„Pabaigos nematyti“: viskas, ką reikia žinoti apie didelį mikroschemų trūkumą
Nuo praėjusių metų pabaigos labai trūksta mikroschemų, o tai dabar daro įtaką pramonės šakoms visame pasaulyje.
Kaip blogas trūkumas? Niekada nieko panašaus nemačiau, praėjusį mėnesį tviteryje paskelbė Teslos atstovas Elonas Muskas. Nuo 2020 m. pabaigos pasaulis susiduria su netikėtu mikroschemų – mažyčių integrinių grandynų, kurių šiais laikais yra praktiškai kiekviename gaminamame įrenginyje su baterija ar kištuku – trūkumu – nuo skrudintuvų iki televizorių, oro pagalvių ir naikintuvų.
Trūkumas pirmą kartą buvo pastebėtas sudėtingoje plataus vartojimo elektronikoje: žaidimų pultai, tokie kaip PlayStation 5 ir naujasis Xbox, turėjo daug užsakymų; kompiuterinių grafikos plokščių kainos pakilo. Tačiau kadangi puslaidininkių lustai yra tokie visur, nukentėjo daugybė pramonės šakų.
Labiausiai nukentėjo automobilių pramonė. Šiuolaikiniuose automobiliuose nesunkiai gali būti 3000 lustų, o trūkumas sulėtino transporto priemonių surinkimo linijas visame pasaulyje: pasaulinė gamyba šiais metais sumažės keturiais milijonais automobilių, beveik 5%.
Kodėl tai vyksta?
Geriausiais laikais lustų tiekimo grandines sunku išlaikyti: tai pramonė, kuriai būdingas perteklius ir trūkumas. Pažangių lustų gamybos įrenginiai (fabs) yra vieni iš sudėtingiausių pasaulyje gamybos įrenginių, kurių statyba kainuoja dešimtis milijardų dolerių. Lazeriai spausdina milijardus tranzistorių ant mažų silicio plokštelių plotelių; gali užtrukti nuo trijų iki keturių mėnesių, kad didelė silicio plokštelė taptų tinkama lustų partija.
Taigi pramonė linkusi svyruoti tarp pasiūlos pertekliaus ir pasiūlos pertekliaus, o ekonomistų nuomone, kalaporko ciklas: kaip ir veislinių kiaulių atveju, gamyba vėluoja. Gamintojai investuoja, kai kainos yra didelės, ir nustato, kad jiems lieka per daug pajėgumų, kai pagaliau pasirodys. Tačiau šiuo metu pramonėje vyrauja negailestinga plėtra: žaliosios technologijos, debesų kompiuterija, 5G, dirbtinis intelektas, kriptovaliuta, robotika – visos šios augimo sritys valgo lustus. Ir pandemija padėjo sukurti tobulą audrą.
Kokį poveikį turėjo pandemija?
Jis laikinai uždarė daugelį gamyklų. Tuo pačiu metu labai išaugus darbui namuose ir išaugus namų pramogų paklausai, padidėjo elektronikos paklausa. Pernai kompiuterių pardavimai išaugo 13%. Vien Niujorke Švietimo departamentas nupirko 350 000 iPad. Vaizdo skambučiai reiškė, kad duomenų centrams reikia daugiau pajėgumų.
O per blogiausią pandemiją automobilių pirkimas smarkiai sumažėjo. Taigi, kol elektronikos įmonės supirko visus turimus gamybos pajėgumus, automobilių gamintojai atšaukė savo užsakymus. Tačiau vėliau, kai automobilių gamintojai vėl buvo pasiruošę padidinti gamybą, jie atsidūrė eilės gale: mikroschemų gamyba gali užtrukti iki šešių mėnesių, kol bus iš naujo pradėta gaminti tam tikrų tipų lustai.
Kaip tai mus veikia?
Parduodamų automobilių pasiūla vėliau šiais metais bus apribota dėl jų trūkumo, praėjusią savaitę perspėjo pirmaujanti JK automobilių prekybos įmonė „Pendragon“. Kai parduodamų automobilių bus mažiau, kainos kils; Atsisakoma aukščiausios kokybės elektroninių funkcijų, tokių kaip navigacijos sistemos ar papildomi ekranai, siekiant dar labiau išplėsti lustų tiekimą.
Elektronikos prekių prekybos kompiuterių atminties kainos nuo 2020 m. pradžios išaugo maždaug 30 %, todėl išaugo tokių prekių, kaip nešiojamieji kompiuteriai ir spausdintuvai, sąnaudos. HP per metus padidino vartotojų kompiuterių kainas 8%, o spausdintuvų – daugiau nei 20%. Panašu, kad televizorių, išmaniųjų telefonų ir buitinės technikos kainos taip pat augs. Dėl lustų trūkumo vyriausybės taip pat nerimauja.
Kodėl vyriausybės nerimauja?
Skiedros dabar yra toks svarbus daugelio strateginių technologijų – nuo gynybos sistemų iki kibernetinio saugumo iki atsinaujinančios energijos – komponentas, kad jų gamyba tapo didele geopolitine problema: politikos formuotojai teigia, kad lustai yra nauja nafta. Jie buvo išrasti JAV, o didžioji dalis pažangiausio dizaino vis dar gaminama ten, tačiau dabar apie 80 % produkcijos gaminama Azijoje, nes sąnaudos mažesnės: daugiausia Taivane, Pietų Korėjoje ir Kinijoje.
