Will the chip crisis be solved in 2022
Time:2022-01-03
Views:2294
2021年的关键词，绝对少不了芯片。
这一年，全球芯片危机导致行业损失数百万辆汽车和数十亿美元收入。最近预测数据显示，这一问题还将延续到2022年上半年。
为什么芯片问题如此复杂？为什么这个问题会持续到下一年？为什么行业如此急于解决这个问题，却没有产生什么效果？或许这里能找到部分答案。
作为欧洲第二大芯片制造商，意法半导体（STMicroelectronics）正用实际行动解决全球芯片短缺问题。其在意大利靠近米兰的阿格拉特市，投资30亿美元建立新工厂，或称晶圆厂。意法半导体是一家法国和意大利合资的半导体制造商，在欧洲规模仅次于德国的英飞凌（Infineon）。
不过，半导体工厂建设并不容易。这种工厂不仅建设缓慢、成本高昂，而且运营复杂。更重要的是，与汽车制造商的大规模生产流水线相比，它们产量有限。意法半导体的新工厂自然也不例外。
一方面，一个汽车制造厂通常可以安排两个班次，每周5天，总共10个班次。如果汽车制造商需要提高产量，它可以增加夜班或周末班组，这样一周就可以增加到21个班次。
相比之下，意法半导体现在（或建成后）的芯片工厂一年365天、每天24小时都在运转，几乎没有提升产量的空间。
另一方面，一家新汽车工厂从开工到投产需要2年时间，并在短短6个月内达到满负荷运转。而同样的过程，对芯片工厂来说，需要长达5年时间。
此外，制造一辆汽车需要15-30个小时，而芯片的生产、包装和运输，需要5个月才能安装到汽车上。
以上是不利的一面。利好的一面是，为应对全球芯片短缺，芯片制造商已经加快投资步伐，以满足汽车行业需求。同时，这场危机迫使汽车制造商和芯片制造商之间进行更直接的沟通。
它让我们认识到，芯片厂应该能够提供微芯片，以满足汽车更先进的技术要求。
▍投资不菲，投产更长
今年6月，台积电（TSMC）在美国亚利桑那州投资120亿美元，建设一家芯片工厂。全球近1/4芯片都由台积电供应。但这家芯片工厂真正投产，则要等到2024年。有报道称，台积电正在讨论在德国建造新晶圆厂的可能性。
与此同时，韩国电子产品巨头三星公司，计划在德克萨斯州投资170亿美元建立一个芯片工厂。9月，美国芯片制造商英特尔在亚利桑那州破土动工，耗资200亿美元扩大芯片产能。
为改善芯片供应情况，意法半导体正在建造一个12英寸晶圆厂，提高工艺生产率的同时，将每片晶圆芯片数量增加2.4倍。
意法半导体制造和质量主管奥利奥·贝勒泽（Orio Bellezza）表示，新工厂严重依赖自动化，将大大减少人工需求。该公司从2018年开始投资阿格拉特工厂，早于2021年芯片短缺和供应链危机。但意法半导体当初启动这个新工厂，目的是满足其预测的需求增长，也为提高制造效率。
建设阶段耗时很长，放在阿格拉特这个地方，比通常更长。因为这座工厂的建设，不得不等待这块土地上旧工业建筑搬迁。同时，与疫情有关的运作问题进一步导致进度延误。
建设阶段目前已接近尾声。新晶圆厂刚收到第一批用于无尘室的机器。无尘室是硅片加工成芯片的地方，有一个足球场那么大。
贝勒泽表示，第一批晶圆将于2022年第一季度末投产，2022年年底开始批量生产。芯片用硅片大规模生产，一块晶圆可以生产约1000个芯片。
不过，汽车客户的芯片需要更长验证程序，因此，他们不得不等到2023年年底才能从新工厂获得芯片。
到2024年，意法半导体将开始扩建新的晶圆厂——根据未来需求，将91000平方英尺的无尘室扩大近一倍，至161000平方英尺，预计扩建将持续到2025年或2026年。
等到2024年阿格拉特工厂第一个生产阶段完成，其投资将达到20亿美元。在贝勒泽看来，随着公司建立额外生产模块以逐步增加产能，这一数字还会上升。
新晶圆厂完全自动化。第一阶段将雇佣700-800名操作员，当增加更多无尘室时再增加额外工人。相比之下，意法半导体现有工厂1400名，加上质量、物流、维修和一些生产人员，员工总数为2400人。
但升级到12英寸的晶圆厂，并不意味着舍弃汽车行业其他产品需求。意法半导体目前的8英寸芯片厂为安全气囊、导航系统和无钥匙进入系统生产芯片。该工厂产品包括汽车模拟和射频产品芯片，希望能缓解因供应短缺造成的订单积压。
