1.全球半導體短缺告急:全球芯片供應中僅一小部分產自美國,且數量逐步減少
美國總統喬-拜登的頒布行政命令要求對關鍵產品的供應鏈進行審查,這讓美國半導體制造能力幾十年來首次下降成為全球焦點。半導體是電腦、電話、汽車和家電中使用的算法記憶芯片,根據半導體工業聯盟統計的數據,美國目前在全球半導體制造中的份額只有12%,遠低于1990年的37%。
美國工業(包括汽車和國防工業)所使用的88%的半導體芯片是在美國以外的地方制造的,然而,有三個關鍵點使得美國作為全球電子行業的領導者功不可沒:產能較低,全球需求量大,聯邦投資力度有限。
產能較低
美國芯片公司越來越依賴國際合作伙伴來制造他們設計的芯片,這反映了美國產能下降。美國半導體公司占據了全球芯片銷售市場的47%,但只有12%是在美國制造的。要滿足人們對更快、更智能的電子產品的期望需要芯片設計創新,而這又依賴于最先進的制造技術。
半導體制造的進步體現于每平方毫米晶體管的數量增加,而晶體管是芯片中最小的電子元件。最先進的半導體制造技術和設施,也就是所謂的晶圓廠,被標記為5納米,或百萬分之一毫米。數字指的是工藝而不是任何特定的芯片功能。一般來說,納米等級越小,每平方毫米的晶體管數量越多,不過這是個復雜的情況,有很多變量。最高的晶體管密度約為每平方毫米1億個。
臺灣和韓國三星正在開發3納米晶圓廠,而美國還沒有7納米晶圓廠。英特爾已經宣布,其7納米晶圓廠要到2022年底或2023年初才能投產。這使得美國沒有辦法制造最先進的芯片。
全球需求量大
隨著疫情爆發,世界市場對手機、筆記本電腦和其他在家辦公設備的需求以及互聯網使用的增加,給晶圓廠帶來了壓力,要求它們增加為這些產品提供的芯片數量。
全球汽車行業預計,疫情期間汽車需求將下降,因此減少了用于汽車安全、控制、排放和駕駛員信息系統的半導體芯片訂單。目前汽車工業已經重新開始生產,但現在面臨著半導體芯片的短缺。最近,美國八位州給拜登試壓,"務必敦促晶圓和半導體公司擴大生產能力,并/或暫時將現有生產的適度部分重新分配給自動級晶圓生產。"。這種"適度"的重新分配就會引起其他產業的芯片短缺。例如,臺灣半導體巨頭臺積電(TSMC)報告說,從下訂單到交貨的交貨期為六個月,而生產一顆芯片估計需要3個月。
聯邦投資力度有限
臺灣、韓國、新加坡和中國政府每年都在半導體產業上投資數百億美元。
這些投資不僅包括設備本身,還包括為向下一代晶圓廠轉移所必需的研發和工具開發。
在美國,這樣的激勵措施仍然很少。臺積電計劃今年僅在晶圓廠就投資250-280億美元,并承諾在亞利桑那州投資120億美元建晶圓廠。從這個角度來看,位于亞利桑那州的臺積電晶圓廠預計將開始每月加工2萬片晶圓,相比之下,臺積電在臺灣和中國大陸的現有工廠每月加工100萬片晶圓。拜登關于供應鏈的行政命令是決定改善美國半導體行業前景所需投資的重要一步。
2.全球半導體是如何耗盡的?
全球半導體短缺,并且它變得越來越嚴重。美國目前正在根據總統拜登(Joe Biden)簽署的具有里程碑意義的行政命令,審查其技術供應。總統還承諾提供370億美元(260億英鎊)用于支付重建和保障美國半導體供應的短期費用,半導體是微芯片的基本組成部分,因此從計算機到智能手機到可再生能源和軍事硬件等一切產品都離不開它。
在當今微型芯片已成為大多數汽車的核心時代,汽車行業受芯片短缺的影響最為嚴重。福特預計產量將下降20%,特斯拉關閉其3型裝配線兩周,在英國,本田也被迫暫時關閉其工廠。即使是經驗非常豐富的科技公司,如Nvidia和微軟,也在努力分別提供穩定的顯卡和Xbox產品的庫存。看來,無論是大公司還是小公司,無論是科技公司還是非科技公司,都無法避免2021年半導體短缺危機帶來的廣泛影響。
產業壓力大
雖然人們很容易將這種情況歸咎于COVID-19的大流行,但事實上,全球半導體供應鏈早在一段時間內就已經出現了這種情況。全球多達70%的半導體僅由臺灣半導體(TSMC)和三星兩家公司生產。
進入半導體制造業的門檻高得離譜。建立一家半導體代工廠需要一個陡峭的發展曲線,需要提前投資100億至120億美元,然后至少需要三年時間才能投入生產。
即便如此,也不能保證一家新代工公司的芯片產量能與現有代工公司相媲美。芯片迅速過時,價格壓力是科技行業的一個主要問題,因此盈利能力面臨很多風險。由于經濟形勢如此嚴峻,只有少數大型企業投資于制造能力,然后將這些成本和風險分散到數十萬客戶身上。全球科技公司歷來都非常樂意將制造業的重任環節交給臺積電和三星。而反過來,這就造成了供應鏈“紙牌屋效應”的局面。
需求量大
由于許多人開始在家工作,并尋求更多的室內娛樂來源,疫情推動了對筆記本電腦和游戲機等家用電子產品的意外高需求。
鑒于汽車銷量在經濟低迷時往往導致下滑,汽車公司此前一直預計需求會下降。然而,事實證明這是一個錯誤的假設,因為到2020年底,新車銷量開始迅速反彈。汽車公司試圖重新預訂之前取消的半導體訂單,卻發現取而代之的是家用電子產品制造商。
與此同時,特朗普總統與中國的貿易戰導致了新的規則,使中國企業更難從臺積電和三星采購半導體。由于中國自己的半導體技術不如行業領軍企業,華為等中國科技巨頭在2020年新限制措施出臺前就儲備了半導體芯片,用大量訂單吸納了任何剩余產能。
但最終壓垮這頭駱駝的最后一根稻草是2021年初比特幣價格的大幅上漲。這增加了傳統上用于挖掘數字貨幣的圖形處理系統的供應需求,進一步加劇了半導體供應問題。所有這些已經足以導致臺積電和三星的產能耗盡,并顯著增加了交付訂單的時間,導致了我們今天看到芯片短缺危機。
得益于供應短缺,臺積電和三星的股價在過去12個月分別上漲了190%和61%。盡管拜登總統盡了最大的努力,但由于存在種種行業壁壘,這種情況在未來三年內不太可能得到改善。消費類電子產品價格飆升,要歸功于黃牛黨,他們經常以建議零售價購買顯卡和游戲機,并在eBay等網站上以更高的價格出售。科技制造商和零售商決定提高價格,以適應零部件的高需求和低供應,預計很快就會看到更昂貴的電子產品投放市場。