昨天，美國電氣和電子工程師協會下屬期刊IEEE
Spectrum通過圖表回顧了全球半導體短缺的開始與原因，並分享了相關的數據。根據數據，汽車芯片市場相對較小，僅佔9%左右的市場份額。在短缺發生時，這使得汽車廠商無法從晶圓代工企業獲得足夠的芯片。美國諮詢公司Kearney也針對這一問題提供了解答方案。
一、200mm晶圓廠新增較少，廠商囤積加劇短缺
最先發生芯片短缺的領域是汽車芯片。
根據美國市場研究公司IDC的數據，雖然汽車芯片市場每年增速在10%左右，但是整個汽車芯片市場為395億美元，只佔全球芯片市場的不到9%。計算機、無線設備、消費電子芯片市場則分別為1602億美元、1267億美元和601億美元。
但另一方面，全球汽車行業僱員數量超過1000萬人，使政府和社會對該行業比較重視。
這導致在汽車行業因為疫情取消芯片訂單后，其訂單的優先級低於智能手機、電腦等廠商。而各個汽車廠商的停產、停工消息放大了社會各界對芯片短缺的關注。
▲全球芯片市場份額（來源：IDC）
在技術方面，因為汽車芯片的安全標準較高，其芯片製程在40nm以上，工藝較為成熟，已經有15年的歷史，通常採用200mm晶圓（8英寸）。現在中國台灣台積電、韓國三星電子2家晶圓代工廠商可量產的製程為5nm，採用300mm晶圓（12英寸）。
由於晶圓廠成本巨大，半導體製造廠商往往優先建造更先進的300mm晶圓廠。美國半導體行業協會SEMI數據顯示，2022年200mm晶圓廠數量將增加10座左右，只有300mm晶圓廠新增數量的一半。
▲200mm晶圓廠新增數量（來源：SEMI）
雖然40nm及更舊製程的晶圓廠新增數量較少，但是市場需求卻比較多。IDC數據顯示，使用40nm及更舊製程工藝的芯片佔總裝機量的54%。相比之下，先進製程只佔17.5%。
這種需求和產能的不均衡也是40nm芯片短缺的重要因素。
▲按芯片製程劃分的裝機量（來源：IDC）
需要指出的是，在短缺發生后，很多芯片採購商都開始囤積零件，以保證自身的供應安全。但是這也加劇了短缺問題。
美國半導體營銷、諮詢公司Semico Research的總裁Jim Feldhan談道，雖然很多產品市場需求沒有太大的變化，但一些客戶開始雙重訂購零部件以增加其庫存。
美國諮詢公司Kearney的美洲首席合伙人Bharat Kapoor則強調，汽車行業需要做的不僅僅是增加庫存，也需要和芯片行業建立更加直接的聯繫，以防止未來再次發生短缺。
二、政府、企業共同發力，半導體設備支出或創新高
在半導體短缺的風暴下，各國政府開始重視半導體供應鏈的建設和安全。
美國正在推動價值520億美元的半導體激勵法案，目前已通過眾議院表決；韓國政府則提出了“K戰略”，將在未來10年內和韓國半導體企業一起投入4500億美元。此外，歐盟、日本也提出了相應的半導體激勵計劃，想要保證自身的半導體供應。
各國政府的激勵方案也促進了半導體廠商建廠、擴產的積極性。台積電、三星、聯電、格芯等半導體廠商都公布了自己的擴產計劃。
SEMI稱，截至2022年年底，將會有29家新增晶圓廠開工，40餘家半導體廠商擴產。屆時，每月新增晶圓產能將超過75萬片。
這也推動了半導體設備的銷售金額增長，2020年全球200mm晶圓廠設備支出突破30億美元大關，並在2021年增加至46億美元。
▲200mm晶圓廠設備支出（來源：SEMI）
SEMI半導體高級負責人C hristian Gregor Dieseldorff說：“全球IC產能建設會將當前十年的晶圓廠投資推向新高。我們預計未來幾年將看到創紀錄的（半導體設備）支出和更多新晶圓廠的公告。”
結語：短缺問題仍存，或許可以更早被解決
在成熟製程投資額相對較低的情況下，汽車與家電行業的生產已經受到了較大影響。甚至有企業的高管認為，短缺甚至可能將持續2-3年。
但是也有消息稱，聯電將在2021年擴充28nm製程產能，或許會對當下的短缺問題有所幫助。這可能代表部分廠商即將完成擴產，或許短缺問題會更早得到解決。
來源：IEEE Spectrum