據(jù)華爾街日報報道，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，全球半導(dǎo)體行業(yè)收入的一半以上來自于這些成熟工藝芯片，盡管這些芯片單獨來看比智能手機和筆記本電腦的高端處理器便宜得多。一個新的、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 年以來的半導(dǎo)體月度單位銷售額。圖源：華爾街日報
這些便宜的芯片永遠(yuǎn)不夠用。它們被使用在手機和汽車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線通信中。這些芯片的短缺是導(dǎo)致汽車業(yè)停產(chǎn)和蘋果無法滿足最新款 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。實際上，自 2016 年起，對新設(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。不僅許多我們買的東西中有芯片，許多產(chǎn)品中的芯片數(shù)量也比原來更多了。對安森美來說，一輛配備駕駛員輔助系統(tǒng)的電動車中的芯片的價值為一輛沒有這種系統(tǒng)的汽油車的 30 倍。
芯片制造商正通過承諾生產(chǎn)比現(xiàn)在更多的芯片來響應(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。
其一是對于那些制造微芯片的工廠來說，即使在最好的條件下，擴大產(chǎn)能也需要幾個月的時間，其中的部分原因是制造芯片的過程十分復(fù)雜，即使對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)品制造計劃的軟件的初創(chuàng)公司）的首席執(zhí)行官 Jamie Potter 說，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，這只比一個單鏈 DNA 的寬度略大。這些芯片，包括蘋果和三星每次推出新機時的處理器在內(nèi)，可能需要在一家芯片制造廠里從不同的機器里經(jīng)過 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器經(jīng)過 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盈利。即使是最好的芯片制造商平均也會拋棄掉其制造芯片的晶圓原料的 10%。
隨著芯片短缺的加劇，對二手設(shè)備的競購戰(zhàn)也隨之加劇。例如，佳能 FPA3000i4，一臺用來蝕刻電路和芯片的 1995 年制造的光刻設(shè)備，在 2014 年 10 月只值 10 萬美元，今天則值 170 萬美元。
潛在的買家現(xiàn)在已經(jīng)離場，因為如果他們想要擴大產(chǎn)能來生產(chǎn)成熟工藝芯片的話就會面臨兩難的選擇：或者為二手設(shè)備支付過高的費用，前提是他們能找到一臺這樣的設(shè)備；或者等待新設(shè)備，等待時間通常長達(dá)六個月以上。
臺積電正在通過在日本建新工廠的方式來擴大產(chǎn)能生產(chǎn)成熟工藝芯片。而英特爾數(shù)據(jù)中心集團的副總裁 Lisa Spelman 說英特爾沒有計劃擴大產(chǎn)能來制造成熟工藝芯片，而是會繼續(xù)專注于制造最尖端的芯片。
繼續(xù)建立更多的晶圓廠來生產(chǎn)最新一代芯片以擴大全球總體產(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)計工藝從成熟工藝轉(zhuǎn)移到新工藝，這既昂貴又耗費時間。例如，對汽車芯片制造商來說，每當(dāng)他們推出新產(chǎn)品時，他們都必須驗證芯片的壽命和安全性。英特爾已經(jīng)成立了團隊幫助汽車制造商向新的芯片工藝技術(shù)過渡。
在技術(shù)安全性和耐用性已被驗證的產(chǎn)品中，成熟工藝芯片技術(shù)更受歡迎。即使是芯片生產(chǎn)廠也對芯片短缺無能為力。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，這種芯片它長期以來一直外包給第三方制造商，如臺積電。
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