专家分析 | 半导体芯片短缺不会很快结束

编译 | THE FINANCIAL

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如今芯片短缺问题，不只是中国才有，全球都出现了缺芯的局面。毫不夸张地说，我们日常生活中大部分东西都是所依赖这些被称为半导体的晶圆状电路芯片驱动的。

据估计，汽车的40%与电子产品有关。这使得这一关键部分的短缺与美国经济息息相关，以至于***总统在2月24日签署了一项行政命令，授权对美国经济的六个部门进行长期供应链审查，并对半导体及其制造所需的材料进行短期审查。

根据宾夕法尼亚大学的说法，为了了解短缺的范围、先例，以及短缺是否会很快结束，沃顿商学院松下制造与物流教授Morris A.Cohen解释了目前的情况。

半导体是什么?它为哪些典型的东西提供能量或者是必需的?

现在，几乎所有的东西。你的电话、电视、家用电器、汽车——你能想到的都有。我们使用半导体芯片来控制和修改过程，作为消费者和个人，我们拥有和使用。我们也在工业设备、飞机、汽车上使用它们——它们无处不在。

媒体的话题似乎集中在汽车上。为什么？

汽车正面临着芯片短缺危机。芯片供应不足导致他们在世界各地关闭工厂、减产和裁员。原因是，生产商没有芯片，很多人都没有想过这一点，其实我们今天的车里有很多芯片。你可以把汽车看作一台移动的电脑。每辆车都有各种各样的系统，包括暖气、空调、娱乐、发动机，它们都由电子芯片控制和监控。在制造业，你很清楚，当制造商缺少一个零件时，不管它有多小，你都无法完成装配或装运产品。顺便说一下，这以前也发生过。

所以这是有先例的?

对。2011年，日本福岛发生了著名的地震，其后果是有一家名为Renasas的主要为汽车行业，也为其他行业生产芯片的公司受到了地震影响。这家离福岛不远的工厂是全球汽车芯片的主要供应商。由于海啸和地震，工厂被关闭了。因此，全球产能大幅下降，降幅约为25%——非常明显。世界各地的工厂不得不削减产量，关闭日本、德国和中国的制造商。当时，所有这些制造商都在安装组装所需的模块，称为“组件”，即娱乐系统、燃油监控系统或气候控制系统。所有这些模块，由不同的供应商生产，然后组装到汽车上。如今，许多组件和组件使用了大量芯片。事实证明，对于世界各地的许多制造商来说，这家工厂是主要的供应来源。所以，当它倒下时，所有人都被打乱了。有趣的是，大多数公司甚至不知道这家工厂是他们供应商的供应商。这就是供应链的本质。它们不仅包括第一级供应商，而且要求第一级以下的所有级别也满足需求。这就形成了我们称之为“菱形”的供应链，也就是说，有一个完美的瓶颈。所有的物流都必须经过这一点，当物流中断时，整个系统就会停止。

这种情况发生在2011年，主要制造商花了好几个月的时间才恢复生产水平。是4个月还是6个月恢复生产，这取决于制造商。每个人都说，“我们吸取了教训，知道自己的弱点在哪里。这种事肯定不会再发生了。”

它再次发生，听起来像是纸牌屋。

现在不仅仅是日本，丰田和三星也是汽车行业芯片的主要供应商。这并不是说他们被打乱了，只是因为巨大的需求变化，他们没有足够的产能。这种情况不仅存在于汽车行业，而且存在于所有消费电子产品制造商，它们使用的芯片比汽车行业多得多。考虑一下去年由于大流行而发生的情况。我们在家里看电视，使用我们的设备，人们购买更多，消费电子产品和其他设备的需求已经上升。此外，(2020年)前两个季度，汽车需求大幅下降。人们不买车了。因此，所有的制造商都认为他们将不得不缩减规模，他们没有订购更多的库存。他们是有效的;这就是所谓的“即时”库存管理或“精益”制造。因此，他们没有订购额外的库存。

去年下半年，汽车需求激增，人们突然开始买车。当制造商去订购更多的芯片时，他们发现产能不足，因为产能已经分配给了其他行业，比如消费电子行业。

这只是疫情造成的吗?

