抢时间赶产能,芯片工厂开始放弃“质量关” Christiaan Hetzner
抢时间赶产能,芯片工厂开始放弃“质量关”
半导体市场的供应短缺问题已经进入了第二个年头。为了满足消费者的需求,各大芯片厂商都在不择手段地扩大产能,有的甚至直接放弃了设备测试环节,提前几周接收有可能存在质量问题的光刻机,这一切只是为了尽可能多地生产芯片。
“芯片荒”问题是从2020年下半年开始发酵的。当时为了促进经济复苏,世界各国都出台了一定的经济刺激计划,致使从汽车到游戏机在内的各种产品需求大幅上扬,而所有这些产品都要用到芯片。由于先进芯片的制造工艺十分复杂,所以它的供应弹性相对较小。从零开始新建芯片产能可能需要好几年的时间,而在需求如此不稳定的当下,芯片供给自然是很难跟上需求的变化的。
在此背景下,全球光刻机行业的龙头老大阿斯麦公司(ASML)日前表示,它的很多客户最近已经放弃对芯片设备进行测试,以尽量节省宝贵的时间和金钱——即便这样有可能导致以后出现问题。
1月19日,阿斯麦(ASML Holdings)的首席执行官温彼得(Peter Wennink)在公布年报后表示:“我们的客户迫切渴望额外产能,这是一种前所未有的局面,我以前从未见过这种情况。”
真正“针尖上的舞蹈”:只有几个原子宽的电路图
来自半导体产业协会(Semiconductor Industry Association)的数据显示,当前全球芯片行业的出货量正在迅速增长。2021年前11个月,全球芯片出货量达到1.05万亿个,创下了新的年度纪录(虽然最后一个月的出货量未计算在内)。据半导体产业协会估算,2021年11月,全球半导体行业的总体销售额已经逼近500亿美元大关。
这一数额比2020年11月同比增长了24%,但还远远不足以满足全球快速飙升的芯片需求。比如丰田(Toyota)算是汽车行业里应对芯片短缺做得最好的公司,但是在1月19日,丰田也表示,由于芯片短缺问题,该公司有价值数十亿美元的商品或将无法按计划投产。而在此之前,芯片不足问题已经迫使丰田调整了2月的生产计划。
生产一个芯片要比生产一辆汽车困难得多。芯片所需的生产设施极为繁巨,厂商至少要投入几年的时间和几十亿美元的前期成本。这些晶圆厂的核心设施是操作光刻机的洁净室,光刻机需要在极其苛刻的洁净环境下,进行直径仅为几个原子大小的微电路蚀刻,而整个生产过程需要几周的时间才能够完成。
洁净室里只要混入一粒灰尘,就有可能使晶圆上的几百万个晶体管惨遭报废,因此,工人们必须穿上特制的超净防护服,确保连一根头发丝也不能落在光刻机上。洁净室的温度和湿度也必须保持恒定,甚至空气的流通度也受到严格控制,而且还会被反复过滤和循环。
正是因为芯片的生产过程极为复杂,而且要耗费巨量资本,因此整个芯片行业走的都是外包路线。包括超微半导体(AMD)在内的多家芯片公司都把主要精力放在芯片设计上,而把大部分甚至全部生产环节都外包了给亚洲的晶圆代工厂。
唯一的供应商
一旦政府出台了经济刺激计划,或者出台了减税等利好政策,消费者加大了商品购买力度,这些亚洲的晶圆代工厂的产能就会显得捉襟见肘。为了解决产能问题,像台积电(Taiwan Semiconductor Manufacturing Company)等代工企业最近都在忙着采购新设备。
晶圆代工厂最急需的设备,就是阿斯麦公司的最新产品,比如它的极紫外光刻机。目前,全球仅有阿斯麦的极紫外光刻机能够蚀刻出5纳米制程的晶体管,苹果(Apple)的M1微处理器使用的就是这种5纳米制程的芯片。除了阿斯麦外,全球迄今还没有任何一家公司可以生产如此复杂的设备,美国政府甚至强力干预阿斯麦公司,禁止它将这种光刻机向中国出口。
阿斯麦光刻机的价格一般在几千万美元到几亿美元不等,取决于具体机型。客户通常更愿意在荷兰当地进行测试,设备测试时间一般在两周到一个月左右。测试结束后,才会将设备打包发往目的地。
不过,阿斯麦公司的首席执行官温彼得在近日表示,由于所有客户都忙着扩大产能,他们已经没有了等到做完全套测试的耐心和余裕。
他说:“实际上,我们已经跳过了测试环节,直接把设备运往客户的工厂,这就意味着客户只会进行一次验收测试。这一切都是为了尽量扩大芯片产能。”
虽然芯片行业主要依赖欧洲的光刻机,但在产能方面则要依赖于亚洲,特别是中国台湾地区。
为了弥补这一战略短板,欧盟委员会(European Commission)在1月20日表示,欧盟将于今年2月制定一份新的针对欧盟27国的芯片法案。该法案将包含五大战略支柱,包括放宽原本较为严格的政府补贴规定,其目标是在2030年前,将欧洲占全球芯片产能的份额从10%提高到20%。
欧盟委员会的主席乌尔苏拉·冯德莱恩于1月20日在世界经济论坛(World Economic Forum)上表示:“我们要记住,全球芯片产能(到2030年)将翻一番。”在这样一个快速增长的市场上,要确保提高欧洲芯片所占的比重,“欧洲的产能就至少要在今天的基础上翻两番。”(财富中文网)