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世界正在闹“芯”荒“ 蝴蝶效应”不断蔓延

2021-03-30 09:50:18 来源: 我要评论(0)
内容摘要: 3月25日,福特汽车宣布,由于芯片短缺,俄亥俄州一家商用车工厂停产,并削减了肯塔基一家卡车工厂的产量。公司预计,芯片短缺或使今年的利...

3月25日,福特汽车宣布,由于芯片短缺,俄亥俄州一家商用车工厂停产,并削减了肯塔基一家卡车工厂的产量。公司预计,芯片短缺或使今年的利润减少25亿美元。而就在一天前,另一家汽车巨头通用汽车将北美的减产计划延长,原因同样是由于芯片短缺。

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通用汽车首席执行官 巴拉:这是整个行业的问题,我们每天都在和一个跨部门团队研究如何把影响降到最低。

通用汽车发言人表示,停工减产可能使公司今年的利润减少约20亿美元。

自2020年下半年以来,全球掀起了一股汽车供应链的“芯片荒”,且愈演愈烈。

而芯片短缺的“蝴蝶效应”还在不断蔓延。除了汽车业,手机、游戏机、安防摄像头等行业同样陷入了“缺芯”困局。苹果公司表示,部分新款高端iPhone的销售受到零部件短缺的限制。

芯片是绝大多数电子设备的核心组成部分,被誉为“工业粮食”。它不仅在智能手机、电视机、计算机、汽车等电子设备方面被广泛应用,在军事、通信、遥控等方面也不可或缺,对5G、人工智能、物联网、自动驾驶等都是必不可少的基础。

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贸易政策分析师 西尔维亚·陈:我们今天看到的芯片短缺有很多原因,新冠疫情是一个重要因素,疫情改变了消费者的行为。我们购买新的个人电脑、新手机、新平板电脑、游戏机等,这样我们能在封锁令时在家办公娱乐。

因为新冠疫情,汽车销量下滑,汽车业高层取消了汽车芯片订单。但是,随后意外的销售反弹让车厂以及芯片商措手不及。

可以说新冠疫情是导致芯片短缺的直接原因,而芯片的制造工艺日趋复杂,且高度依赖全球供应链,则是造成芯片短缺困境的深层原因。

指甲盖大小的芯片是智能手机或电脑的“大脑”,上面有数不清的晶体管。

1947年,物理学家肖克利与人共同发明晶体管,被媒体和科学界称为“20世纪最重要的发明”。

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电子工程师霍夫:晶体管的发明是一个重大进步,它使电子设备更省电、体积更小。

数千万的晶体管集成在一张芯片上,晶体管越多,芯片的性能就越强大。

事实上,在晶体管被发明出来后,研究人员在不断给它瘦身,如今已缩小到了纳米级别,为的就是能在一张芯片上集成尽可能多的晶体管。

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硅是芯片最重要的基础材料,是地球上第二丰富的资源,但更多以二氧化硅,也就是沙子的形态储存在地球上。制造芯片,首先要从二氧化硅提炼出高纯度的硅晶体,制成硅锭,再切割成薄脆的圆盘形状,抛光后形成晶圆,相当于芯片的“地基”。

而接下来在晶圆片上进行光刻,被视为芯片制造的最关键步骤之一。

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艾司摩尔公司副总裁 丹尼·布朗:半导体光刻技术是终极点金术,是它把沙子变成了金子。

以紫外光作为“画笔”,光刻机把预先设计好的芯片电子线路书写到硅晶圆旋涂的光刻胶上,精度可以达到头发丝的千分之一。

可以说,光刻工艺直接决定了芯片中晶体管的尺寸和性能。

而半导体行业的发展,又遵循着一个黄金定律:摩尔定律。

该定律预测,随着技术进步,每隔18至24个月,芯片上能置入的晶体管数量就会翻一倍。芯片制程随之缩小,性能也会随之飞跃。

这就要求光刻机也必须随着摩尔定律,在芯片更新前,率先完成革新。如今,全球80%的光刻机都出自一家叫做阿斯麦的荷兰公司。

近年来,芯片业还盛传着一种“摩尔第二定律”,那就是芯片工厂的成本每四年翻一番,正因此,能够制造高端芯片的晶圆厂越来越少。

△领先的芯片公司数量(数据来源:麦肯锡 《经济学家》杂志)

