美國(guó)官方披露：這些芯片最缺

來(lái)源：本文由半導(dǎo)體行業(yè)觀(guān)察編譯自美國(guó)商務(wù)部文件。

美國(guó)商務(wù)部長(zhǎng)雷蒙多日前發(fā)文表示：
在過(guò)去的一年里，美國(guó)人開(kāi)始認(rèn)識(shí)到半導(dǎo)體在我們?nèi)粘Ｉ钪兴缪莸闹匾巧?。COVID大流行造成了包括半導(dǎo)體在內(nèi)的許多行業(yè)供不應(yīng)求。
盡管私營(yíng)部門(mén)在整理供應(yīng)鏈方面仍有工作要做，但我們已經(jīng)看到了一些關(guān)于半導(dǎo)體的令人鼓舞的公告：

• 上周，英特爾宣布計(jì)劃建造世界上最大的半導(dǎo)體工廠(chǎng)，投資 200 億美元，創(chuàng)造 10,000 多個(gè)工作崗位。
• 我很高興能在白宮與拜登總統(tǒng)和俄亥俄州州長(zhǎng)德溫一起宣布這項(xiàng)投資，并與英特爾首席執(zhí)行官帕特·蓋爾辛格一起宣布這項(xiàng)投資。
• 福特和 Global Foundries 宣布建立合作伙伴關(guān)系，以確定合作創(chuàng)新未來(lái)芯片的方法。這一點(diǎn)至關(guān)重要，因?yàn)殡妱?dòng)汽車(chē)需要多達(dá) 2,000 個(gè)半導(dǎo)體——比配備內(nèi)燃機(jī)的汽車(chē)要多得多。
• 通用汽車(chē)最近宣布與 7 家不同的半導(dǎo)體生產(chǎn)商建立類(lèi)似的合作伙伴關(guān)系。

這些公告表明，芯片消費(fèi)者和生產(chǎn)商正在齊心協(xié)力解決他們的供應(yīng)鏈問(wèn)題。這對(duì)汽車(chē)工人和美國(guó)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)是個(gè)好消息。我們很高興這些公司一直在尋找創(chuàng)造性的解決方案，因?yàn)樗綘I(yíng)部門(mén)最適合解決瓶頸問(wèn)題。但半導(dǎo)體供應(yīng)鏈仍然脆弱，國(guó)會(huì)必須迅速采取行動(dòng)，盡快通過(guò)總統(tǒng)提議的 520 億美元芯片資金。
雖然我們預(yù)計(jì)不會(huì)因?yàn)镺micron而導(dǎo)致供應(yīng)鏈長(zhǎng)期中斷，但任何中斷都會(huì)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。
2021 年，汽車(chē)價(jià)格推動(dòng)了所有通脹的三分之一，主要是因?yàn)槲覀儧](méi)有足夠的芯片。去年汽車(chē)制造商的汽車(chē)產(chǎn)量比預(yù)期少了近 800 萬(wàn)輛，一些分析師認(rèn)為這導(dǎo)致超過(guò) 2100 億美元的收入損失。
解決這場(chǎng)危機(jī)是經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全的當(dāng)務(wù)之急。
去年，商務(wù)部發(fā)布了一份自愿信息請(qǐng)求，以幫助我們識(shí)別全球芯片供應(yīng)鏈中的瓶頸。
今天，我們正在確定一些關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)：

• 超過(guò) 150 家公司做出了回應(yīng)，其中包括幾乎所有的主要半導(dǎo)體生產(chǎn)商和主要汽車(chē)制造商。我們非常感謝他們的參與。
• 對(duì)芯片的需求非常高，比 2019 年的需求高出 20%。業(yè)界預(yù)計(jì)未來(lái)六個(gè)月需求將超過(guò)供應(yīng)。
• 絕大多數(shù)晶圓廠(chǎng)的利用率都在 90% 以上，這意味著我們需要讓更多晶圓廠(chǎng)投入運(yùn)營(yíng)。
• 芯片庫(kù)存中位數(shù)已從 2019 年的 40 天降至不到 5 天。這些庫(kù)存在關(guān)鍵行業(yè)甚至更小。這意味著，如果COVID爆發(fā)、自然災(zāi)害或政治動(dòng)蕩僅在幾周內(nèi)擾亂外國(guó)半導(dǎo)體工廠(chǎng)，它就有可能關(guān)閉美國(guó)的制造工廠(chǎng)，使美國(guó)工人及其家人處于危險(xiǎn)之中。

