據(jù)華爾街日?qǐng)?bào)報(bào)道，我們通常將微型芯片與最新和最好的技術(shù)聯(lián)系在一起，但事實(shí)證明我們使用的產(chǎn)品中的大多數(shù)芯片是用成熟工藝制成的。
科技咨詢公司 CCS Insight 的研究主管 Wayne Lam 說(shuō)，全球半導(dǎo)體行業(yè)收入的一半以上來(lái)自于這些成熟工藝芯片，盡管這些芯片單獨(dú)來(lái)看比智能手機(jī)和筆記本電腦的高端處理器便宜得多。一個(gè)新的、先進(jìn)的英特爾筆記本電腦處理器芯片要幾百美元。相比之下，許多成熟工藝芯片的價(jià)格只有幾美元，有些甚至只有幾便士。
▲ 根據(jù) Semiconductor Industry Association 和 World Semiconductor Trade Statistics 資料整理的 2011 年以來(lái)的半導(dǎo)體月度單位銷(xiāo)售額。圖源：華爾街日?qǐng)?bào)
這些便宜的芯片永遠(yuǎn)不夠用。它們被使用在手機(jī)和汽車(chē)的攝像頭及其他傳感器、電源處理電子器件、工廠設(shè)備的邏輯控制器以及無(wú)線通信中。這些芯片的短缺是導(dǎo)致汽車(chē)業(yè)停產(chǎn)和蘋(píng)果無(wú)法滿足最新款 iPhone 需求的根源。
新冠疫情大流行引發(fā)了當(dāng)前的芯片短缺，導(dǎo)致了芯片廠的關(guān)閉以及對(duì)在家辦公用品以及其他產(chǎn)品需求的激增。但這只是冰山一角。實(shí)際上，自 2016 年起，對(duì)新設(shè)備和二手設(shè)備的需求就一直在上升。
需求膨脹的一部分原因是過(guò)去五年里物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，安森美的首席執(zhí)行官 Hassane El-Khoury 這樣認(rèn)為。不僅許多我們買(mǎi)的東西中有芯片，許多產(chǎn)品中的芯片數(shù)量也比原來(lái)更多了。對(duì)安森美來(lái)說(shuō)，一輛配備駕駛員輔助系統(tǒng)的電動(dòng)車(chē)中的芯片的價(jià)值為一輛沒(méi)有這種系統(tǒng)的汽油車(chē)的 30 倍。
芯片制造商正通過(guò)承諾生產(chǎn)比現(xiàn)在更多的芯片來(lái)響應(yīng)所有這些需求，但現(xiàn)在生產(chǎn)出能夠滿足這么多公司需要的芯片十分困難，甚至是不可能的，其中原因很多。
其一是對(duì)于那些制造微芯片的工廠來(lái)說(shuō)，即使在最好的條件下，擴(kuò)大產(chǎn)能也需要幾個(gè)月的時(shí)間，其中的部分原因是制造芯片的過(guò)程十分復(fù)雜，即使對(duì)于成熟工藝芯片也是一樣。
Flexciton 公司（一家制作幫助芯片制造商優(yōu)化其產(chǎn)品制造計(jì)劃的軟件的初創(chuàng)公司）的首席執(zhí)行官 Jamie Potter 說(shuō)，在 12 英寸的晶圓上用尖端技術(shù)制造芯片需要非常精確的激光。這些激光可以在厚度只有 5 納米或十億分之一米的微型芯片上創(chuàng)建功能，這只比一個(gè)單鏈 DNA 的寬度略大。這些芯片，包括蘋(píng)果和三星每次推出新機(jī)時(shí)的處理器在內(nèi)，可能需要在一家芯片制造廠里從不同的機(jī)器里經(jīng)過(guò) 1000 次工序。基于成熟工藝制造芯片要用到 8 英寸晶圓和芯片柵極寬度更寬，但仍需要在一種或另一種機(jī)器經(jīng)過(guò) 300 次的工序。
這種復(fù)雜程度意味著即使一家初創(chuàng)的或經(jīng)驗(yàn)不足的芯片制造商能夠獲得芯片制造設(shè)備，它也很難制造出足夠好的芯片來(lái)盈利。即使是最好的芯片制造商平均也會(huì)拋棄掉其制造芯片的晶圓原料的 10%。
隨著芯片短缺的加劇，對(duì)二手設(shè)備的競(jìng)購(gòu)戰(zhàn)也隨之加劇。例如，佳能 FPA3000i4，一臺(tái)用來(lái)蝕刻電路和芯片的 1995 年制造的光刻設(shè)備，在 2014 年 10 月只值 10 萬(wàn)美元，今天則值 170 萬(wàn)美元。
潛在的買(mǎi)家現(xiàn)在已經(jīng)離場(chǎng)，因?yàn)槿绻麄兿胍獢U(kuò)大產(chǎn)能來(lái)生產(chǎn)成熟工藝芯片的話就會(huì)面臨兩難的選擇：或者為二手設(shè)備支付過(guò)高的費(fèi)用，前提是他們能找到一臺(tái)這樣的設(shè)備；或者等待新設(shè)備，等待時(shí)間通常長(zhǎng)達(dá)六個(gè)月以上。
臺(tái)積電正在通過(guò)在日本建新工廠的方式來(lái)擴(kuò)大產(chǎn)能生產(chǎn)成熟工藝芯片。而英特爾數(shù)據(jù)中心集團(tuán)的副總裁 Lisa Spelman 說(shuō)英特爾沒(méi)有計(jì)劃擴(kuò)大產(chǎn)能來(lái)制造成熟工藝芯片，而是會(huì)繼續(xù)專(zhuān)注于制造最尖端的芯片。
繼續(xù)建立更多的晶圓廠來(lái)生產(chǎn)最新一代芯片以擴(kuò)大全球總體產(chǎn)能有助于緩解芯片短缺。但要利用這些新產(chǎn)能，則要求制造商將其芯片設(shè)計(jì)工藝從成熟工藝轉(zhuǎn)移到新工藝，這既昂貴又耗費(fèi)時(shí)間。例如，對(duì)汽車(chē)芯片制造商來(lái)說(shuō)，每當(dāng)他們推出新產(chǎn)品時(shí)，他們都必須驗(yàn)證芯片的壽命和安全性。英特爾已經(jīng)成立了團(tuán)隊(duì)幫助汽車(chē)制造商向新的芯片工藝技術(shù)過(guò)渡。
在技術(shù)安全性和耐用性已被驗(yàn)證的產(chǎn)品中，成熟工藝芯片技術(shù)更受歡迎。即使是芯片生產(chǎn)廠也對(duì)芯片短缺無(wú)能為力。例如英飛凌，它有足夠的產(chǎn)能生產(chǎn)電源處理芯片，但無(wú)法獲得足夠的其自身系統(tǒng)也需要的成熟工藝微控制器芯片，這種芯片它長(zhǎng)期以來(lái)一直外包給第三方制造商，如臺(tái)積電。
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