▍芯片制造商的困惑
扩大产能道路上，有一点非常令芯片制造商困惑，那就是芯片客户正在向相互矛盾的两个方向推进。
对消费电子和电脑行业来说，改变芯片生产的两个关键因素是微型化和提高效率。但对汽车客户来说，寿命和极端条件下的运行能力才是关键。
这部分解释了为什么在欧洲汽车芯片生产份额高于世界其他地区，却没有微型化（10纳米以下）的晶圆厂。1纳米等于十亿分之一米，因为中央处理器中晶体管之间的距离越短，效率越高，所以这个数据越小越好。
意法半导体最先进工厂是位于法国克莱罗的28纳米芯片工厂，在那里生产的芯片用于多种汽车应用，包括视觉处理器和下一代微控制器。
意法半导体的汽车客户并没有要求他们制造10纳米或以下纳米能力的晶圆厂，但对这种水平的专业技术的需求确实存在。目前，意法半导体的欧洲本土市场还没有这种需求。
▍投资的高风险
国际咨询公司科尔尼（Kearney）在一份市场展望报告中写道，当前的应用构建在成熟的工艺节点之上，随着时间推移，将转向更高级的节点。这纯粹是因为，更先进的节点对任何半导体应用都具有优势。例如，降低功耗、提高密度等。
然而，过去十年间，意法半导体决定选择保守方案，退出芯片更微型化的竞争，主要原因是巨大的前期投资成本。科尔尼称，一个5纳米晶圆厂每月可以生产35000块晶圆，前期投资成本高达200亿美元。结果是，意法半导体目前只有不到12家具备这种能力的工厂在运营，散布在美国、以色列、韩国和中国台湾等地。这些国家和地区有生产10纳米节点或更少的晶圆厂。
投资的高风险一直是个问题。
1998年，欧洲的半导体产量占全球的22%。行业协会数字欧洲（Digital Europe）透露，2019年这一比例仅为8%，并将比例下降归咎于世界其他地区愿意引入“更有利的商业环境”。
科尔尼认为，在欧洲投资5纳米晶圆厂的潜在长期成本，比韩国高出33%，比中国台湾高出43%。报告还称，造成这些差距的80%原因是，亚洲各国政府的慷慨激励。
今年9月，欧盟委员会（European Commission）提出一项“芯片法案”（Chips Act），以促进本地芯片的研发和生产，目标是将欧盟份额提高到20%。
一个可能的障碍是——在芯片生产阶段，欧盟的竞争规则禁止使用国家援助来递延成本。只有研究和试点生产阶段才可以获得激励。
预计正式指令将于2022年提出。这一规则的任何更改，都将得到所有27个欧盟国家的批准。
▍寻找新路径
与此同时，一些行业人士正在通过采取不同措施，寻找解决芯片产能危机的方法。
意法半导体汽车部门主管马尔科·蒙蒂（Marco Monti）在接受Automotive News采访时表示，越来越多的汽车制造商和一级供应商正在重新设计汽车芯片，如电子控制单元，以获得更灵活的解决方案。
有的汽车制造商也开始直接从芯片制造商那里购买芯片。这是一个巨大的变化。过去，芯片制造商被严格视为二级供应商，它们向一级供应商如博世或法雷奥提供产品。这些一级供应商为汽车制造商生产更大的零部件。
戴姆勒集团负责采购的高管马库斯·舍费尔（Markus Schfer）表示，戴姆勒集团正在直接与芯片供应商谈判，其中包括中国台湾晶圆生产商。
大众汽车集团首席执行官赫伯特·迪斯（Herbert Diess）也曾表示，他们与亚洲制造商建立了“战略伙伴关系”。
鉴于此，2022年的问题将是——采购程序、技术和芯片生产流程这些变化，多久可以给汽车行业带来宽慰？
（本文部分内容综合Automotive News报道，部分图片来自网络）
|
Disclaimer: This article is transferred from other platforms and does not represent the views and positions of this site. If there is infringement or objection, please contact us to delete. thank you! |
Business consulting
13823761625
Mail me