我們了解到，瓶頸集中在幾種特定類(lèi)型的半導(dǎo)體輸入和應(yīng)用中：

• 汽車(chē)、醫(yī)療設(shè)備和其他產(chǎn)品中使用的傳統(tǒng)邏輯芯片面臨著最嚴(yán)重的短缺。
• 用于電源管理、圖像傳感器、射頻和其他應(yīng)用的模擬芯片需求量非常大，而且供不應(yīng)求。
• 基板的供應(yīng)，以及與芯片一起用于組裝電子設(shè)備的二極管、電容器和其他組件，都面臨著重大挑戰(zhàn)。
• 一些公司提到通過(guò)代理出售的半導(dǎo)體價(jià)格異常高昂。商務(wù)部正在調(diào)查這個(gè)問(wèn)題。
• 我們還聽(tīng)說(shuō)了晶圓產(chǎn)能，它沒(méi)有任何明顯的短期解決方案。

這就是為什么國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體資金極為緊迫。眾議院正準(zhǔn)備推出他們的美國(guó)創(chuàng)新與競(jìng)爭(zhēng)法案 (USICA)，其中包括 520 億美元的國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體資金，以幫助我們制定長(zhǎng)期解決方案。參議院已經(jīng)通過(guò)了該法案的版本，得到了兩黨的大力支持。
我每天都與兩邊的成員進(jìn)行接觸，以完成這項(xiàng)工作。
我們等待的每一天都是我們落后的一天。但如果我們通過(guò)這項(xiàng)法案并解決這個(gè)問(wèn)題，我們可以創(chuàng)造良好的就業(yè)機(jī)會(huì)，重建美國(guó)制造業(yè)，并在未來(lái)幾十年加強(qiáng)我們?cè)趪?guó)內(nèi)的供應(yīng)鏈。
01半導(dǎo)體供應(yīng)鏈信息索取結(jié)果
過(guò)去一年，拜登政府與私營(yíng)部門(mén)合作，了解和解決全球半導(dǎo)體短缺問(wèn)題。這些計(jì)算機(jī)芯片是越來(lái)越多產(chǎn)品的重要組成部分，從您的手機(jī)和汽車(chē)到醫(yī)療設(shè)備等其他關(guān)鍵商品。

半導(dǎo)體短缺被描述為是由一系列“完美風(fēng)暴”造成的。在 2020 年之前，獲得生產(chǎn)投入已經(jīng)存在困難，包括用于制造舊品種芯片的半導(dǎo)體制造設(shè)備，以及用于電子組裝的組件，如二極管、電容器和基板。隨著行業(yè)轉(zhuǎn)向更多半導(dǎo)體密集型產(chǎn)品（例如電動(dòng)汽車(chē)、5G），對(duì)芯片的需求也出現(xiàn)了潛在增長(zhǎng)。大流行通過(guò)急劇增加對(duì)需要各種半導(dǎo)體的產(chǎn)品的需求而加劇了這些趨勢(shì)。同時(shí)，供應(yīng)因工廠(chǎng)火災(zāi)、冬季風(fēng)暴、能源短缺和與 COVID-19 相關(guān)的停工等一系列黑天鵝事件而中斷。
私營(yíng)部門(mén)最有能力應(yīng)對(duì)當(dāng)前短缺帶來(lái)的近期挑戰(zhàn)，方法是增加產(chǎn)量、進(jìn)行供應(yīng)鏈管理以最大限度地減少中斷，以及通過(guò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)來(lái)優(yōu)化半導(dǎo)體的使用。然而，鑒于半導(dǎo)體對(duì)美國(guó)經(jīng)濟(jì)安全的重要性，拜登政府正在盡其所能促進(jìn)解決方案并克服在尾部風(fēng)險(xiǎn)時(shí)刻出現(xiàn)的高度協(xié)調(diào)挑戰(zhàn)。
自去年春天以來(lái)，政府舉辦了半導(dǎo)體行業(yè)會(huì)議以促進(jìn)合作，成立了供應(yīng)鏈中斷工作組以促進(jìn)整個(gè)政府解決問(wèn)題的方法，并啟動(dòng)了早期警報(bào)系統(tǒng)以監(jiān)控半導(dǎo)體行業(yè)的生產(chǎn)中斷。
政府與行業(yè)參與者合作，以提高供應(yīng)鏈透明度并建立長(zhǎng)期合作伙伴關(guān)系。這些措施有助于緩解導(dǎo)致汽車(chē)制造商等行業(yè)停產(chǎn)和讓工人休假的緊迫危機(jī)。
但半導(dǎo)體供應(yīng)鏈仍然脆弱。需求繼續(xù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)供應(yīng)。
9 月，商務(wù)部發(fā)起了關(guān)于半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的信息請(qǐng)求（Request for Information或“RFI”），為復(fù)雜的全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈提供了新的見(jiàn)解。該部門(mén)收到了 150 多份回復(fù)，其中包括來(lái)自幾乎所有主要半導(dǎo)體生產(chǎn)商和多個(gè)消費(fèi)行業(yè)公司的回復(fù)。
當(dāng)中一些主要發(fā)現(xiàn)包括：