△领先的芯片公司数量(数据来源:麦肯锡 《经济学家》杂志)

芯片生产周期也比较长,平均周期达26周时间,要经过数千道工序。

可以说,半导体产业链是全球化程度最高的产业链,必须以合作的方式才能完成。供应链一旦受损,整个行业都会受影响。

2020年10月,意法半导体位于欧洲的几个工厂发起大罢工。今年3月19日,汽车行业最大的芯片供应商日本瑞萨电子的工厂发生火灾,令原本紧绷的供应链再遭重创。

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2020年下半年以来,中国大陆最大的芯片代工厂中芯国际被美国持续制裁,则更进一步加剧了全球芯片的产能紧张。

面临困境 “芯片大战”一触即发 

早在1989年,作家沃肖夫斯基就在《芯片大战:明日世界之争》一书中指出,这个世界的经济主导地位将属于能够制造更便宜、更快、更好芯片的国家。

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32年后,当全球遭遇“缺芯”困境时,芯片的重要性再次凸显了出来。危机之中,一场由芯片短缺引发的“芯片大战”也正在开启。

3月24日,英特尔宣布将投资200亿美元在美国亚利桑那州新建两个芯片制造厂。

多年来,有“牙膏厂”之称的英特尔凭借垄断地位,一直不愿意迅速提高产品性能。

如今,在这场“芯片大战”中,不得不加快更新速度。

而英特尔的主要对手AMD不仅仅在CPU性能上不断超越,还是苹果电脑显卡以及索尼PS5游戏机芯片的主要供应商。

2020年6月23日,世界最大的芯片采购商苹果公司宣布,Mac产品将不再使用英特尔芯片。

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苹果公司首席执行官 库克:在苹果,硬件和软件的集成是我们一切工作的基础,而芯片则是硬件的核心。

苹果公司CEO库克表示,作出这一重大调整的目的只有一个,这样能做出更好的产品。

这不由得使人想起当年乔布斯为了追求更好的性能,放弃IBM和摩托罗拉芯片,转而和英特尔合作的场景。

三星也制定了一份总支出约为1160亿美元的十年规划,并考虑扩大其在得克萨斯州的半导体制造业务。

在美国政策分析家玛格伦看来,今天的芯片大战,更是一场国家层面类似“太空竞赛”的“豪赌”。

2月18日,美国商会、美国半导体工业协会和美国汽车制造创新联盟等机构联名致信美国政府,敦促政府以投资税减免等举措推动在美国兴建更多半导体生产厂。

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《经济学家》科技记者 克罗斯:美国一直处于科技领先地位,并将其视为一项重要的国家安全资产。美国军队实际上是硅谷芯片最早最大的买家之一,即使是当下, 和其它领域一样,军队也正迅速数字化,而半导体对此至关重要。

美国总统拜登表示将寻求立法拨款370亿美元,以加强美国芯片制造业的发展。

2月24日,他还签署了一项行政令,要求对半导体芯片在内的四种关键产品的供应链进行快速审查。

近年来,美国不断发起对华科技战,将半导体供应链“武器化”,切断对一些中国公司的芯片供应,其目的就是遏制中国半导体业的发展。

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《经济学家》科技记者 克罗斯:美国将半导体视为一种战略物资,所以很担心中国建立国内产业。

2020年底,以德国、法国、荷兰等为首的欧洲17个国家发表《欧洲半导体联合声明》,计划将在未来两三年内投入1450亿欧元,建立一条不含美国科技的半导体产业链,希望摆脱对美国和亚洲芯片的依赖。

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小小一块芯片,从来都不简单。它是工业的核心、产业的基础,有人甚至将其称为“数字时代的石油”。

在未来世界,想要赢得这场“芯”球大战,建立自主的标准体系和强大的生态,具有重大的战略意义。

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