芯片荒影响哪些行业，芯片荒态势仍在持续

来源：二重奏

近期，由于芯片等上游原材料供应紧张，路由器等部分网络通信产品出货数量受到限制。此外，不少平台的促销力度和频率都大幅降低，有品牌称这是为未来缺货做准备。

汽车行业，不仅仅是路由器，自去年12月以来一直受到芯片短缺和停产的困扰。

在销售周期内，销售价格持续下降。这就是电子产品独立于其他商品的原则。电子产品之所以与众不同，主要原因是占电子产品成本主要部分的芯片价格不断变得便宜。

高精度SoC芯片亮相上海举办的第22届中国国际工业博览会。图片| 新华社

然而，2019年底以来，芯片价格持续上涨，从显卡、内存、存储芯片到手机和平板电脑的SoC芯片、电视芯片、汽车等电子产品价格持续上涨。筹码。芯片短缺对制造业的影响一波又一波地向外界传导。

缺失核心的多米诺骨牌沿着产业链传递，每一张牌落下，都会引发新的连锁反应。高盛的一份新报告发现，全球169个行业正受到芯片短缺的一定程度影响，从钢铁和混凝土制造到空调制造甚至肥皂制造。

芯片荒到底会如何发生？新的芯片荒将如何影响中国半导体制造业？

1、周期长

芯片是集成电路产品，必须经过设计、制造、封装和测试四个过程。

芯片制造工艺

*包装和测试

封装和测试的两步过程相当简单。封装时，流片后对晶圆进行切片，焊接到PCB基板上，将硅集成电路上的引脚拔出，使芯片可以与其他电路元件一起工作。测试过程从切割晶圆到预封装，目的是消除不合格的晶圆片。封装和测试流程一般都是由机器完成，无法加快速度，流程和测试也不能跳过。

*设计

采用更先进的半导体制造工艺有助于提高产品的竞争力。当使用相同的工艺时，设计决定了成本、价格和功耗。

20世纪80年代EDA——自动芯片设计技术的诞生，大大降低了芯片设计和超大规模集成电路的难度，让工程师可以用芯片设计语言简单地描述芯片的功能，并输入到计算机中，EDA工具软件将语言编译成逻辑电路并对其进行调试。

但值得注意的是，EDA的出现并没有让芯片设计变得更加容易；它仍然是集成高精度的复杂系统工程。这也是Intel、AMD、NVIDIA等半导体公司最重要的核心竞争力。

*生产

整个过程中最复杂的部分是流片过程。从一块圆形高纯硅到光刻结束，大约需要30 至50 道主要工序。对于更高级的流程节点，流程和步骤变得更加复杂。 14nm工艺生产线有1700道详细工序，需要多种设备。由于流片工艺必须按顺序进行，因此在目前的生产条件下很难加快工艺速度。

因此，芯片生产周期长是芯片短缺的主要原因。

我们真的不能加快这个进程吗？

2021年1月下旬，台积电发现了一种特殊方法，可以将芯片生产周期缩短一半，有望大幅提升产能。

这种被称为“超级热运行”的方法是对当前半导体制造工艺的重大变革，当接到紧急订单时，改变生产流程，在上一个订单之前生产新订单就成为可能。

由于这一工艺变革，汽车芯片的交付时间将从40-50 天缩短一半至20-25 天。

然而，这种方法是一把双刃剑：在显着增加汽车芯片成本的同时，显着增加产线负载，降低良率，大幅增加成本。我们会优先考虑其他客户，因此难免会牺牲其他客户，而延长交货期的费用将由您负责。

2.每一步都令人惊叹

投资芯片行业就像走钢丝。

在抗击新型冠状病毒病（COVID-19）疫情的斗争中，医疗物资和防疫物资的增加，为中国迅速战胜疫情提供了有力的物质保障。与扩大医药产能相比，扩大半导体产能需要更大的投资。

2020年2月14日，武汉新芯集成电路制造有限公司的工程师在检查芯片制造设备。图片| 新华社

2014年，我国设立国家集成电路产业投资基金（简称“大基金”）。截至2015年12月底，各大基金已确定投资项目28个，承诺投资金额426亿元，正在推动社会投资超过1000亿元。简而言之，平均每个项目总投资将接近50亿元。大基金并不只投资于制造公司；他们对设计、封装和测试公司的投资要小得多。考虑到这一因素，每个生产项目的投资将会更高。

