全球芯片短缺對DC/DC轉換器客戶的影響

近年來，由于全球供應鏈不穩(wěn)定，半導體行業(yè)面臨諸多挑戰(zhàn)，消費者行為變化以及對電子產品的需求暴漲等因素加劇了目前的困境。閱讀本系列文章的第一篇，詳細了解半導體行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)，以及 RECOM 正在采取哪些措施來化解危機，確?？蛻魝溆谐渥愕?DC/DC 轉換器并保持生產線的持續(xù)運行。

本文介紹了 DC/DC 轉換器小批量用戶所面臨的困境，全球半導體供應鏈以及當前芯片短缺的原因。

半導體行業(yè)的動蕩

半導體行業(yè)高度依賴復雜的全球供應鏈，涉及多個環(huán)節(jié)，包括原材料生產、芯片制造、組裝和測試。供應鏈任何環(huán)節(jié)的中斷，包括自然災害、貿易戰(zhàn)或物流限制等，都可能擾亂零部件的流動并影響工廠的產能。

在過去的幾年里，半導體行業(yè)的困境始終占據世界各地新聞頭條。也曾出現過供應中斷的情況，主要是由于供需失衡所導致。新冠疫情又加劇了當前危機。

供應鏈中斷：由于封控、旅行限制和邊境關閉，新冠疫情擾亂了全球供應鏈。這導致原材料、零部件和成品的運輸延誤。半導體制造商在接收必要的來料和交付產品方面面臨挑戰(zhàn)，影響了生產和分銷。

半導體工廠關閉：為了應對新冠疫情，許多半導體制造工廠不得不臨時停產，以遵守健康和安全準則，另一個因素是市場需求減少。停產導致半導體的供應鏈中斷并造成了工廠產能缺口。

除了這些直接影響因素外，一些間接因素也擾亂了市場供需平衡，從而導致芯片短缺的時間延長。

不可預見的汽車需求：疫情爆發(fā)之初，汽車行業(yè)需求突然下降，導致汽車制造商減少了半導體芯片訂單。面對需求減少的市場前景，半導體晶圓廠將產能重新分配給其他客戶。當消費者對汽車的需求反彈快于預期時，汽車制造商準備不足，導致生產延遲和產量減少。還記得所有那些幾乎完工的車輛正在等待一個關鍵電子模塊的照片嗎？

對電子產品的需求增加：由于世界各地的消費者在封控期間被迫在家工作、學習和娛樂，對筆記本電腦、平板電腦、游戲機和家用電器等電子設備的需求激增。需求的突然增加給半導體制造商帶來了額外的壓力。

消費者行為的轉變：疫情導致消費者行為發(fā)生轉變，人們更加依賴電子商務、在線媒體和數字服務。這導致對數據中心、云計算基礎設施和網絡設備的需求增加，進而增加了對半導體產品的需求。

盡管 DC/DC 轉換器供應鏈的多個環(huán)節(jié)都存在明顯的短缺問題，但 RECOM 與供應商之間的長期協(xié)議確保了所有產品的充足庫存。

半導體

盡管使用在 300mm 晶圓上制造的 10nm 以下節(jié)點的先進器件往往會引人注目，但這些器件并不適合電源應用。DC/DC 轉換器和其他功率半導體器件傾向于使用 350nm 到 90nm 的成熟節(jié)點工藝，這些節(jié)點是在使用 200mm 晶圓的舊晶圓廠中制造的。

多年來，全球 200mm 晶圓廠產能一直緊張。制造商正在建設新的 200mm 晶圓廠，并將舊工藝從 200mm 生產遷移到 300mm 生產，但增加新產能是一個漫長的過程。一家大型制造商估計，建設一座新晶圓廠大約需要三年時間、6000 名建筑工人和 100 億美元。當然，可以增加現有晶圓廠的產能，但這需要大量額外設備，例如探測機、拋光機和磨邊機以及光刻設備。然而，在許多情況下，這類設備的制造商已經沒有多余的產能。

預計各種設備類型的短缺情況將持續(xù)。在 DC/DC 轉換器生產中至關重要的兩種器件，即功率 MOSFET 和電源管理 IC (PMIC)，在過去幾年中一直是面臨嚴重供應短缺的成熟節(jié)點器件。

無源元器件

甚至在電阻器和電容器等無源元件制造商的員工因疫情居家之前，長期趨勢就已經顯示出對這些產品需求的顯著增長。多層芯片電容器 (MLCC) 就是最好的證明。由于向電動汽車 (EV) 過渡和先進駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 等復雜功能的涌現，汽車正在以驚人的速度增加電容器的數量。一輛標準的燃油車使用的電容器數量在 2000 到 3000 之間。消費者需求和政府法規(guī)擴大了具有先進功能的電動汽車的市場份額，從而釋放了巨大的市場潛能——一輛配備 ADAS 功能的電動汽車需要多達 22000 個 MLCC。

汽車并不是 MLCC 的最大市場。最大市場屬于智能手機。全球每年生產約 15 億部智能手機，其中旗艦型號每部最多可含有 1000 個電容器。隨著電容器制造商將生產從電源應用所需的大容量電容器轉向小容量元件，以滿足智能手機日益增長的需求，DC/DC 轉換器用戶倍感壓力。

原料

半導體制造中使用的關鍵原材料的制造商也同樣受到工廠關閉和生產中斷的影響。因此，原材料價格——對供需平衡極為敏感——在過去幾年中呈現穩(wěn)步上升趨勢。自 2019 年初以來，銅價上漲約 80%，樹脂價格上漲 18%。因為俄羅斯加大了對烏克蘭的打擊力度，2022 年的某個時間點，烏克蘭兩家半導體級氖氣供應商一度停產，這兩家供應商的產品占據全球大約一半的供應量，并威脅要提高產品價格，進而加劇了現有的短缺。

甚至連快遞使用的紙箱也出現短缺。隨著疫情的爆發(fā)和網上購物的激增，亞馬遜等零售商開始囤積紙箱以滿足需求，這使得許多小供應商無貨可供。根據生產者價格指數和美國勞動力統(tǒng)計局的數據，2021 年初，紙箱價格達到了歷史最高水平。

至少，這種短缺局面可能會結束。據行業(yè)貿易團體報道，2022 年第四季度美國箱包出貨量下降了 8.4%，這可能標志著從供不應求向供過于求的轉變。

審核編輯：劉清