• 買(mǎi)家強(qiáng)調(diào)的芯片需求中位數(shù)在 2021 年比 2019 年高出 17%，而且買(mǎi)家沒(méi)有看到他們收到的供應(yīng)量相應(yīng)增加。這是嚴(yán)重的供需錯(cuò)配。
• 買(mǎi)家強(qiáng)調(diào)的半導(dǎo)體產(chǎn)品庫(kù)存中位數(shù)已從 2019 年的 40 天下降到 2021 年的不到 5 天（見(jiàn)圖 2）。這些庫(kù)存在關(guān)鍵行業(yè)甚至更小。
• RFI 使我們能夠查明供需不匹配最嚴(yán)重的特定節(jié)點(diǎn)，我們將努力向前推進(jìn)與行業(yè)合作，以解決這些節(jié)點(diǎn)的瓶頸。
• 全面的主要瓶頸似乎是晶圓產(chǎn)能，這需要一個(gè)長(zhǎng)期的解決方案。

在接下來(lái)的幾周內(nèi)，我們將利用這些新信息讓行業(yè)參與解決節(jié)點(diǎn)特定問(wèn)題。我們還將調(diào)查有關(guān)這些節(jié)點(diǎn)異常高價(jià)格的說(shuō)法。

RFI 結(jié)果清楚地表明：美國(guó)需要生產(chǎn)更多的半導(dǎo)體。國(guó)會(huì)必須為國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體生產(chǎn)提供資金，例如美國(guó)創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)法，以解決我們的長(zhǎng)期供應(yīng)挑戰(zhàn)。
02自2021年初以來(lái)的進(jìn)展
利用率：自 2020 年半導(dǎo)體短缺開(kāi)始以來(lái)，半導(dǎo)體公司顯著提高了現(xiàn)有產(chǎn)能的利用率。具體來(lái)說(shuō)，從 2020 年第二季度到 2021 年，半導(dǎo)體工廠(chǎng)的利用率超過(guò) 90%，這對(duì)于需要定期維護(hù)和大量能源的生產(chǎn)過(guò)程來(lái)說(shuō)是非常高的（見(jiàn)圖 1）。