2016年，台积电在南京设立基地，并承诺投资30亿美元。去年，台积电在美国亚利桑那州设立子公司，并转让35亿美元，准备投资。一条先进的生产线初期投资近200亿元，后续的维护和投资也需要同样庞大的资金。

而且，从生产线启动到投产，大约需要一年甚至更长的时间。事实上，没有人知道花费巨资建造的生产设备是否能够在很长一段时间内发挥预期的性能。半导体行业最糟糕的事情就是赢者通吃。如果情况危急，市场不仅会低迷，甚至可能完全消失。目前，业界还没有一家公司能够提供超出价格、性能和功耗之外的附加值。这意味着，由于半导体行业风险较高，即使出现短缺，制造企业也需要谨慎考虑扩大产能，而设计企业则不想急于进一步开展工作。

此外，这个过程中不应该有任何间隙。

当涉及到硬件，尤其是设计时，一味地增加工作量可能会适得其反。设计中集成电路的主要部分必须不存在难以修复的问题。如果这些位置的问题无法修复，则意味着整个芯片方案的失败。其他部分应该不会有问题。即使某些问题可以修复，也意味着无法达到为芯片设定的功耗和性能目标，这可能会影响市场竞争力。

半导体设计存在两个主要问题。首先，没有人能保证新的解决方案能够通过第一次流片，其次，解决方案中的一些问题可能会带来灾难性的后果。在这种情况下，生产和设计都选择适当延长周期也就不足为奇了。长周期让企业面对不断变化的市场需求感到力不从心。

3.这不是虚拟货币的错

近两年在芯片短缺的情况下，全球半导体产能一直在缓慢扩张，但芯片短缺问题并未完全解决，说明需求增速超过了产能增速，这是有的。

由于上述因素，市场产能增长速度不快，在没有替代品的市场中，购买力不足的用户只能依赖价格。

由于芯片短缺，显卡首当其冲。

截至今年5月中旬，性能极为相似的英特尔CPU，根据是否含核芯，价格相差最多可达1000元；CPU价差不超过400元。

上市6个多月的独立显卡其上市价格接近一倍，创造了同款电子产品长期涨价的“奇迹”。

众所周知，显卡是近十年来增长最快的电子产品。之所以出现这样的异常现象，是因为虚拟货币的“挖矿”倾向。

2019年底，比特币持续上涨。除了比特币之外，各种虚拟货币的价值也在飙升。虚拟货币没有中心化的货币发行机构，必须通过计算获得，人为制造稀缺性。

通过这样的计算获得虚拟货币称为“挖矿”。

整个2020年，比特币呈现持续上涨趋势。

随着加密货币的价格不断上涨，越来越多的显卡被用于挖矿。在世界各地，用于采矿的能源和设备的消耗是惊人的。根据剑桥大学研究的保守估计，比特币挖矿每年消耗约1337 亿千瓦时的电力，这比瑞典的全部用电量还要多。中国政府一直鼓励加密货币的发展，在打击行动中，主要的“挖矿”工厂已转移到海外。

疯狂的“矿工”大量购买显卡，直接接管大量高端半导体产能。专门为采矿制造专用芯片和机械，以实现低成本和高效率。在半导体制造工艺方面，专用机的“挖矿”效率更高，但基本上还是显卡替代品，消耗相对落后的二线产能。此外，存储芯片消耗在显卡和专用机的生产中，这也消耗了第二阶段的产能，导致产能进一步下降，整个半导体行业正在进入“加钱”模式。

对于手机SoC芯片和CPU、显卡芯片来说，后向加工的选择对竞争力影响重大。手机厂商的发布会大多都是为了推出一款芯片，而且要费尽心思才能推出，那为什么他们的产品会推迟一代呢？可能吗？

此外，这些领域通常利润丰厚，可以让您“增加现金”并争取优先流片。由于产能紧张，许多晶圆厂每月都会留出一部分工作量，主要用于愿意付费的制造商，而另一部分则在等待名单上。

其他行业专用芯片的情况则更加困难，例如洗衣机、电视、路由器等主控芯片均采用相对低端的半导体工艺，很难通过进一步缩减工艺来降低成本。没有“加钱”去竞争的利润空间。即使不盈利，对晶圆厂也没有吸引力。他们的生产能力实际上正在被采矿所利用。