Didžiausias pasaulyje gamintojas pagal apimtį yra TSMC Taivane. Kalifornijoje įsikūrusi „Intel“ yra didžiausia pagal pajamas. Kartu su Pietų Korėjos „Samsung“ šios bendrovės dominuoja aukščiausios klasės specializuotuose luškuose. Tačiau Kinija gali tapti didžiausia gamintoja iki 2030 m.: jos naujausiame penkerių metų plane nustatytas tikslas iki 2025 m. patenkinti 70 % puslaidininkių poreikių. Europa pagamina mažiau nei 10 % pasaulinės lustų gamybos.
Joe Bidenas laiko mikroschemą, kai 2021 m. vasario mėn. Ovaliame kabinete kalba per susitikimą su Atstovų rūmų ir Senato nariais apie tiekimo grandinės sutrikimus dėl koronaviruso.
SAUL LOEB / AFP per „Getty Images“.
Ką dėl to daro vyriausybės?
Praėjusį mėnesį JAV Senatas priėmė Inovacijų ir konkurencijos įstatymą – 250 mlrd.
Kovo mėn. Europos Komisija paskelbė ambicingą planą iki 2030 m. padidinti savo pasaulinės puslaidininkių rinkos dalį iki 20 % ir technologijų projektams skyrė 160 mlrd. USD savo „Covid“ atkūrimo fondo. JK jau seniai aktyviai dalyvauja dizaino srityje, tačiau gamintojų nedaug; „Newport Wafer Fab“, didžiausią JK traškučių gamintoją, įsigijo Kinijai priklausanti bendrovė „Nexperia“.
Kiek truks trūkumas?
Pabaigos nematyti. „Intel“ generalinis direktorius Patas Gelsingeris teigė, kad, jo nuomone, gali praeiti dveji metai, kol bus galima padidinti gamybą. Trūkumas tikriausiai tęsis keletą metų, anksčiau šiais metais sakė Michaelas Dellas, „Dell Technologies“ generalinis direktorius. Tokie kaip TSMC, Samsung ir Intel investuoja daug.
Tačiau net jei lustų gamyklos statomos visame pasaulyje, tai užtrunka, sako „Dell“. Daugelis kompanijų tiria savo tiekimo grandines: „Tesla“ svarsto galimybę iš karto nusipirkti lustų gamyklą. Tikėtina, kad šių metų pabaigoje pirmiausia atsigaus aukštųjų technologijų pramonė. Automobiliai ir buitinė technika, naudojantys pigesnes, senesnes lustas, užtruks ilgiau: gamintojams jie nėra tokie pelningi, todėl jiems nėra impulso investuoti. Produktų vėlavimai ir dalių trūkumas tęsis kurį laiką.
Mikroschemos triumfas
Mikroschema yra nuo kelių šimtų iki dešimčių milijardų mažų grandinių rinkinys ant mažos silicio plokštelės. Silicis yra puslaidininkis – jis gali laiduoti elektrą arba turėti ją. Luste silicio tranzistoriai yra miniatiūriniai jungikliai, kuriuos galima įjungti ir išjungti elektroniniais signalais. Kompiuteriai veikia naudodami dvejetainį kodą. Tranzistoriai tai atspindi: dvejetainiais skaitmenys 1 ir 0 reiškia tranzistoriaus įjungimo ir išjungimo būsenas. Iš esmės lusto užduotis yra perkelti elektronus taip, kaip nurodyta kompiuterio kode. Taip saugomi ir apdorojami visi kompiuteriuose esantys duomenys – skaičiai, paveikslėliai, muzika, vaizdai.
Japonijos mikroprocesorių gamintojos „Renesas Electronics“ darbuotojai 2021 m. birželio mėn
KAZUHIRO NOGI/AFP via Getty Images
Šio tipo tranzistorių išradimas 1947 m. „Bell Labs“ Naujajame Džersyje ir didėjantis jo miniatiūravimas yra šiuolaikinės elektronikos pagrindas. Lusto pradininko Gordono Moore'o sukurtas Moore'o įstatymas teigia, kad tranzistorių skaičius mikroschemoje padvigubėja maždaug kas dvejus metus, todėl kompiuteriai tampa vis galingesni.
Šiandieniniai pažangūs lustai yra svaiginančiai sudėtingi: lazeriai įspaudžia vos 12 nanometrų pločio grandines, o nago ilgis paauga per 12 sekundžių. Manoma, kad tranzistoriai yra labiausiai gaminami daiktai pasaulio istorijoje. Pasaulyje parduotų mikroschemų skaičius balandį pasiekė rekordą – beveik 100 mlrd.
„The Week Unwrapped“: mados nuoma, lustų trūkumas ir eutanazija
Galite užsiprenumeruoti „The Week Unwrapped“ svetainėje Pasaulinis žaidėjas , Apple podcast'ai , SoundCloud arba visur, kur gausite internetines transliacijas.