投資：半導(dǎo)體公司比以往任何時(shí)候都更快地投入更多資金來(lái)擴(kuò)大產(chǎn)能。半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)在其 2021 年報(bào)告中預(yù)測(cè)，2021 年半導(dǎo)體行業(yè)資本支出 (capex) 將接近 1500 億美元，2022 年將超過(guò) 1500 億美元。相比之下，在 2021 年之前，該行業(yè)的年度資本支出從未超過(guò) 1150 億美元. 這些數(shù)字反映了最近的公告，例如關(guān)于在俄亥俄州建立新的英特爾半導(dǎo)體工廠(chǎng)的公告以及來(lái)自 Global Foundries 的新聞，其中包括在紐約建立新工廠(chǎng)的計(jì)劃。重要的是要注意這些投資需要時(shí)間才能轉(zhuǎn)化為增加的產(chǎn)量。此前宣布的部分投資預(yù)計(jì)最早將于 2022 年下半年上線(xiàn)。
新的供應(yīng)鏈合作伙伴關(guān)系：半導(dǎo)體生產(chǎn)商正以前所未有的創(chuàng)新方式與半導(dǎo)體客戶(hù)合作。在白宮領(lǐng)導(dǎo)的行業(yè)會(huì)議之后，福特和 Global Foundries 最近宣布建立合作伙伴關(guān)系，以確定他們可以合作的方式，以創(chuàng)新未來(lái)的芯片并滿(mǎn)足未來(lái)對(duì)汽車(chē)的需求。去年 11 月，通用汽車(chē)宣布與七家不同的半導(dǎo)體生產(chǎn)商建立類(lèi)似的合作伙伴關(guān)系。這些公告表明，芯片消費(fèi)者和生產(chǎn)商正齊心協(xié)力為供應(yīng)鏈問(wèn)題尋找創(chuàng)造性的解決方案。
COVID-19 監(jiān)測(cè)：與 COVID-19 相關(guān)的半導(dǎo)體生產(chǎn)中斷在 2021 年普遍存在。這就是為什么美國(guó)政府針對(duì)與 COVID-19 相關(guān)的全球微電子制造停工設(shè)立了早期警報(bào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)建立在三個(gè)支柱之上：早期發(fā)現(xiàn)、增強(qiáng)參與和透明度。商務(wù)部、國(guó)務(wù)院和疾病控制與預(yù)防中心 (CDC) 繼續(xù)密切合作，主動(dòng)監(jiān)控通過(guò)該系統(tǒng)標(biāo)記的關(guān)鍵制造設(shè)施，并與盟友和合作伙伴合作實(shí)施有助于限制病毒傳播的安全協(xié)議并盡量減少對(duì)員工和全球供應(yīng)鏈的干擾。最后，疫苗接種是最大程度地減少與大流行相關(guān)的干擾的最佳方式，這就是政府領(lǐng)導(dǎo)為全世界接種疫苗的原因，承諾分享12億劑安全、有效的疫苗。迄今為止，美國(guó)已向 112 個(gè)國(guó)家運(yùn)送了超過(guò) 3.85 億劑疫苗。
03我們從RFI中學(xué)到了什么
RFI 證實(shí)芯片的供需存在嚴(yán)重且持續(xù)的不匹配，受訪(fǎng)者認(rèn)為該問(wèn)題在未來(lái)六個(gè)月內(nèi)不會(huì)消失。對(duì) RFI 做出回應(yīng)的買(mǎi)家強(qiáng)調(diào)，2021 年對(duì)芯片的需求中位數(shù)比 2019 年高出 17%，而買(mǎi)家沒(méi)有看到他們收到的供應(yīng)量相應(yīng)增加。
確定的主要瓶頸是需要額外的晶圓廠(chǎng)產(chǎn)能。此外，公司將材料和組裝、測(cè)試和封裝能力確定為瓶頸。
對(duì)于采購(gòu)面臨最大挑戰(zhàn)的半導(dǎo)體產(chǎn)品，響應(yīng) RFI 的消費(fèi)者的庫(kù)存中位數(shù)已從 2019 年的 40 天下降到 2021 年的不到 5 天（見(jiàn)圖 2）。這些庫(kù)存在關(guān)鍵行業(yè)甚至更小。這意味著海外的中斷可能會(huì)使一家半導(dǎo)體工廠(chǎng)關(guān)閉 2-3 周，如果該工廠(chǎng)只有 3-5 天的庫(kù)存，則有可能使美國(guó)的制造工廠(chǎng)癱瘓并讓工人休假。 受訪(fǎng)者還分享了他們對(duì) 2019 年至 2021 年半導(dǎo)體短缺的定性觀(guān)點(diǎn)以及他們對(duì) 2022 年初短缺的預(yù)期。兩個(gè)最大的主題是半導(dǎo)體需求高于最初的預(yù)測(cè)，以及外部因素，尤其是 COVID-19 -相關(guān)的停產(chǎn)，造成重大問(wèn)題。
04瞄準(zhǔn)最具顛覆性的芯片
除了上述總體趨勢(shì)外，我們了解到 RFI 受訪(fǎng)者的瓶頸主要集中在少數(shù)特定類(lèi)型的半導(dǎo)體輸入和應(yīng)用，包括傳統(tǒng)邏輯芯片（用于醫(yī)療設(shè)備、汽車(chē)和其他產(chǎn)品）、模擬芯片（用于電源管理、圖像傳感器、射頻和其他應(yīng)用）和光電芯片（用于傳感器和開(kāi)關(guān)）。
重要的是要注意半導(dǎo)體并非都是平等的。有許多不同類(lèi)型的半導(dǎo)體。一些利用剛剛發(fā)現(xiàn)的技術(shù)，另一些利用我們多年來(lái)?yè)碛械募夹g(shù)。半導(dǎo)體“節(jié)點(diǎn)”標(biāo)識(shí)了半導(dǎo)體的特定設(shè)計(jì)以及創(chuàng)建它所需的制造工藝。汽車(chē)等終端產(chǎn)品需要幾個(gè)不同的特定半導(dǎo)體節(jié)點(diǎn)。這意味著不將半導(dǎo)體視為具有一個(gè)通用供應(yīng)鏈的一種產(chǎn)品，而是將其視為許多不同產(chǎn)品的集合，每個(gè)產(chǎn)品都有自己的供應(yīng)鏈，這些產(chǎn)品或多或少地存在嚴(yán)重的供需失配，這很有幫助。此外，不同的終端產(chǎn)品具有不同的約束條件（例如，芯片設(shè)計(jì)的約束條件、更長(zhǎng)的產(chǎn)品生命周期）。
我們確定的存在嚴(yán)重半導(dǎo)體供需不匹配的特定類(lèi)型產(chǎn)品被關(guān)鍵行業(yè)使用，包括醫(yī)療設(shè)備、寬帶和汽車(chē)。他們包括：

