільярди доларів прибутку від кожного заводу.
Напівпровідникова чиста кімната із захисним світлодіодним світлом жовтого кольору.Фото: REUTERS
Чому виникає дефіцит?
Багато факторів за останні півтора року спричинили цей дефіцит.Складний і дорогий процес виробництва мікросхем є однією з основних причин дефіциту.Як наслідок, у світі небагато заводів з виробництва чіпів, тому проблема на одному заводі спричиняє хвилевий ефект у всій галузі.
Однак найбільшою причиною дефіциту можна пояснити пандемію COVID-19.По-перше, багато заводів закрилися на початку пандемії, а це означає, що поставки, необхідні для виробництва мікросхем, були недоступні протягом кількох місяців.Кілька галузей, пов’язаних із чіпами, зокрема доставка, виробництво та транспортування, також зіткнулися з нестачею робочої сили.Крім того, більше споживачів бажали електроніки в світлі заходів, пов’язаних із сидінням удома та роботою з дому, що призвело до накопичення замовлень, для яких потрібні мікросхеми.
Крім того, COVID спричинив закриття азіатських портів на кілька місяців.Оскільки 90% світової електроніки проходить через китайський порт Яньтянь, це закриття спричинило величезну проблему з доставкою електроніки та деталей, необхідних для виробництва чіпів.
Наслідки пожежі Ренеса.Фото: BBC
Якщо всіх проблем, пов’язаних з COVID, було недостатньо, різні погодні умови також загальмували виробництво.Японський завод Renesas, який виробляє приблизно ⅓ чіпів, що використовуються в автомобілях, серйозно постраждав від пожежі в березні 2021 року, і робота не нормалізувалася до липня.Зимові шторми в Техасі наприкінці 2020 року змусили деякі з і без того невеликої кількості виробників чіпсів в Америці припинити виробництво.Нарешті, сильна посуха на Тайвані на початку 2021 року, країні-лідері з виробництва чіпів, призвела до уповільнення виробництва, оскільки виробництво чіпсів вимагає багато води.
Як на вас впливає дефіцит?
Величезна кількість споживчих товарів, які містять напівпровідникові мікросхеми, що використовуються щодня, чітко пояснює серйозність дефіциту.Ціни на пристрої, ймовірно, зростуть, а інші продукти будуть відкладені.За оцінками, цього року виробники в США випустять принаймні на 1,5-5 мільйонів автомобілів менше.Наприклад, Nissan оголосив, що буде виробляти на 500 000 автомобілів менше через брак чіпів.General Motors навіть тимчасово закрила всі три заводи в Північній Америці на початку 2021 року, залишивши тисячі готових автомобілів, за винятком необхідних чіпів.
General Motors припинила роботу через брак напівпровідників
Фото: GM
Компанії споживчої електроніки накопичили чіпи на початку пандемії з обережності.Однак у липні генеральний директор Apple Тім Кук оголосив, що дефіцит чіпів, швидше за все, затримає виробництво iPhone і вже вплинув на продажі iPad і Mac.Sony так само визнала, що не встигає за попитом на нову PS5.
Таку побутову техніку, як мікрохвильова піч, посудомийна та пральна машини, придбати вже важче.Багато компаній з виробництва побутової техніки, наприклад Electrolux, не можуть задовольнити попит на всю свою продукцію.Розумна побутова техніка, як-от відеодверний дзвінок, однаково ризикує.
У зв’язку з тим, що святковий сезон майже попереду, слід застерігати, щоб не очікувати великої різноманітності електронних опцій, до яких ми звикли в звичайні роки — попередження «немає в наявності» можуть бути все більш поширеними.Існує бажання планувати наперед і не очікувати негайного замовлення та отримання продуктів.
Яке майбутнє дефіциту?
У дефіциті напівпровідників є світло в кінці тунелю.Перш за все, закриття фабрик і нестача робочої сили через COVID-19 починають зменшуватися.Великі компанії, такі як TSMC і Samsung, також пообіцяли виділити мільярди доларів, щоб разом інвестувати в потужності для ланцюжка поставок і стимули для виробників мікросхем.
Основним усвідомленням цієї нестачі є той факт, що має бути зменшена залежність від Тайваню та Південної Кореї.Зараз Америка виробляє лише близько 10% чіпсів, які вона використовує, що збільшує витрати на доставку та час із чіпсами з-за кордону.Щоб вирішити цю проблему, Джо Байден пообіцяв підтримати сектор напівпровідників за допомогою законопроекту про фінансування технологій, представленого в червні, який виділяє 52 мільярди доларів на виробництво мікросхем у США.Intel витрачає 20 мільярдів доларів на два нових заводи в Арізоні.Виробник військових і космічних напівпровідників CAES планує значно розширити свою робочу силу протягом наступного року, приділяючи особливу увагу отриманню мікросхем із заводів у США.
Цей дефіцит шокував галузь, але також попередив її про майбутні проблеми з підвищеним попитом на елементи, які потребують багатьох напівпровідників, таких як розумні будинки та електромобілі.Сподіваюся, він прислухається до свого роду попередження для індустрії виробництва мікросхем, запобігаючи майбутнім проблемам такого калібру.
Щоб дізнатися більше про виробництво напівпровідників, транслюйте сьогоднішню програму Tomorrow's World Today «Напівпровідники в космосі» на SCIGo та Discovery GO.
Досліджуйте світ виробництва та дізнайтеся про науку, що стоїть за американськими гірками, що вам потрібно знати про переробку електроніки та зазирніть у майбутнє видобутку корисних копалин.
Час публікації: 28 липня 2022 р