因此，芯片短缺将表现为高端产品价格上涨，低端产品供应短缺。用于投机的加密货币不应干扰人们的正常生活。

4、用好逆周期投资

加密货币虽然消耗能源和芯片，但问题是芯片产能无法快速提升。有解决办法吗？

2019年底，72岁的日本半导体巨头尔必达前总裁坂本幸雄被任命为中国公司志工社日本分公司高级副总裁兼首席执行官。当被问及原因时，他痛苦地回答：“我不想以失败者的身份结束自己的生命。我想自己解决这件事。”韩国政府鼓励反周期投资。

所谓反周期投资，是指三星等韩国企业集团在韩国政府的支持下，在产业衰退或企业不愿增加产能时反其道而行之。随着行业回暖，我们将能够利用更大、更成熟的产能。就这样，韩国半导体代工企业逐渐蚕食了以尔必达为代表的日本企业的市场。

中国在逆周期投资方面确实具有制度优势。依托具有国家背景的“大基金”，可以更加专注于半导体领域的风险投资。由于这些投资周期长、风险高，只有各国联合起来，大胆进行逆周期战略投资。

北京大学国家发展学院名誉院长林毅夫教授表示，“高端光刻设备主要制造商ASML的首席执行官曾说过，如果光刻设备不卖给中国，中国就会衰落。” 。 “三年左右危险就会增加。如果中国自己掌握了这项技术，那么中国的生产成本将低于其他国家，而全球领先的曝光设备公司ASML将彻底退出曝光设备市场。”将会来。”

ASML 的总部位于荷兰。

ASML董事长的表态或许并不是基于中国强大的制度优势。将中国制度的强大潜力转化为实实在在的利益仍面临重大挑战。近年来贵州华康和武汉宏芯半导体两个耗资数十亿美元的半导体项目的取消，有力地提醒我们，中国无论是在设计还是生产上，都无法在几年内超越西方技术联盟，这一点已经得到证明。两家公司之间存在10多年的技术差距。

然而，正如鲁迅先生所言：“毕竟流产比不能生育更有希望，因为已经明确证明是可以生育的。”笔者认为，能做些什么才能扭转局面呢？转化为实际利润。加大对国内技术团队的投入，必须坚定地走自力更生的道路。

5、练“内功”

信息产业中有三个重要地位我们还没有。这些是高性能通用集成电路设计、基础软件和操作系统以及先进工艺半导体制造。这三个阵地已经被西方国家经营了很多年，正面攻击它们非常困难，所以“弯道超车”、“用技术交换市场”这样的表述总是回应一个美好的愿景可以做的。很多人。

然而，在当前的国际形势下，西方信息产业界真的愿意放弃这些立场来遏制中国的发展吗？即使做出这样的表态，到底是埋伏还是只是表面表态？目前，成熟的国外厂商，如台积电，更愿意在遥远的美国建厂，配套设备和人员更加昂贵，而不是在南京大举扩张产能。盈江不远，值得有识之士深思。

到目前为止，半导体发展通常只关注技术进步程度，而不是技术自主程度，先进制造工艺与国际顶尖水平的差距正在拉大。我当时也在场。路由器和其他设备的芯片短缺，中国的产能无法迅速满足，这一事实提醒人们迫切需要更大的独立性。

路由器芯片采用二次产能，但很多人不愿意引进，认为从技术进步的角度看不会产生政治成果。事实上，这样的二次产能存在着巨大的市场，风险和收益也比较平衡，即使部分产能闲置，行业陷入衰退也没有问题，有时也能显示出它的优势。值得。

我们不希望路由器芯片由中国厂商制造，但除了产能之外，另一个重要因素是价格。尽管有学者称中国为发达国家的压垮者，因为中国制造最出名的就是能够压低价格，但在芯片生产领域并不存在这样的优势。

台积电、三星等厂商不仅拥有先进的制造工艺，而且管理水平也很好。即使是落后的工艺，彻底的成本控制也能带来高额利润，在某些情况下甚至优于先进工艺的生产线。

如何管理现有的制造工艺才是你真正的“内功”，与掌握先进的制造工艺同样重要。考虑到先进工艺受到阻碍，二次工艺的战略重要性更加凸显，最大限度发挥现有产能的力量也成为中国半导体发展的重中之重。

无论是芯片价格的上涨，还是西方国家对中国的半导体封锁，都是当今全球信息产业不健康发展的表现。但是，我们不能怀着纯粹的善意，期望生态系统能够自行改善，无论行业是发展还是衰退，中国半导体都必须携起手来，创造一个更加理性的生态系统。我们需要利用我们的力量和善意，创造一个明天更光明。

（原标题《“芯”荒慌》）

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