• 主要由傳統(tǒng)邏輯芯片制成的微控制器，例如 40、90、150、180 和 250 nm 節(jié)點(diǎn)。
• 模擬芯片包括，例如，40、130、160、180 和 800 nm 節(jié)點(diǎn)；和
• 包括例如 65、110 和 180 nm 節(jié)點(diǎn)的光電子芯片。

05為什么透明度很重要以及RFI的作用
盡管自 2021 年初以來(lái)取得了進(jìn)展，但半導(dǎo)體短缺仍然存在。這部分是由于半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的復(fù)雜性（見(jiàn)圖 3）。生產(chǎn)者并不總是有明確的需求意識(shí)，芯片消費(fèi)者并不總是知道他們需要的芯片來(lái)自哪里。這些障礙使開(kāi)發(fā)解決方案變得更加困難。
這就是美國(guó)政府將整個(gè)行業(yè)聚集在一起并鼓勵(lì)提高整個(gè)供應(yīng)鏈透明度的原因。作為該努力的最新舉措，商務(wù)部于 9 月啟動(dòng)了半導(dǎo)體 RFI，要求生產(chǎn)商和消費(fèi)者提供信息，并廣泛開(kāi)展工作以確保行業(yè)對(duì) RFI 做出回應(yīng)。
  對(duì) RFI 的回復(fù)應(yīng)在 11 月到期，我們收到了 150 多份回復(fù)，其中包括來(lái)自幾乎所有主要半導(dǎo)體生產(chǎn)商和多個(gè)消費(fèi)行業(yè)公司的回復(fù)。我們收到的信息的數(shù)量和質(zhì)量都很高，圖 4 提供了有關(guān)受訪(fǎng)者的更多詳細(xì)信息。06向前進(jìn)
在接下來(lái)的幾周內(nèi)，我們將利用這些新信息讓行業(yè)參與解決節(jié)點(diǎn)特定問(wèn)題，我們將繼續(xù)使用早期警報(bào)系統(tǒng)來(lái)監(jiān)控與大流行相關(guān)的供應(yīng)鏈中斷并采取行動(dòng)。
此外，我們正在與未對(duì) RFI 做出回應(yīng)的公司以及那些回應(yīng)不如同行全面的公司進(jìn)行接觸，以確保我們最準(zhǔn)確地了解導(dǎo)致供應(yīng)鏈瓶頸的原因。我們相信我們會(huì)得到我們需要的信息。我們將繼續(xù)使用我們掌握的工具來(lái)提高供應(yīng)鏈的透明度，并確保公司不會(huì)利用短缺。
最后但并非最不重要的一點(diǎn)是，我們將繼續(xù)支持總統(tǒng)提出的 520 億美元以提高美國(guó)《創(chuàng)新與競(jìng)爭(zhēng)法》中包含的國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體生產(chǎn)。這種半導(dǎo)體短缺是供需嚴(yán)重不匹配的結(jié)果，大流行進(jìn)一步加劇了這種情況。RFI 中確定的第一個(gè)問(wèn)題是晶圓廠(chǎng)產(chǎn)能不足，而這正是總統(tǒng)提案旨在加速的問(wèn)題。