疫情是根本原因。它极大地扰乱了需求模式，企业对这种需求冲击的反应方式或未能预料到这种冲击，导致了一个问题。制造商应该能够管理这些东西，这就是我们在供应链管理课程中教授的内容：如何将风险降至最低，并使供需相匹配。不幸的是，他们在这个地方摔倒了。你可以指指点点，说他们做了错误的决定，做出了各种事后解释，但这主要是由前所未有的需求变化造成的。消费类电子产品需求爆炸，导致汽车工业崩溃。

有没有在美国制造芯片的趋势?

联邦政府已经提出了一个名为“美国芯片”(CHIPS for America)的计划，旨在促进美国制造业。现在我们所有人都知道供应链的中断。我研究这个课题好几年了，没人知道我在做什么。如果我们在美国有更多的芯片制造工厂，我们就不会那么依赖外国供应商，在生产中断时也不会那么脆弱。这倒是真的。因此，美国政府现在正在推出激励措施，试图从本质上把美国的半导体制造业带回美国，这被称为“回流”。美国过去在芯片生产方面占据主导地位，现在已降至全球产能的12%，这一比例相当可观，但过去这个比例要高得多。半导体是一个重要的产业，它不仅对国内经济至关重要，对国防也是如此。这些芯片在航空航天和军事系统中被大量使用。

这就是论证。但是，建造一家半导体代工厂——一家生产芯片的工厂——现在的价格是40亿到50亿美元。组装一座工厂需要数年的时间，甚至一旦投产，也需要长达一年的时间来调整过程，使产量达到可行的水平。在前6到9个月，他们还需要测试和修改。你不能按下开关就把工厂带回家。

那可能也是一份技巧性的工作，对吧?

这些工厂是完全自动化的。你可能会看到奇怪的人，但不会太多。我们有一个主要的半导体设备行业，为芯片工厂生产硬件。他们每年销售数十亿美元。其中最大的一个是应用材料。芯片生产成本的主要组成部分是设备，它是高度自动化的。组装设备需要大量的熟练工人，运营工厂也需要一定数量的熟练工人。维护也是一个大问题，因为如果一台机器停机，工厂就会停机并停止生产，而这种中断可能会造成每小时10万美元的损失。

这是一个资本密集型、复杂的行业。能力也受到巨大的技术变革的影响。每两年或三年，制造商就会改变技术，因为他们会提出更好的芯片或设备设计。因此，这个行业受到摩尔定律的控制，即每18个月生产一个芯片的成本就会下降一半。这种情况已经持续了40年。正因为如此，我们拥有了令人惊叹的廉价电子产品。

但生产这些产品的技术一直在不断改进和更新。我花了很多时间在这个行业。这是一个充满挑战的行业。像COVID - 19这样的中断导致主要客户的需求像这样来回波动，将会有中断。确实有。

这个问题怎么解决？

我认为它不会很快消失。你不可能在一夜之间创造产能，所以我们将不得不承受后果。

公司现在可以做出决定，实现弹性，从而减轻未来的风险，这也是他们都在努力做的事情。这可能基于寻找其他供应商或重新设计产品和流程，或建立零部件库存。这些都在尽可能地进行。而这也会产生一定的效果。类比卫生纸，当危机开始时，你去超市看到的是空荡荡的货架。但正如我之前所说，这并不是因为产能不足，卫生纸的制造量足以满足需求。我不是专家，但我认为消费不会有那么大的变化。所以，这是个问题，"卫生纸都去哪儿了？一半以上的卫生纸都是以大卷纸的形式生产的，这些大卷纸都是给机构用户的，比如学校和工厂。而它们都被关闭了。你不能为家庭购买大卷纸，它不适合。所以，你必须重新包装生产。这需要时间，但不是几年或几个月--几个星期就能重新调整机器。因为这基本上是同样的产品。他们还必须重新分配可用的供应，以动态地重新平衡供应和需求。他们做了所有这些事情，结果一个月后，商店的货架上有很多卫生纸。这个问题就解决了。

你可以尝试在半导体上做同样的事情，但不会有那么好的效果。你不能只是重新包装它们。

汽车中使用的芯片对于汽车的设计也是高度专业化的。你不能把雪佛兰Bolt芯片用在特斯拉上。因此，你不能集中供应和重新分配。你可以用卫生纸做到这一点，因为它是一种商品。但这些芯片是高度专业化的，这就限制了集中供应以缓解这一危机的能力。